巖溶地區工程地質勘察關鍵技術

田兆成

摘要：本文對巖溶地區工程地質勘察的技術方法進行總結分析，以便在實際巖溶工程地質建設中對應選取最佳勘察技術，同時也能保障巖溶地區工程質量，提升工程進度，方便類似工程參考學習。

關鍵詞：巖溶地區;地質勘察;關鍵技術

Abstract： This article summarizes and analyzes the technical methods of engineering geological survey in karst areas， so as to select the best survey technology in actual karst engineering geological construction. At the same time， it can also guarantee the quality of karst areas， improve the progress of the project， and facilitate the reference and study of similar projects.

0? 引言

巖溶地區地質具備復雜性和不均勻性，因此巖溶地區工程地質勘察工作就較為困難，若僅僅采取傳統的地質勘察技術，是不可能對巖溶地區的地質有一個全面掌握，地質勘察工作的不到位，會直接影響后期工程質量，由此可知，了解巖溶地區地質狀況顯得至關重要。

1? 簡述巖溶地區地質類型

巖溶會隨著生長時間的不同表現出不同的外形，巖溶表面多為凹凸不平，巖溶會在地下水或者地表水的腐蝕作用下，將低其本身的強度;同時會在水流的沖擊下，使得巖體本身出現程度不一的凹陷或者裂縫，這都會在一定程度上降低巖溶的穩定性，進而影響地面建筑物的地基穩定性。為了方便對地質進行針對性勘察，依據巖體的穩定性及其暴露特征，會將巖溶地區的地質分為以下三種類型：

1.1 裸露型? 這一類型的巖體通常是會被土層或者植被覆蓋，且大部分巖體會直接裸露在地表，注意的是覆蓋的土層或者植被很薄，不會太厚。對裸露型巖體進一步劃分，可將其劃分為石芽地基和溶洞地基兩種，其中石芽地基大多分布于山谷的斜坡位置或者河流谷坡位置，石芽地基的巖面參差不齊，會直接影響地表建筑物的穩定性，會加大施工難度。溶洞地基的性質取決于巖溶性質，巖溶的表面構造和巖溶的分布地區會直接影響巖溶地基的穩定性，加強溶洞頂板建設能夠有效提升地基的安全系數。

1.2 覆蓋型? 依據巖體本身覆蓋厚度的不同，可將劃分為深覆蓋層和淺覆蓋層兩種，其中巖體上部覆蓋層高于30m的稱為深覆蓋層，對應巖體上部覆蓋層低于30m的稱為淺覆蓋層。覆蓋層通常為不同類型的土層或者砂石層。

1.3 埋藏型? 該類型的巖體位于地質的最深處，巖體表面大多會覆蓋厚度不一的非可溶性巖體，該類型的巖溶地質類型會對加固地基穩定性有很大的促進作用，即埋藏型巖體的地基穩定性較高。

2? 常用的地質勘察方法

2.1 地質測繪? 地質測繪環節共分為地表測繪和洞穴調查兩個環節。

首先，介紹地表測繪，在展開地表測繪之前要先全面了解和地質相關的各種要素，分析施工現場的巖溶分布情況及地下水運動特征，具體可由以下幾點展開：①觀察施工現場的巖溶地層和非巖溶地層二者在水平、垂直方向的分布狀況，以及搞清楚二者之間的相互作用;②在實際的測繪地區，巖溶地層內會有不同力學性質的巖體結構，需要分析各巖體之間的聯系及差異，掌握不同力學性質巖體結構的運行方向;③依據天然水及地下水的分布特征，判斷其是否和暗河系存在關聯，方便后期洞穴調查。

其次，介紹洞穴調查，洞穴調查由兩部分內容組成：①搞清楚洞穴的具體形態，分析洞穴形態和地質結構的關聯，注意洞穴頂板高度的測量以及頂板結構面的測量，為后期鉆研巖溶的發展規律和頂板穩定性提供可靠的數據資料;②查清楚地下水的水流走向，可利用鉆研地下通道來分析地面各天然水點的聯系。

