鐵路工程中不良地質勘察方法研究

辛 星

（中國鐵路設計集團有限公司，天津 300308）

1 滑坡和錯落

1.1 地質特點概述

滑坡一般表現為山坡呈現出明顯的“U”形地貌，后壁相對陡峭，坡面呈臺階狀，山坡前端向河床延伸，兩側地層出現擾動和錯位狀態。錯落相對滑坡而言，其坡面呈現出更加明顯的高差，坡體更加陡峭，其結構存在垂直下落的傾向。

1.2 勘察方法

（1）鉆探。對規模相對較大的滑坡或錯落，鉆探是比較常用的勘察手段。其勘察目的在于，查明出現滑坡（錯落）體的位置、深度以及地層組成等，明確與滑坡（錯落）緊密聯系的地下含水層的分布情況、水的來源、運用狀態等。

（2）挖探。挖探根據具體的方式不同，可分為井探、硐探、坑探、槽探等多種。通過對地層地質情況進行直觀的查驗，研究巖石的具體性質，可以明確地層分布情況，進而明確滑坡（錯位）的具體范圍及擴展方向。探坑和探槽兩種挖探方式，一般會對滑坡（錯位）邊緣的地質物質和滑坡剪口端進行檢查。由于探坑、探槽能夠使地層充分暴露出來，因此十分便于區分滑動地層，進而對滑動帶位置及分布進行界定。

（3）地球物理勘探。地球物理勘探根據具體方式的不同，可分為電法勘探、地質雷達勘探、聲波探測等。其工作原理在于根據地下不同地層中各類物質的物理特性來分析地下構造特征。由于受多種因素的影響，滑坡（錯落）地球物理勘探結果往往存在一定的誤差，因此在具體地質勘察過程中，要將鉆探、挖探等方法統籌起來使用，通過互相補充，達到最大限度降低勘察成本、確保精準度的效果。

2 危巖、落石和崩塌

2.1 地質特點概述

危巖指由于落差較大的陡坡產生了松動、位移、變形、裂縫并隨時可能由于重力作用向下墜落的巖體。落石指一些脫離原位置，在重力作用下下墜的巖體。崩塌指落差較大的陡坡在內力或外力作用下，急劇向下滾落的地質現象。

2.2 勘察方法

由于危巖、落石和崩塌常常處于落差和高度都非常大的陡坡、峭壁等位置，采取鉆探勘察方法難度系數高、危險性大，且需要投入較大成本，因此，對危巖、落石和崩塌的勘察不宜采用其他不良地質通用的勘察方式，應把勘察重點放在查明具有典型性的危巖巖體以及規模界限上。具體的勘察方法應根據該不良地質的具體表現來確定。比如，對危巖、落石和崩塌界限清晰的，可通過地質調查的手段來查明，一般不再采取勘察地質實體的辦法；對需要查明其后部卸荷裂隙位置的，可以結合實際情況采取一定規模的挖探方法；對規模較大、單一通過挖探方法不易查清卸荷裂隙位置的，可采取水平鉆孔的方法；在確定危巖、落石和崩塌涉及范圍時，可在現場進行落石實驗。在整個勘察過程中，具備條件的可充分運用無人機測量、三維激光掃描等手段，提高勘察的效率和精準度。

3 巖堆

3.1 地質特點概述

巖堆的形成與危巖、落石和崩塌等不良地質條件有著密切的聯系，其產生原因是陡峭山坡上的巖體崩塌之后，由于受到重力作用，堆積在了山坡底部較為平緩的位置，形成松散的堆積實體。其內部結構較為疏松，一般由大小碎巖構成，泥沙含量較低，膠結情況較少出現。

3.2 勘察方法

由于巖堆密度較低、結構較為松散、整體穩定性較差，往往容易對鐵路工程的穩定性造成較大影響，極有可能誘發滑坡等現象。因此，對巖堆的勘察，可參照滑坡的勘察方法處理。在具體勘探方法的使用上，應綜合地球物理勘探、鉆探、坑探等多種勘探方法，查明巖堆的密實性、物理結構、巖堆形態以及巖堆基底的穩定性。在勘探點的選擇上，應根據整治項目建立在軸線斷面上，深度應到達巖堆基底穩定的地層3m以上，并且要確保深度高于巖堆最大巖體直徑的1.5倍。在進行鉆探的過程中，應同步檢查巖堆層的含水量大小，以及巖堆以下的地下水位，出現軟弱夾層時應采取樣本進行物理力學實驗。

4 泥石流

4.1 地質特點概述

泥石流指在山勢較為陡峻或坡度較大的山坡地帶，由于降水原因（如大規模的集中降雨、冰雪融水等），大量石塊、土層被裹挾起來，形成流量大、流速快、沖擊力強、給下游造成嚴重危害的洪流。在鐵路工程施工過程中，難以避免通過高山或陡坡地帶，勢必會受到泥石流的威脅。因此，加強對泥石流的勘察十分重要。

