巖溶地區工程地質勘察關鍵技術研究

呂 杰

（武漢中地環科水工環科技咨詢有限責任公司,湖北 武漢 430205）

巖溶在發育的過程中,最為顯著的特點就是不夠均勻和統一,這就導致巖溶地區的實際地質情況非常復雜化,因此,在開展勘察的過程中,仍然采用以往的地質方法,如坑探、槽探等,則實際的結果無法達到滿意的程度。此外,在進行勘察的過程中,由于相關人員對于巖溶的認識并不足,因此,在應用勘察方法的過程中,無法保證科學性和合理性,進而使工程的處理不當時有發生,使工程失誤的幾率進一步增加,損失嚴重。所以,在對巖溶地區進行勘察之前,必須要對巖溶地區的地質狀況進行實時的了解,對地下巖溶的分布情況進行實時的掌握,從而為后續的地質勘探提供有力的參考依據。所以,深入探討并研究巖溶地區工程地質勘察關鍵技術,有著非常重要的現實意義。

1 巖溶地區工程地質勘察關鍵技術

1.1 地質測繪技術

在實際開展地質測繪的過程中,非常重要的內容有兩方面,即地表測繪和洞穴調查。

在開展地表測繪的過程中,最基本的要求就是對各種有關地質要素進行全面的了解和掌握,并且以此為基礎,對場區巖溶現象的分布進行查明,此外,還要實時明確地下水的實際分布情況以及運行情況,主要包含以下內容：首先,對于測區內巖溶與非巖溶地層,不但要對其水平方向上的分布情況和相互間隔情況進行了解,還要對垂直方向上的分布情況和相互間隔情況進行掌握；其次,對場區巖溶地層內各種不同力學性質結構面的產狀進行實地的測繪,將其之間存在的配套關系全部了解清楚,對不同水理性質的結構面的主導方向進行區分；最后,以天然以及揭露水點的實際分布情況作為主要依據,對其是否與暗河系相關進行判斷,配合后續的洞穴調查。在開展洞穴調查的過程中,主要包含以下兩方面的內容：第一,查明洞穴的形態特征,并且對其和地質構造的關系進行明確,其中,最需要重視的測量內容是頂板高度即結構面的產狀,為后續巖溶的發育規律研究提供參考依據,將更加詳細的資料進一步提供給后續頂板穩定性的分析工作；第二,理清地下水系的來龍去脈是非常必要的。對地下通道進行全面探查的過程中,必須要特別注意地面天然水系之間的聯系,將其全部了解清楚之后,還要全面清晰地明確地下水系的補給來源。

1.2 地球物理勘探技術

在應用該技術的過程中,需要特別注意的一項內容,即要綜合全面地利用物體本身的不同物理特性。物體特性不同,選用的物探方法也有極大的不同。在實際探測的過程中,會采用以下幾種方法：高密度電阻率法、自然電位法、視電阻率法、探地雷達法。將地球物理勘探應用于巖溶地區的工程地質勘察,簡單地來講,就是地質解譯實際存在的各項指標和闡述。更加具象化的分析,就是通過各種勘探技術獲取天然或者人工的地質分布情況,進而使整體工程建設地質屋內存在的“透視性”得以實現。在應用的過程中,不但可以對地面上的所有地質數據信息進行實時的測量,還可以對地下與地面之間的一些隧道等進行考察和探究。隨著社會經濟的不斷發展,在開展探測的過程中,電子計算機技術等也被應用進來,可以極大程度地促進物探方法的發展。在當前階段,除了前文所述的一些物探方法以外,地質雷達微重力法以及地震層析成像技術應用進來等都得到充分的應用。不論是任何一種方法,其實際的應用前提各不相同。只有以實際的前提條件為基礎,在基礎得到全面滿足的情況下,才能獲取滿意的效果。所以,在確定使用某一種勘探方法之前,必須對該地的實際地質情況進行全面深入的判斷和分析,只有如此,才能使相關方法的最大效益全面發揮出來。雖然如此,在進行實際勘察的過程中,還是需要對鉆探手段實際發揮作用進行全面的監控,不論是何種方法,其既有相應的應用優點,也有相應的應用缺陷,應該對長處進行適當的提取,對短處進行適當的彌補,明確不同方法的適用條件。根據大量的實踐經驗可以進一步發現,根據實際地質條件選用適宜的勘探方法可以使勘察的成本降低,與此同時,還能使勘察的工期得以縮短,使勘察工作的質量全面提升。將物探定性與鉆探定量結合使用,可以對工程的實際地質情況進行較為全面的了解,進而將更加準確的依據提供給相應的設計。

