巖溶地區的工程地質勘察方法研究

劉　恒（貴州理工學院，貴州 貴陽 550003）

?

巖溶地區的工程地質勘察方法研究

劉恒（貴州理工學院，貴州 貴陽 550003）

針對目前巖溶地區工程地質勘察中存在的問題，本文以實際案例分析了巖溶地區地質勘察對工作人員的要求、方法以及處理措施。研究結果表明，要想提高巖溶地區的工程地質勘察質量，除了要選擇合適勘察手段外，還要結合工程建設地區的工程地質情況，這樣才能推動巖溶地區經濟建設健康快速的發展。

巖溶地區；六盤水市；地質勘察方法

巖溶又稱為喀斯特，是指可溶性巖層在水的作用下發生溶蝕，從而產生各種地質形態的總稱。巖溶按照其巖石中的成分可以劃分為硫酸鹽類、碳酸鹽類等。隨著大量工程項目的建設，勘察人員越來越認識到巖溶對場地工程地質條件影響重要性，并開始對巖溶的成因、類別、影響因素、巖溶的地質地貌、巖溶地基勘察方法等方面進行了全面的分析研究，并取得了較好的成果，在工程建設中得到廣泛的應用。隨著經濟建設的不斷加快，巖溶地基的勘察愈加普遍，在貴州六盤水市巖溶地區的工程建設中，我們也遇到了很多巖溶勘察技術方面的問題，有必要對這些問題進行研究分析，在施工中不斷總結經驗，只有這樣才能夠不斷提高巖溶地基的勘察水平。

1　工程概況

六盤水市的黃土坡地區是市政府所在地，是該市政治、經濟和文化中心，也是重要的巖溶地區。隨著城市建設高速發展，該市建筑行業迎來了飛速發展的契機。為滿足工程建設的需要，相關建設人員必須對該區的巖溶地基進行工程地質勘察。就六盤水的黃土坡地區巖溶工程地質條件而言，它處在水城構造巖溶盆地黃土坡溶蝕殘丘之上。基巖為石炭系中統灰白色、厚層狀的淺灰色石灰巖白云巖灰巖，其覆蓋層為第四系坡殘積紅粘土，厚度變化較大（0～15m）。此外，經研究發現，該地區石灰巖和白云質灰巖中的斷層、節理、裂隙較為發育，大氣降水豐富，侵蝕性二氧化碳含量高，為本區巖溶發育提高了有利的條件，所以，黃土坡地區碳酸鹽巖中的溶洞、溶溝、石芽、土洞、塌陷甚為發育。由此可以判斷，六盤水市的黃土坡地區的地基形式為巖溶地基。

2　對巖溶地區進行工程地質勘察的要求

對六盤水市的巖溶地區進行地質勘察的目的，主要是服務于建筑工程的建設。因而，相關勘察工作人員要將精力集中在，巖溶地質對建筑物以及建筑場地所產生的影響上。例如，巖溶發育的規律，不同巖溶形態所代表的地質情況以及巖溶水情況及對土層的影響等。這些都是會對建筑物以及相鄰的建筑物長期穩定性造成影響的因素。針對這些問題，地質勘察人員應收集大量與巖溶地質相關的數據資料，并結合該地區建筑物地層的平面圖，來分析這一地質特性將會給建筑物帶來的影響。

巖溶地區的地質勘察，要以鉆探為主要方式，并通過設置勘探線和勘探點來獲取相關的勘察數據信息。對于鉆孔的布置，要以能夠查明場地的巖溶發育情況、能評價建筑物的整體穩定性和局部穩定性為原則。在確定探孔間距的過程中，應充分考慮建筑工程場地的實際情況，宜將其控制10m以內。在實際的勘察工作中，對獨立柱基，鉆孔可按照主要柱列線來進行布置，一柱一孔。對于條形基礎，原則上可以間隔一條軸線布置一個鉆孔，遇到溶洞后在加密鉆孔，以查明溶洞的發育范圍。同時，對于鉆孔的深度，按照不同的基礎形式，要以能控制建筑物地基的主要受力層為確定原則。對于條形基礎，一般性鉆孔深度控制在基礎地面下完整巖石6～10m；控制性鉆孔深度控制在基礎地面下完整巖石9～13m。對于單獨基礎，一般性鉆孔深度控制在基礎地面下完整巖石6～13m；控制性鉆孔深度控制在基礎地面下完整巖石9～15m。貴州巖溶地基鉆探工作量布置見表1。

表1　貴州巖溶地基鉆探工作量布置

在具體鉆孔的過程中，勘察人員要保證認真負責的態度進行判層工作。例如，要根據巖芯的采取率、節長、漏水、鉆進進尺以及裂隙發育程度等數據信息，來推斷黃土坡地區的巖溶發育程度以及巖石的破碎情況。

