巖土工程地質勘察技術分析

文/王東 中國建筑材料工業地質勘查中心陜西總隊 陜西西安 710003

1、巖土工程地質勘察概述

在巖土工程勘察過程中，勘察單位需要結合實際情況，對地質環境和工程之間的關系進行全面剖析，最終制定出合理的勘察方案。工程地質勘察一般包括以下幾方面:首先需要收集擬建場地的氣象水文、地形地貌、區域地質等資料；然后進行實地踏勘，結合現場情況制定出合理的勘察方案；其次根據所制定的勘察方案實施勘察工作（包括鉆探、挖探、物探、原位測試、室內試驗分析等工作），并根據實際情況的變化及時修改勘察方案；最后是分析整理勘察資料，編寫勘察報告并上交相關人員進行審核，審核無誤后方可供設計方使用。

2、巖土工程勘察的現狀分析

2.1 技術落后

巖土工程勘察專業的發展趨勢面臨著較大的阻礙，首先很多高校沒有對該專業予以重視，往往僅限于專業知識的傳授，并未引導學生在工程中去進行實踐，導致他們畢業以后在工作中只會生搬硬套，很少創新。其次技術標準和技術方法均尚未與國際接軌，改革開放已經幾十年，但勘察業務仍多限于國內市場。

2.2 成果質量堪憂

由于該行業門檻較低，所以從事勘察工作的人員較多、從業人員素質參差不齊，這就導致在勘察工作中易出現勘察資料不齊、數據不實、甚至弄虛作假等一系列質量問題（例如取樣質量普遍偏低；野外描述與實際情況不符；缺少原位測試及地下水位等數據；成果報告中圖表不全、數據混亂，關鍵問題交代不清，甚至出現重大錯誤等）。

3、巖土工程勘察技術分析

3.1 鉆探技術

首先需要根據不同的地質條件選擇合理的鉆探技術，位于地下水以上的地層須采用螺紋鉆或沖擊法等其它作業法鉆進，此方法對土體性質影響較小，但勘探深度較小。如勘探深度較大或地層位于地下水位以下，為保證鉆孔孔壁安全，需采用巖芯回轉泥漿護壁鉆進法進行勘探，該法可分為單管鉆進（最常見的取芯方法，速度快，適用于堅硬、完整的地層）、雙管雙動鉆進（鉆具有內、外兩層巖心管，鉆進時同時轉動，適用于松軟、松散、破碎的地層）、雙管單動鉆進（鉆進時外管轉動而內管不轉動，適用于各類地層，對巖層的擾動影響最小，但鉆進速度較慢）。然后需要對鉆探回次進尺進行控制，以確保地層分層的精確性，控制其誤差不超過5cm（對于非連續取芯鉆進，其控制誤差不超過2cm）。其次是控制巖芯采取率：對完整和較完整巖體不應低于80%，較破碎和破碎巖體不應低于65%，對需重點查明的部位（如滑動帶、軟弱夾層等）應采用雙層巖芯管連續取芯。最后在鉆進過程中須及時、準確、完整、真實地做好記錄，特別是鉆進回次、鉆進異常位置、取樣位置、地下水位等。

3.2 原位測試

原位測試是指在巖土層原來所處的位置，基本保持天然結構、天然含水量以及天然應力狀態下，測定巖土的工程力學性質指標。該方法廣泛應用于各勘察階段，其優點為：可在難以取得不擾動土樣時測定有關工程力學性質指標，可避免取樣過程中應力釋放的影響。缺點為：影響測試成果的因素較為復雜,且某些理論往往建立在統計經驗的基礎上，使勘察人員對其測定值的準確判斷較為困難。常用的原位試驗方法有標準貫入試驗、圓錐動力觸探試驗、載荷試驗、靜力觸探試驗、旁壓試驗、十字板剪切試驗等其他現場試驗，各種原位測試方法有其適用條件，需結合項目實際情況選擇合理的試驗方法，如標準貫入試驗適用于粉土、砂土和一般粘性土地層，圓錐動力觸探試驗適用于砂土、碎石土及風化巖石地層，載荷試驗主要用于確定深部地基土及樁端土層在承壓板下應力主要影響范圍內的承載力及變形模量。

3.3 地球物理勘探（物探）技術

地球物理勘探指通過研究和觀測各種地球物理場的變化來探測地層巖性及地質構造等地質條件。由于不同巖層往往在密度、導電性、導熱性、磁性及放射性等方面存在差異，這些差異將引起相應的地球物理場的局部變化，通過量測這些物理場的分布和變化特征，結合已知地質資料進行分析判斷，就可推斷出地質狀況。該方法受物探儀器設備質量、儀器操作人員水平及對勘察人員對測試成果解譯能力的影響較大，對儀器設備及工作人員的技術水平要求較高。

4、巖土工程勘察技術的具體應用

某住宅建筑工程為地下2層、地上30層，擬采用樁基礎，框架結構，建設面積為6.0×103m2。

4.1 勘察前準備工作

首先勘察人員需收集擬建場地的氣象水文、地形地貌、區域地質等資料，并對現場進行實地踏勘，以便詳細掌握場地范圍內的地質條件；其次，勘察人員需對建筑工程的建設規模、結構類型、基礎埋深、荷載大小以及地面整平標高進行分析，嚴格按照《高層建筑巖土工程勘察規程》和《巖土工程勘察規范》的相關規定對勘探點位置、間距、深度等進行布設，布設完成后，若在勘探過程中出現異常，需根據實際情況及時做出調整。

4.2 勘探點的布置和勘探深度

本工程的工程重要性等級為二級、場地等級為二級、地基等級為二級、巖土工程勘察等級為二級，因此，勘探點間距應為15～30m，由于本工程基礎埋置深度為6.5～8.5m，地層主要為卵石及砂巖，因此，勘探孔深度應為15.0～20.0m。

4.3 勘察方法及取樣

勘察人員需結合現場地質情況綜合采用鉆探、原位測試、物探以及室內試驗等勘察技術進行勘察。取樣應嚴格按照《高層建筑巖土工程勘察規程》、《巖土工程勘察規范》及《工程地質鉆探規程》相關規定，并結合建筑物及實際地質條件確定取樣質量、數量及位置等。

4.4 場地地基土的工程性能分析與評價

根據所收集的資料及勘察資料，對場地地基土的類型、均勻性、承載力、變形參數及腐蝕性等進行分析評價，并提供相應的地基基礎方案建議。

4.5 基坑開挖與防護的設計建議

由于本工程地下水位埋深較淺，故建議采用止水帷幕進行降水,以降低土體滲透性，提高地基穩定性。此外，基坑建議采用鋼筋混凝土排樁進行支護，以避免基坑發生坍塌。

結語：

綜上所述，巖土工程地質勘察受自然環境、地理、水文以及工作人員技術水平等多種因素的影響，而這些因素往往具有不可控性，所以在勘察過程中需要對這些制約因素進行認真、深入、全面的分析，選用合適的勘察方法，以正確分析評價建筑工程場地的地質條件，為設計施工提供可靠、準確、完整、真實的地質資料，確保建筑工程的質量。