1.3 工程鉆探技術

在實際的地質調查過程中,最常用的一種方法就是工程鉆探技術,但是在應用該技術的過程中,實際花費的時間相對較多。應用該技術,不但可以對實際鉆取的位置進行明確,還能進一步明確附近的地層情況,此外,還可以綜合全面地利用實際的巖土芯,在室內開展相關的測試,保證相關巖土信息的準確性和時效性。在機具安置的過程中,除了地形條件外,其他條件下都可以將鉆探技術應用進來。將鉆探技術應用進來,其主要的目的,就是對相對較深地段的巖溶發育情況進行實時了解,特別是對于一些地表并沒有任何巖溶現象的地區,又或者是存在覆蓋層的地區,不但要將地質調查和物探成果應用進來,還要結合工程的實際要求,實時全面的指導具體鉆孔的布置情況。在開展地質勘查的過程中,會將各種鉆探方法應用進來,而對于鉆探方法的選擇,則要以實際的工程情況作為依據,進而合理選取。

1.4 遙感技術

對于遙感技術而言,在實際調查的過程中,不但具備調查面廣的優勢,而且實際的重復性還相對較高,此外,相關的遙感圖像可以真實反映出實際的地表特征,還能全面詳細地反映出整體的空間關系。此外,在應用該技術的過程中,相應的遙感影像還具備信息量大的特點,而且視域非常廣闊,不但可以對巖溶的地貌形態進行全面識別,還能對巖溶層組的劃分進行全面了解,不僅如此,還能進一步洞悉地質的構造特征,是其他勘測技術不能匹及的。遙感技術主要的適用地區,就是我國的南方地區,以及具備裸露型特點的巖溶地區。遙感技術包含的內容也非常多,不但有航空遙感技術,還有地球資源衛星遙感技術,不僅如此,還有側視雷達遙感技術和熱紅外遙感技術等,在巖溶地區的工程地質勘察中,已經將這些技術廣泛地應用進來。

1.5 靜力觸探技術

在進行巖溶地區工程地質勘察的過程中,將靜力觸探技術應用進來,其主要的目的,是對軟土和黏性土以及砂類土的承載力進行確定。而且對于靜力觸探技術而言,其主要的適用方向就是覆蓋型巖溶工程的地質勘察。將靜力觸探法應用于巖溶地區的工程地質勘察,主要就是以實際覆蓋層中具體土質的貫入阻力為實際依據,進而將真實完整的地質情況獲取出來。在應用靜力觸探的過程中,可以在覆蓋型巖溶工程地質勘察中應用進來,簡單的來講,就是以實際的地層條件為重要的基礎,將靜力觸探手段應用進來,可以使其他勘探手段無法解決的問題得以解決,而且實際的效果還非常不錯。在勘察覆蓋型巖溶工程的過程中,將靜力觸探手段應用進來,有一個最為關鍵的點,就是將第四系覆蓋層中是否存在隱蔽土洞的情況進行全面查明,不僅如此,還要明晰實際的土洞規模和埋藏位置,此外,還要對具體的范圍進行判定。第二點,就是以實際的鉆探物探資料為實際的基礎,進而應用針對性的靜力觸探孔針布置。以實際情況為主要出發點,通過靜力觸探PS-h曲線的解釋,則可以根據實際的異常值出現與否,對裂隙帶存在的情況,或者是土洞存在的情況進行推測。通過靜力觸探方法的應用,可以保證實際資料分析結果的可靠性和精準性。此外,在應用相關技術的過程中,不但會受到經濟的影響,還會受到技術的限制。為了對覆蓋層中潛蝕作用的分布范圍和強度進行全面探明,則可以將靜力觸探方法應用進來,在此過程中,以不同的設計階段為基礎,以不同的地層條件和性質為依據,在開展綜合勘探的過程中,將靜力觸探手段科學并合理的應用進來,可以使勘測的質量全面提升。還可以將靜力觸探與地質雷達結合,對土層中隱伏土洞與擾動土層的情況進行全面探明,實際的效果非常顯著。

