巖石勘察中的部分難點及分析

呂富威

摘 要：巖土工程施工的基礎性工作就是巖土工程勘察，對于整個建設工程來說，也起到了至關重要的作用。巖石在成因上具有多樣性的特點，在構造上具有復雜性的特點，這都給巖土工程勘察增加了難度。在實際巖土工程勘察工作中，經常會遇到一些難點，本文主要是針對這些難點來進行分析的，希望能對巖石勘察工作的發展起到一定的推動作用。

關鍵詞：巖石勘察；地質構造；難點；分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.084

0 引言

在巖土工程中，巖土工程勘察是最基礎的工作，在進行巖土工程勘察工作的過程中，經常會發生相鄰鉆孔巖石特性發生突變的情況，由于巖層表面通常有較厚的第四系覆蓋層，這就給巖層異常的原因分析和鉆孔間漸變點的推測帶來了更高的難度，這就需要在充分考慮鉆孔中巖芯的各種性質和地表出露巖石的特性等的基礎上，再來進行綜合性的分析。

1 巖土工程勘察的重要意義

巖土勘察活動開展的主要任務是針對建筑工程的場地及其周圍的地質、水文地質開展勘察活動，為建筑工程提供重要的依據資料，幫助其在位置選擇，布置、地基的設計方面與施工方面做出正確的抉擇。巖土勘察活動是建筑工程開始的必要前提條件，對建筑工程具有深遠的現實意義。

巖土工程屬于是一門獨立應用的綜合性學科，其理論基礎是土力學、地基基礎工程學、工程地質學、巖體力學；工作內容主要是在土木工程中對于巖土的利用、改造和整治，與建筑、水利等各種工程都有聯系。通過巖土勘察工作幫助建筑工程單位對建筑工程場地的地質、水位、地層結構、巖土性質等狀況進行了解與全面掌握。

2 巖土工程勘察中各個階段的工作內容

我們將巖土勘察工作分為下面三個階段。

（1）可行性研究勘察階段。可行性研究勘察階段的工作重點是對現有資料進行搜集和分析，緊抓重點，為現場勘探工作做準備。其工作內容主要包括以下幾點：①對工程所在場地的地質、地貌、礦產、水質等有關的資料進行搜集，同時也要搜集當地已有建筑的經驗；②對現有資料進行搜集與分析的基礎上，對工程所在場地的巖性、地下水、地層、地質構造、不良地質現象等進行深入了解；③如果現有資料不能將工程所在場地的復雜地質條件說明清楚的話，要開展工程地質測繪以及工程物探、鉆探等必要的勘探工作。

（2）初步勘察階段。初步勘察階段工作內容主要包括以下幾點：①按照選址方案的范圍，安排適當的測試與勘探工作；②搜集與擬建工程有關的文件、資料、圖紙；③對于場地內存在的不良地質要查明其位置、成因及其對場地穩定性的影響程度；④地質構造、對地層結構、地下水埋藏條件、巖土工程特性進行初步勘察；⑤對構造斷裂地質與場地穩定性的聯系進行探測；⑥如果工程所在場地屬于季節性凍土地區，要對其凍結深度進行調查；⑦對高層建筑進行初步勘察時，要初步分析評價工程降水方案、地基基礎類型等；⑧對當地已有的建筑經驗及勘察資料進行搜集整理。

（3）詳細勘察階段。詳細勘察階段工作內容主要包括以下幾點：①明確建筑工程的范圍，對其范圍內的各層巖土的性質、結構等特點進行查明工作；②獲取工程建筑總平面布置圖，對建筑物的結構、性質特點、建筑物的地面整平標高，地基設計的要求等有一個明確的了解；③提供地基變形計算參數，對建筑物的差異沉降以及整體斜度進行預測；④對與不良地質作用有關的資料開展細致的調查，提出整治方案；⑤對地下水埋藏條件開展細致的調查；⑥根據抗震設防烈度的不同，對場地進行具體的分類與勘測；⑦對水、土與建筑材料所產生的腐蝕性進行判定；⑧對需要深基坑開挖的場地提供支護設計參數；⑨對地下水和地基與工程之間的影響進行判斷，并給出合理的防治方案；⑩對樁基設計需要的技術參數進行提供。