3　巖溶地區工程地質勘察的物探和原位測試方法

3.1遙感技術法

應用遙感技術是對巖溶地區進行工程地質勘察的主要方法之一。該方法基于電磁輻射的理論，并利用現代科學技術中各種探測器，對遠距離的目標進行輻射電磁波分析。當儀器設備接收到電磁波信息后，就可以傳送到地面接收站進行加工處理，以形成圖象或數據形式的遙感資料，進而用來探測識別目標物，這是遙感技術應用于工程地質勘察的全部過程。由此可以看出，它是建立在現代物理學、數學、電子計算機技術和地學規律基礎之上的。具有調查面積大，重復性好等特點，遙感圖像能宏觀而真實地反映地表特征和各種地質現象的空間關系，遙感影像視域廣闊、信息量大，在識別巖溶地貌形態、巖溶層組劃分及地質構造特征等方面，具有其它勘測方法所不及的優點，尤其更適用于我國南方裸露型巖溶地區。地球資源衛星遙感（MSS.TM，SPOT）、航空遙感、熱紅外遙感、側視雷達遙感等。在20世紀70年代引進我國以后，被廣泛應用于巖溶地區工程地質勘察。遙感在新建鐵路選線、水利水電工程區域穩定性評價、巖溶水庫滲漏分析等方面都發揮了重要作用。

3.2靜力觸探法

將靜力觸探法應用于巖溶地區的工程地質勘察，主要就是通過測定覆蓋層中紅粘土、軟土、砂土等的比貫入阻力PS來獲取真實的地質情況。本工程將靜力觸探用于覆蓋型巖溶工程地質勘察。具體來說：①要在一定的地層條件下，靜力觸探手段解決了其他勘探手段未能解決的問題，取得了良好的效果。在對覆蓋型巖溶工程地質勘察的過程中，靜力觸探手段主要是查明第四系覆蓋層中有無隱蔽土洞存在、疏松裂隙帶的分布情況、土洞的規模及埋藏位置以及存在范圍等。②在根據鉆探物探資料進行了初步穩定性分區的基礎上有針對性的布置靜力觸探孔，結合具體情況，解釋靜力觸探PS-h曲線（PS：比貫入阻力，h：探測深度），是否出現異常值來推測有無土洞或裂隙帶。靜力觸探方法得到的成果分析資料的準確性和可靠性，在勘探期間和緊接著的設計與施工中，都得到充分的證實。覆蓋型巖溶工程地質勘察，在鉆探、物探手段受到技術上和經濟上的限制以及場地的限制，無法滿足要求時，為了探明覆蓋層中潛蝕作用的分布范圍和強度，可以采用靜力觸探方法。根據不同勘察設計階段、不同工程性質及地層條件，在綜合勘探中合理使用靜力觸探手段可以提高勘測質量、縮短勘測周期。通過靜力觸探與地質雷達相結合來探明土層中隱伏土洞與擾動土層的效果顯著。

3.3地球物理勘探法

將地球物理勘探（簡稱物探）應用于巖溶地區的工程地質勘察，就是對各種指標參數進行地質解譯。具體來說，就是通過獲得人工的或是天然的地質分布情況，來實現工程建設地質問題的“透視性”。它的應用不僅可以測量地面的地質數據信息，而且可以測量地下（例如在鉆孔中、中或其間）以及地下（鉆孔勘察所研究空間的巖溶分布、隧道等）與地面之間的測量洞穴和隧道進行探測。由于信息技術特別適用于對巖體中復雜的巖溶、電子計算機技術的引進，使物探方法得到了很大的發展。目前，適用于巖溶勘察的物探方法主要有電阻率法、微重力法、鉆孔電磁波或超聲波透視法、五極縱軸電測深法、地震層析成像技術、瞬變電磁法、地質雷達等。每一種方法的應用都有其應用的前提，只有在滿足前提條件下的勘察效果才會是好的。因此，在確定使用何種方法之前，正確地分析判斷建筑場地的地質情況是非常重要的。盡管如此，我們還是不能忽略鉆探作為最基本的工程地質勘察的勘探手段所發揮的重要作用。每種方法都有各自的優缺點及適用條件，應取長補短，互為補充。同時，根據大量實踐的經驗認為，在不同的地質條件下，進行不同的勘察，采用綜合物探，可以取得更好的效果。將物探應用到工程地質勘察中，能降低勘察成本，縮短勘察工期，提高勘察工作質量。大量的工程實踐表明，物探定性配合鉆探定量，能更好地了解工程地質情況，為設計提供準確的依據。

4　巖溶工程地質問題勘察及其處理措施

六盤水市的黃土坡地區，溶洞、溶溝、石芽、斷層巖溶破碎帶、土洞和塌陷等巖溶形態較為發育，巖溶地基是該地區地下結構的主要形式。在對其進行工程地質勘察時，勘察應針對不同的巖溶形態性采取相應的勘察和地基處理方法。