2.2 地球物理勘探? 由于物體的不同物理性質而進行勘察的方法稱為地球物理勘探，通常依據不同物體特征，將地球物理勘探細分為電阻率法、電位法、電磁法、聲波探測法、頻率探測法以及放射性測井法等。用于勘察巖溶病害的方法主要包括高密度電阻率法、自然電位法、視電阻率法以及探地雷達法，接下來將詳細對這幾種勘察技術進行闡述：

2.2.1 高密度電阻率法? 其工作原理和常規的電阻率法基本一致，不同之處在于高密度電阻率法在實際測量時設立了較高密度的觀測點，且在具體測量時，直接將全部電極設置在間距相同的觀測點處，之后展開觀測。高密度電阻率法會使用到現代化的自動控制理論，以及大規模的集成電路，由于其涉及的電極數量較多，各電極之間可自由配對，進而實現高效、快捷的信息獲取。

2.2.2 自然電位法? 自然電位法在實際勘察時，除了會使用到人工電場外，還會使用到天然電場，人工電場顧名思義就是利用人工進行發電，天然電場是一種直流電場，其電場大小和地下水的運行狀況、巖體電化學特性以及礦石的電化學活動性緊密相關，全面研究天然電場的分布特征，可以高效解決礦物勘察、水文地質問題。通常含水量豐富的巖體，其固體顆粒可具備吸附負離子的性能，巖體表面吸附的負離子，在經由地下水時和水中的正離子發生反應，最終形成順水流方向為高電位、逆水流方向為低電位的電場。

2.2.3 視電阻率法? 該勘察方法是基于巖層電阻率，依據電流場的分布特征，深層次分析不同深度的地下地質構造的一種方法。工作人員通過不斷的更改供電電極極距，來測量不同深度的地質的具體電阻率，同時借助專業化的設備對不同觀測點進行處理，通過收集到的不同深度的地質電阻率值，對應繪制對應圖紙或者曲線，地質材料結合其他指標材料，就可較為精確的計算出地質覆蓋厚度、結構破損位置以及巖層的起伏面。

2.2.4 探地雷達法? 探地雷達法是一種借助超高頻短脈沖電磁波來研究勘察地下介質的一種方法，通過對不同介質進行分析，會得出不一樣的雷達剖面成像，利用成像、地質特征以及鉆探信息可以高效劃分出不同截止面，同時可以精確勘察到介質的內部構造。

2.3 工程鉆探? 在諸多地質勘察技術中，工程鉆探技術是使用率最高的一種方法，但美中不足之處在于該方法較為耗時。工程鉆探技術的優勢在于，其不僅可以準確獲取到鉆探地層狀況，而且能夠展開鉆孔原位試測，可對獲取到的巖土進行室內分析，最終獲得較多、較精確的巖土資料。僅受到條件限制不能使用工程鉆探，其余任何情況都會使用到工程鉆探技術。工程鉆探技術，可以準確掌握一定深度范圍內的巖溶發育狀況，同時可根據工程特征對應化的布置鉆孔。

2.4 遙感技術? 遙感技術是較為現代化和智能化的一種勘察方法，其勘察的范圍廣、信息大，能夠多次循環使用，而且遙感技術獲取到的圖像能夠真實準確的呈現出地表特性，圖像還可以將各地質的空間聯系完美展現，遙感技術在辨別巖溶地質地貌、巖溶層組分以及內部構造方面具備不可替代的作用，遙感技術在我國南方巖溶地區工程中使用更為頻繁。其中遙感技術中的熱紅外遙感、側視雷達遙感、航空遙感以及地球資源衛星遙感被經常使用在不同巖溶地區工程地質勘察工作中。