3 在巖土工程勘察中巖石勘察的難點

在地殼中由于多種不同地質的作用，形成了具有化學性質及物理性質的單質或者化合物，這種單質或化合物就是礦石，它具有一定的化學成分，同時也具有一定的結構特征。多種天然固態礦物集合在一起就形成了巖石。巖石的礦物組成多樣化，巖石的構造以及巖石的形成年代都具有很大的差異性，在對巖石勘探的過程中，巖石的特點與粉土、粉質黏土等土類那樣具有明顯的特點，這些都使巖石勘探工作的難度進一步加大了。

4 巖石勘察中的部分難點及分析

（1）中等風化石英巖到微風化石英巖和強風化花崗巖到全風化花崗巖互層。我們先來簡單地介紹一下花崗巖與石英巖，花崗巖是地殼上分布最廣的一種巖石，它屬于火成巖的一種，是地殼深處的巖漿逐漸冷卻凝結之后而形成的結晶巖體，主要是由石英、長石和云母組成的。石英巖屬于變質巖，其主要成分是石英，石英的含量可超過85%，石英巖的形成是由于石英砂巖及硅質巖發生變質的結果。通常石英巖的形成是在石英砂巖或者其他硅質巖石先發生區域變質，然后重新結晶而來的。巖漿附近的硅質巖石因受熱而發生變質作用，也會形成石英巖。

花崗巖的形成主要是由于火山噴發而形成的，所以，花崗巖屬于火成巖，主要是由石英、長石和云母組成的，通常情況下，其結構屬于厚層至巨厚層結構，在火山噴發的過程中，受到物理作用的影響，花崗巖通常會以侵入巖的形式形成大面積的花崗巖區。所以，在花崗巖的下部通常情況下是不會有其他類別的巖石出現的。然而，在一次巖石勘探工作中，我們發現了如圖1所示的中等風化石英巖到微風化石英巖和強風化花崗巖到全風化花崗巖互層。

從圖1的地質剖面示意圖中，我們可以清楚地看到，石英巖出現在了花崗巖區，并且和花崗巖形成了互層形式而交替出現的結構。在對巖石地質進行勘察的過程中，我們發現在地質剖面示意圖的左側出現了中等風化的泥質砂巖和同樣是中等風化的礫巖形成了互層形式而交替出現的結構，這說明該處地質環境的復雜程度是很高的，在歷史發展的長河中發生過非常復雜的地質運動。通過對巖石地質進行勘察而得到的結果顯示，地質剖面示意圖右側出現的中等風化到微風化的石英巖和強風化到全風化的花崗巖的交互地層結構。在發生火山噴發的時候，該地存在多處裂隙石英巖，火山噴發出來的巖漿侵入到石英巖裂隙中，石英巖具有硬度大、耐高溫的特點，巖漿只能向裂隙中侵入，很難大面積的侵入，這就形成了位于石英巖裂隙中花崗巖，石英巖與花崗巖形成了互層形式而交替出現的結構。石英巖具有較強的抗風化作用，在歷史發展的過程中，巖石被不斷風化，花崗巖被風化為強風化到全風化的一種狀態，而石英巖被風化為微風化到中等風化的一種狀態。位于地質剖面示意圖左側的中等風化的泥質砂巖和同樣是中等風化的礫巖形成的互層結構地層，礫巖與泥質砂巖都屬于沉積巖，此處地層結構就是在歷史發展過程中，沉積成巖出現分層而形成的。不管是地質剖面示意圖的左側地質結構還是右側地質結構，都存在地層突變構造，所以我們推測，在突變勘探孔之間存在斷裂帶。endprint

（2）在中等風化的粉砂巖中有中等風化的石灰巖出現并形成夾層。我們先來簡單地介紹一下粉砂巖與石灰巖。粉砂巖屬于沉積巖，其組成成分主要是粉砂碎屑，這些碎屑主要是石英組成的，也含有少量的長石和巖屑，有的時候白云母的含量會多一些，總之其成分組成還是相對簡單的。粉砂巖除了包含粉砂之外，還包含砂、黏土或者化學沉淀物等。石灰巖屬于沉積巖，它是碳酸鹽巖的一種，主要是由方解石粉粒構成的。通常包含黏土礦物、白云石、碎屑礦物，顏色通常為灰白色、灰黑色。石灰巖的結構比較復雜，主要包含兩種，一種是碎屑結構，另一種是晶粒結構。碎屑結構的組成成分主要是泥晶基質、顆粒、亮晶膠結物。