1.6 各種技術的綜合運用及優化

基于特殊的調查背景,要想對巖溶的現象進行快速準確的查明,就要將各種技術全面應用進來,并且對其進行相應的優化。對于物探技術而言,在實際應用的過程中,具備工作時間較短的特點,而且對于鉆探工作的指導性也較強,可以使鉆探的工作量減少,進而使調查的時間得以縮短。此外,基于物探技術和設備的進一步更新和發展,實際的探測精度也在不斷地提升,因此,在進行巖溶地區的工程勘察過程中,將物探技術大范圍的應用進來,并且與其他的技術進行組合應用,可以使勘察的準確性和高效性進一步提高。

2 巖溶地區工程地質勘察注意事項

在對巖溶地區工程地質進行實際勘察之前,就要將勘察的綱要全面編寫好。在編寫勘察綱要的過程中,要保證內容的完整性,明確勘察的要求和目的,確保設計的詳細性,此外,對于實際的施工方案而言,還要保證其科學性和合理性。在安排工期的過程中,不可過于倉促,而且也不可以因為業主對于勘察工作不太清楚,就進行一味的遷就。對于相關的勘察綱要而言,必須要保證其通過相關的審核審定之后,才能開展勘查工作。在進行實際施工的過程中,必須要以勘察綱要作為主要的指導依據,進而嚴格執行,切忌出現對勘察綱要置之不理的情況。在進行野外施工的過程中,必須要對勘察的質量進行實時把握。而且為了使野外第一手資料的正確性得到保證,在進行實際施工之前,就要安排相應的技能和安全培訓。在進行實際勘察之前,必須要對鉆機的材料齊全與否進行實時檢查,如果某一個鉆機的材料出現不齊全的情況,則堅決不可以將其應用于實際的勘察之中。要及時鉆取樣品,不可事后補樣,以相關的要求作為主要的依據,進而進行封樣,使其實際的檢測準確性得到保證。在進行實際勘察的過程中,要將相應的資料全面整理好,而且相關的勘察報告,必須要滿足國家的相關規定,還要對國家的強制性條文規定進行嚴格執行,使巖溶地區的工程地質勘察質量得到根本性保證。

3 工程實例

以某縣城的擬建區南傘盆地為例,其屬于巖溶徑流區,而且具備覆蓋性的特點。對于表層的第四系沖洪積層和殘積土層而言,其整體的厚度在10~30m范圍內。而且盆地有地下暗河穿過,以暗河周圍作為主要的基點,有數十個大小不等的落水洞以及土洞分布在其周圍。在雨季,由于降雨頻繁,地下的水位上升,而且已經上升至地表,而在枯水季節,則地下水位會下落,下落到暗河之中。其中,有一部分的落水洞和土洞已經發生了塌陷現象,進而塌陷成為天窗,還有一部分在陷落之后,呈現凹地的狀態。如果該地進一步發展,勢必會對新縣城的全面建設和發展產生嚴重影響。而且在該縣城中,最大的維系額就是巖溶危害,如果不對其進行實時勘察,將有效的勘察技術應用進來,進而將相應的防治措施實施進來,則就會使建筑受到嚴重的危害。

4 結束語

文章對巖溶地區工程地質勘察關鍵技術進行了深入的分析和探討。對于巖溶地區的工程地質勘查而言,其具備一定的特殊性,而且實際的研究價值也非常高,因此,要對其進行全面勘察。在對巖溶地區的工程地質進行實際勘察的過程中,要對關鍵技術的全面應用進行重視,例如地質測繪技術、地球物理勘探技術、工程鉆探技術、抽水試驗技術、遙感技術等,以實際的巖溶地區具體情況作為主要依據,進而對關鍵技術進行針對性應用,或者組合應用,可以對巖溶的發育規律進行全新的認識,而且還對巖溶區的工程地質條件進行準確評價,對其實際的水文地質條件進行實時了解,進而使巖溶地質災害的發生得以避免,在對相關關鍵技術應用的過程中,不但可以使工作量進一步節省,還能使地質勘查的準確性和實效性全面實現。