2.5 靜力觸探? 靜力觸探的對象主要是軟土、黏性土以及砂礫土，其主要目的是勘察軟土、黏性土以及砂礫土的承重能力。靜力觸探方法能夠勘察其他技術不能勘察的地質地層，且已經取得了相當優秀的成效。針對覆蓋型巖溶地區工程，靜力觸探可勘察覆蓋層內部是否存在隱蔽性土洞，分析土洞的規格、位置。靜力觸探的工作原理為：首先準確獲取地質的穩定性，對地質進行區域劃分，之后在對應性的進行靜力觸探孔的分布工作，依據工程實際情況，勘察地質是否出現異樣，研究地質層是否存在土洞，鉆研地質層是否出現裂縫。靜力觸探的結果具備真實可靠性，在長春部分工程中已經得到論證。

3? 不同巖溶地區工程的勘察技術

在選取巖溶地區工程技術時，需要結合不同地段巖溶的發育特征及類型進行針對性分析，設計出合適的勘察方案，有效調整勘察工作進度，確定勘察范圍，精確展開合理性的勘察技術研究工作。

3.1 巖溶補給區和徑流區工程勘察技術? 不論是巖溶補給區域還是徑流區域，在實際勘察時，都要嚴格遵循一定的勘察順序，即先對地面進行全面檢測，在熟悉巖溶發育特征、分布狀況的基礎上，選取合適的物理探測方法，對可能會存有覆蓋型巖溶的區域、隱蔽土洞和地下溶洞的工程，要結合現場特征選取適當的勘察手段。將不同工程類型總結為以下三種，具體的勘察技術也會進行詳細介紹：

①普通工民建勘察。先對工程進行地面調查，之后對核心地段和重要的建筑地基實施高密度電阻率探測和加密鉆探，依據工程狀況可適當進行加深孔深，最終實現地質工程的穩定性和強度。

②橋梁樁基勘察。先對工程進行地面調查，對地質巖溶的發育狀況進行分析，之后再展開勘察物探環節。由于地下巖溶發育的區域存在不確定性，為了保障勘察技術的準確性，可在每個樁位處加設勘探孔，切記勘探孔的深度要大于樁基長度，用以保障樁基的穩定性。

③水庫區域和壩區的勘察。通常施工單位是不會在巖溶區域建設水庫，若發生特殊情況，一定要在巖溶區域建設水庫，可在建設前期進行地面調查和物探操作，借助鉆探、壓水試驗，觀察庫區是否存在漏水情況，注意壩區勘探孔的設置范圍要多于一般非巖溶區域，同時要將古溶洞進行充分填充，避免水壓對其進行潛蝕。

3.2 巖溶排泄區工程勘察技術? 巖溶排泄區，多是盆地裸露型巖溶，或者盆地覆蓋型巖溶，巖溶排泄去的地質條件非常復雜多變，再加上傳統的勘察技術測量比較片面，因此要采取全面性的勘察技術進行深層次分析，以便更好的預防巖溶危害。

①對于裸露型巖溶排泄區工程的勘察，要嚴格遵守“先調查，后全面勘探”的勘察順序，在普通的裸露型巖溶工程中，已經對該勘察技術做了詳細介紹，可參考學習。

②盆地覆蓋型巖溶排泄區工程的勘察。在對該類型巖溶排泄區進行實際勘察時，切忌進行片面勘探，要全面系統性的去分析鉆研。在前期收集和調查勘探信息時，要對該區域的水文、地質和地貌進行分析，同時對存在的巖溶危害做好防治。

4? 結束語

面對巖溶地區的地質勘察這種相對復雜的工程，我們要學會冷靜處理，結合工程的實際情況及地質特征，通過調查和物探的方式進行全面勘察，在了解巖溶發育規律及走向的基礎上，做好準確的防范措施，本文通過詳細介紹各種地質勘察技術，促進人們對各類勘察技術的了解及掌握，進而提升巖溶地區工程地質勘察的效率和質量。

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