湖泊、河漫灘、三角洲、海洋的較深水部位容易生成粉砂巖，因為這些地方的水流較為緩慢或者是具備沉積的地域環境。而石灰巖的沉積屬于淺海相沉積，通過研究碎屑結構我們可以發現，石灰巖的形成主要經過流水的搬運、沉積作用而形成的，晶粒結構的石灰巖主要是在生物化學作用的基礎上緩慢沉積而形成的。

粉砂巖與石灰巖雖然都屬于沉積巖，但是他們的沉積環境卻有著很大的差異性。所以，通常情況下，粉砂巖與石灰巖是不會同時存在的，但是在巖石勘探工作中，我們發現了如圖2所示的在巨厚層結構粉砂巖中有石灰巖夾層的出現。

根據現場勘察以及實驗分析來推測其成因，在本次巖土工程勘察的過程中，我們勘探出的石灰巖與一般的石灰巖相比，其特點是碎屑結構的含量較多，屬于碎屑結構灰巖，并且含有少量的長石。所以我們分析，該地區原來主要是沉積環境，同時也是遠古陸海交界地帶。該地域在沉積成巖的過程中，粉砂巖與石灰巖處于毗鄰狀態，逐漸沉積形成了這種特殊的巖石。在歷史的長河中，經過地殼運動，發生了地質構造的改變，使粉砂巖與石灰巖的結構方向由橫向轉變成了縱向，所以在巖石勘探過程中，我們發現了在中等風化的粉砂巖中有中等風化的石灰巖出現并形成夾層的地質結構。

（3）三個相鄰的鉆孔，巖芯分別為泥巖、石灰巖、粉砂巖。我們先來簡單地介紹一下泥巖。泥巖的形成是由于泥巴與黏土固化沉積而成的。泥巖與頁巖在成分與構造上基本上是相似的，但相對堅硬不易碎。弱固結的黏土通過中等程度的擠壓、脫水、重結晶、膠結等后生作用就可以形成強固結的泥巖。泥巖屬于己固結成巖，但是在層理上并不明顯，或以塊狀形式出現，局部失去塑性，與水相遇不會立即發生膨脹的一種沉積型巖石。關于石灰巖的成因、構造以及粉砂巖成因、構造的描述已經在前文中提到，在此不再贅述。泥巖、石灰巖、粉砂巖都屬于是沉積巖，從三者的構造成因來分析，他們都會在其橫向結構上出現大面積的區域，但我們在巖土勘探工作中卻發現了如圖3所示的三個相鄰的鉆孔，巖芯分別為泥巖、石灰巖、粉砂巖的情況。

我們對與工程相關的資料進行了分析研究，這次巖土工程在勘察過程中，灰巖位于泥巖的南側，而礫巖位于泥巖的北側，并且呈現出嚴重的風化狀態，屬于是半生巖狀態，我們將工程資料與實際的勘察情況進行綜合分析研究后，對該地域的構造成因進行了推測。對于粉砂巖與石灰巖的構造形成在前文已經提到，我們推測其是因為處于不同的環境臨界區域而沉積形成的。粉砂巖與石灰巖相鄰，石灰巖的另一側是泥巖，而泥巖的另一側是半生礫巖，泥巖屬于半生巖。所以我們推測在構造形成過程中，半生礫巖與泥巖最初是以縱向結構存在的，并且泥巖上層是礫巖，隨著地殼運動，地質構造發生變化，其地質結構的方向由縱向轉變為橫向，在泥巖與石灰巖的毗鄰處發生巖性突變，我們推測在歷史發展過程中，此處曾經發生過斷裂帶而形成了這樣的地質構造，讓世人為之驚嘆。

5 結束語

在開展巖土工程勘察工作的過程中，要對地質條件進行精心的分析與勘察，為施工方提供正確的數據資料，以便于后期設計、監管、施工工作的開展。對于巖土勘察工作中所遇到的問題，要進行認真的分析與探究，這對建筑工程的質量具有決定性的意義。在未來的巖石勘察工作中，還會遇到本文中沒有提到的更多的特殊地質構造，相信隨著科學的進步，巖石勘察工作的不斷發展，對巖石構造的成因會有一個更清晰、明確的認識與分析。

參考文獻：

[1]劉春紅.巖土工程勘察技術的應用與技術管理[J].門窗，2015（01）.

[2]張誠.勘察技術在巖土工程施工中的應用研究[J].低碳世界，2014（15）.endprint