4.2 勘察方法

因為泥石流的發生與滑坡、危巖、落石和崩塌等不良地質有著緊密的聯系和較為一致的地質特點，所以對泥石流地區進行勘察時，也應綜合采取地球物理勘探、鉆探、坑探等多種勘探方法。勘察的主要目標任務是查清泥石流沉積區域堆積實體的組成成分、實體厚度以及泥石流內部形態。在勘察過程中，應重點注意以下兩個方面的內容。（1）勘察泥石流堆積物深度時，應將鉆層延伸至泥石流堆積物基底以下的巖土層內，深度大于3m以上，且應大于堆積物中最大石塊直徑的1.5倍。（2）進行泥石流工點地質試驗時，應重點把握好三個部分：①提取具有代表性的土樣查明泥石流流體密度和進行顆粒分析時，要在現場進行，防止外部環境干擾發生變化。②對大型泥石流溝進行勘察時，要在補給區采集土樣進行自然含水率和自然密度等試驗，根據實際需要可對泥石流堆積物進行取樣，土樣做黏度和靜切力試驗。在這一過程中，應特別注意，對泥石流堆積物進行取樣時，要從典型的、具有代表性的地點選取。③土樣做黏度和靜切力試驗時，可離開現場在室內進行。

5 風沙

5.1 地質特點概述

鐵路工程線路設計過程中，不可避免地涉及戈壁、沙漠區域。這一類區域往往覆蓋厚實的砂粒、石塊等，在風力的作用下，通過風蝕、沙埋等作用，侵蝕鐵路路基、掩埋鐵路軌道，給鐵路運行造成威脅。

5.2 勘察方法

（1）遙感勘察。依托現代科技手段，可以實現航空遙感勘察，通過遙感儀器傳輸的圖像進行勘察和判定，能夠直觀了解風沙活動的范圍、運動特點及發展趨勢。另外，通過對不同時期內該區域遙感的圖像，還可以測量出沙丘的運動軌跡和移動速度，為科學設計鐵路線路和建設方案提供重要參考。

（2）地質調繪。通過細致精確的地質調繪，在相關區域地形圖上進行標注和繪制，可以直觀地反映出該區域風沙活動和演進的特點，從而推算出風沙活動的總體趨勢，有效規避風沙在鐵路工程線路設計中帶來的不良影響。現場勘察除了要把風沙作為勘察對象外，還要把區域內的砂土層作為重點勘察對象。通過現場勘察，能夠確定砂土層的緊密和厚實情況，從而確定其作為地基所能達到的承載能力。風沙地區的勘察方法，應綜合采取地球物理勘探、觸探、挖探等勘察方法，其要點主要如下：放射性測井、彈性波法等適合地球物理勘探；無泵反循環鉆進方法適合較為松軟的砂層；沖擊鉆進等方法適合較大砂石地層。在選擇勘察地點時，應遵循以下原則：在風沙較弱區域，應沿鐵路設計線設置勘察地點；在風沙強烈、活動頻繁區域或地基下地層結構復雜區域，應根據橫截面來布置勘察地點；勘察地點之間的間隔應根據風沙活動情況以及鐵路工程建設特點來確定。

6 巖溶

6.1 地質特點概述

巖溶是巖石長時間經受地下水或地表水的侵蝕，而發生的一種物理和化學現象。其構造上具有明顯的特殊性，一般具有一定程度的地下水或地表水徑流，同時還存在溶洞等形態，使得地質構造存在極大的不穩定性，給施工造成了極大的安全和質量隱患。

6.2 勘察方法

對巖溶這種不良地質的勘察，應采取綜合物探的方法。在勘察點安排鉆孔時，應著重了解以下內容：一是巖溶地層的厚度；二是巖溶發育階段，據此界定含水量高的區域；三是探定規模較大的巖溶洞穴的深度和分布情況，摸清暗河的流量、流速、流向等指標。

7 人為坑洞

7.1 地質特點概述

人為坑洞指由于人類生產、生活活動而形成的坑洞，也是不良地質的一種表現形式，主要包括人類采挖的礦區、窯洞，以及古墓、采土洞等各類地下工程，等等。人為坑洞的存在，破壞了地層原有的結構，加劇了不穩定性，使得原地層在外部環境的作用下發生變形、坍塌。

7.2 勘察方法

對人為坑洞的勘察，應根據當地的地形、地質條件綜合采取方式方法。其勘察要點如下：一是重點了解坑洞的內部構成，坍塌及進水情況，有害氣體組成成分及密度，暗流、暗河等的位置狀態等；二是對一些無法掌握坑洞位置規律，進入坑洞進行直接查看或存在一定危險性或無法進入的，可以采取地質雷電、彈性波法等進行綜合勘探，并根據物探的情況，有針對性地進行鉆探，從而保障勘探的精準性；三是在進行鉆探時，應確保鉆探的深度大于坑洞底部地層2m以上。

8 水岸坍塌

8.1 地質特點概述

水岸坍塌指湖邊、水庫等處的土層，由于長期受水的浸泡和沖擊，導致土層發生坍塌。在實施鐵路工程時，鐵路應盡量避免靠近水岸坍塌區域。

8.2 勘察方法

在對水岸坍塌區域進行勘察時，應綜合采取鉆（坑）探、地球物理勘探、原位測試等相結合的勘察方法，查明水岸的地層情況、受水侵蝕情況以及坍塌范圍等，勘察深度應保持在水岸相對穩定的土層坡腳線以下。

9 結束語

總之，不良地質對鐵路工程的建設質量會產生巨大影響，不僅會增加工程建設和管理難度，還會威脅鐵路運行的安全。因此，應準確認識鐵路工程建設中常見的不良地質，并采取科學的勘察方法，為鐵路工程的順利實施提供可靠保障。