復雜地形地質條件巖土工程勘察及實踐研究

葉振杰

（華東勘測設計院（福建）有限公司，福建 福州 350000）

0 前言

巖土工程勘察是工程建設的關鍵內容，高質量的巖土勘察可以獲取建設區域中的水文、地質和地貌等基本情況，為后期工程的施工提供可靠支撐。我國國土面積遼闊，南北跨度大，地形地貌結構多種多樣，在復雜的地形地質條件下進行施工建設時，巖土工程勘察的難度更大，對于勘察技術有更高的要求，需要工程技術人員充分重視，確保巖土工程勘察工作的開展。

1 巖土工程勘察的內涵及現狀

1.1 內涵

巖土工程勘察是按照工程項目施工建設的現實要求，對建設場地的地質、巖土工程條件和環境特征進行調查、分析和評價，同時編制勘察文件的活動。巖土工程勘察的主要目的是應用科學的方式，針對建筑場地開展調查研究，明確地質條件與建筑工程的相互影響，同時提供工程地質和巖土工程完整并且準確的資料，確保建筑項目設計施工的順利進行。巖土工程勘察的基本任務包括以下7點：1）明確建筑施工區域內氣象水文、地形地貌等自然條件，為工程建設提供相應的數據支持。2）針對區域內存在的不良的地質現象，例如崩塌、滑坡、巖溶等進行分析和排他研究，判斷其對于場地穩定性的危害程度。3）查明地基巖層的構造、土質類型、形成年代和埋藏分布狀況，為編制基礎處理方案提供參考。4）對建筑地基土層的物理力學性質進行檢測，研究地基土層在建筑施工和使用過程中可能發生的變化。5）查明地下水的類型、水質、埋深、分布以及變化情況，預防在施工中地下水可能帶來的影響。6）依照設計和施工要求，針對場地和地基的工程地質條件實施綜合性巖土工程評價，根據得到的結論，提出合理意見和建議。7）針對工程施工中不利于建筑的巖土層，提出具備可行性的處理方案，確保工程施工建設的順利進行。

巖土工程勘察的內容有很多，主要包括了工程地質調查及測繪、土試樣采集、原位測試、室內試驗和現場檢測等。針對場地內的工程地質條件進行定性或者定量分析，整理出完善的成果報告文件。

1.2 現狀問題

巖土工程勘察的現狀問題有3點：1）勘探點布設問題。在進行巖土工程勘察的過程中，需要結合實際情況，在勘察區域內設置相應的勘探點，保證勘探點的深度和距離的合理性。如果技術人員盲目按照設計方案進行操作，可能出現2個勘探點之間地層結構差異顯著的情況，影響勘察結果的合理性和可參考性。2）地下水測量問題。在針對勘察區域內的地下水進行現場測量時，如果無法確定周邊是否存在地下水溢出的空洞，就會影響地下水位測量的準確性，導致施工難度增大，而且在采樣不規范的情況下，可能出現樣品數據缺失的問題。3）原位測試問題。在巖土工程勘察中，如果忽視了現場原位測試，就會影響勘察數據的精確性，在氣候與地表溫度存在巨大差異的情況下，觸探指標的差異會變得更大。將實施標準貫入試驗時，應該嚴格遵循現行相關規范和標準的要求，確定好最佳的桿體長度，如果桿體長度不足，會對驗證結果產生負面影響，如果標貫器在孔底位置有殘留物，就會導致標桿無法準確到達指定位置，也會出現貫入基和實際值差距過大的問題[1]。

2 復雜地形地質條件下巖土工程勘察技術

2.1 室內試驗

室內試驗通過模擬施工現場的實際情況，來為實際施工進行全面分析，做到具體問題具體分析，配合科學的試驗室檢測方法，準確判定巖土物理指標，提升巖土分析的效果，確保制定出的評價報告能夠為工程的施工建設提供參考和借鑒。通常來講，在對巖土工程土層指標進行確定的過程中，可以從壓縮試驗、水質分析以及力度分析等方面進行數據總結，這些指標數據對于后續工作的實施影響巨大，必須得到足夠的重視。