4.1溶溝的地質勘察和處理

當溶溝的溝深較淺會導致溝槽壁的坡度放緩，可通過鉆探結合挖去填充物的方法對地表和地下巖溶進行勘察。處理措施：將毛石混凝土回填溶溝。當溶溝的溝深較深，溝壁的坡度增大。用鉆探方法進行勘察。處理措施：可采用鋼筋混凝土梁板跨越，或者用剛性較大的平板基礎進行覆蓋。值得注意的是，梁板支撐點必須設置在完整的巖石上。

4.2溶洞的地質勘察和處理

對六盤水市黃土坡地區的溶洞進行的地質勘察，常用的方法是物探、鉆探結合溶洞工程地質測繪方法，以查明溶洞規模、發育特征、頂板巖石的完整性，并對溶洞和地基的穩定性作出評價。評價巖溶頂板穩定性有定性方法、半定量方法和定量方法。通過勘察，本區巖溶發育以垂直方向為主，多呈串珠狀；水平方向巖溶發育較弱。對于頂板評價為不穩定的溶洞，需要進行處理。處理措施：當溶洞的洞體埋藏較深時，可通過鉆孔向溶洞內灌入水泥砂漿，這是堵塞溶洞進而提高地質結構穩定性的有效措施。當溶洞的洞體埋藏較淺時，采用爆開洞體頂板，挖除其內填充物，對洞壁進行打毛，回填毛石混凝土處理。

4.3塌陷的地質勘察和處理

塌陷是巖溶地基常見的不良地質問題，黃土坡地區的塌陷屬于覆蓋型巖溶地面塌陷，它的存在將嚴重威脅工程建設的使用安全性。經工程地質勘察分析結果表明，有自然原因形成的，也有人類活動產生的，塌陷的分布受巖溶發育的控制。塌陷除了受巖溶發育程度的制約影響外，還與地形地貌、地質構造以及土層的厚度存在關聯性。處理措施：封閉蓋層，疏通地下水，回填夯實，灌漿，繞避。

4.4斷層巖溶破碎帶的勘察和處理

對于斷層巖溶破碎帶的地質勘察，采取工程地質測繪追蹤結合鉆探的方法，查明斷層的產狀、破碎帶的寬度、膠結物性質和膠結情況、巖溶發育特征和發育程度等。在巖溶地區進行工程建設時，如果遇到活動斷層、破碎帶膠結不良和破碎帶巖溶發育等情況，應采用盡可能避開的方式。

根據貴州六盤水市100余個巖溶地基工程勘察項目的統計，對不同巖溶形態的處理措施見表2。

表2　貴州六盤水巖溶形態的處理措施

5　結束語

綜上所述，對巖溶地區進行工程地質勘察，采用遙感技術、靜力觸探法及地球物理勘探法是切實可行的。這是因為巖溶地區的地質勘探工作是一項較為復雜的問題，所以在實際的勘察過程中，勘察人員要結合施工場地的具體情況，全面考慮施工區域內的巖溶工程地質特點，有針對性和合理選擇勘察技術手段，以查明場地的巖溶發育特征，分析可能出現的工程地質問題，提出合理可行的處理措施，為巖溶地區工程建設快速健康的發展做出貢獻。

［1］李瑞龍.淺談對巖溶地區工程地質勘察方法的探討［J］.中國新技術新產品，2012，02：46～47.

［2］石東虹，段輝云.深度探討巖溶地區工程地質勘察的合理方法［J］.科技資訊，2010，04：33～34.

［3］劉湛省.巖溶地區鐵路工程地質勘察淺探［J］.西部探礦工程，2010，07：104～106.

［4］蘇亞輝.淺談對巖溶地區工程地質勘察方法的探討［J］.中小企業管理與科技（上旬刊），2014，01：180～181.

［5］彭重建.巖溶地區工程地質勘察方法探討［J］.企業技術開發，2014，11：167～168.

［6］趙西文，范沛軍，曹建華.工程物探在巖溶地區地質勘察中的應用——以費縣電廠為例［J］.山東國土資源，2013，05：36～39～50.

［7］陳志平.淺析巖溶地區工程地質勘察方法技術［J］.科技與企業，2013，10：167～168.

［8］鄭春榮.基于巖溶地區工程地質勘察的分析［J］.中國新技術新產品，2011，12：108.

［9］劉 恒.貴州巖溶地基評價及處理［J］.地球與環境，2006，03：87～91.

［10］劉恒.水城盆地塌陷特征及防治措施初探［J］.勘察科學技術，1991，02：29～33.

劉 恒（1962-），男，江西余干人，碩士研究生，研究方向為地質工程。

TU195

A

2095-2066（2016）09-0080-02

2016-3-12