2.2 巖芯鉆探

巖芯鉆探是巖土工程勘察中一種常用的技術手段，利用專業的鉆探設備配合泥漿護壁進行鉆探取芯操作，如圖1所示。這個環節要求技術人員必須熟悉照勘察區域的實際情況，嚴格設定巖芯采收率。其中，砂土巖芯的采收率不能低于75%，黏土巖芯的采收率不能低于90%，而且要及時記錄土層不同方位的數據信息變化，做好各個土層特點的分析和研究，確保地層數據結構的完整性和全面性，同時也必須針對不同土層巖芯鉆探測量指標進行深入分析。基于此，在獲取相關數據信息的過程中，技術人員需要對自身的行為進行規范，嚴格依照標準流程進行操作，避免出現誤差過大的情況，最大限度地保證巖土工程勘察工作的實施效果。

圖1 巖芯鉆探

2.3 原位測試

原位測試一般都會選擇液壓靜力觸探設備，其本身的自動化程度高，能夠對采集到的數據信息進行自動分析和處理。從工作人員的角度來說，在確定好相應的標準和要求后，可以借助自由落體的方式進行試驗。試驗前必須對設備進行全面檢查，做好空腔的清洗工作，避免雜物對試驗結果產生影響。同時，應該對落錘的速度和頻率進行控制，在沒有特殊要求的情況下，可以將其設置為20次/min。在開展地質勘察作業的過程中，可以選擇動力觸探試驗，借助該試驗確定勘察區域內風化巖層的性能指標。對比靜力觸探試驗，動力觸探實驗得到的數值更加準確，而且工作效率更高，可以在較短的時間內，獲取具備參考價值的數據信息。

2.4 地質測繪

在對復雜地形地質條件下的巖土工程進行勘察時，需要切實做好地質測繪工作，其能夠幫助技術人員準確了解工程施工現場周邊環境的信息。針對地質構造、地形地貌、地質狀況等進行全面分析，制定出具備可行性的應對措施，有效應對復雜環境下出現的地質形態和巖土變化的情況，保證工程項目施工的順利進行。同時，技術人員在實施地質測繪工作的過程中，需要對巖層風化程度進行準確鑒定，整理出更加科學、更加專業的測繪資料，提高地質測繪方案的可操作性[2]。

3 復雜地形地質條件下巖土工程勘察工作要點

3.1 做好勘察技術分析

在正式開展巖土工程勘察的過程中，工作人員需要結合勘察區域的實際情況，深入研究區域地質地形條件，為開展室內環境模擬，做好必要的準備工作。在實施測量環境建模的過程中，需要對照實際地質環境來保證模擬的科學性，盡可能地將真實環境條件還原，這樣才能保障后續指標測定的順利實施，也可以為工程技術人員選擇測量技術和編制設計方案提供支持。針對不同的測量對象，需要選擇不同的試驗方法，比較常見的包括顆粒分析、壓力測試和水質分析等。巖土勘察工作必須有高質量的鉆井環節作為支撐，根據復雜的地形地質條件選擇不同的鉆井方式，如旋轉鉆井和泥漿護壁鉆井等。鉆探環節，應該結合土層的垂直以及水平狀態，做好相應的觀測記錄，對區域地質特征進行總結，要求工作人員能夠結合自身的經驗來對中期樣本篩選工作進行合理安排，盡可能地提高抽樣質量。以現場勘察和室內試驗獲取的數據信息為基礎，利用先進的技術，工作人員可以針對區域內的地形地質特征進行系統分析，制定好針對不良地質問題的科學的應對措施，為后期的施工作業提供參考。

3.2 關注地基處理技術

在對勘察區域的地基進行處理時，比較常見的地基處理技術有3種：1）夯實技術。使用相應的打夯設備，如圖2所示，利用夯錘在下落時產生的沖擊力，提升基礎的穩固性，這種技術可以在較短的時間內提高土體的穩定性和承載能力，尤其適用于疏松軟土層的地基，而且作業難度小，使用成本低，因此被廣泛地應用在軟土地基處理中。2）振沖技術。在地基使用的過程中，借助振動器能夠對土層的結構進行改善，提升基礎強度。在運用振沖技術的過程中，應該充分考慮地形地質條件，選擇不同的作業方法。例如，充填振密法可以利用砂礫和礫石等對空隙進行充填，然后進行振密作業；現場振密法則能夠直接對地基進行振沖加固，需要技術人員根據土層區域的具體情況，對振沖方法進行選擇和使用。3）墊層技術。如果在勘察區域內，存在疏松的粉細砂層，可以采用墊層技術進行處理，該技術要求工作人員先在指定區域挖坑，設置加強筋，然后利用砂墊進行鋪墊，如圖3所示。這個過程中需要對砂墊層的厚度進行嚴格控制，一般為25 mm左右，砂墊層處理完成后，需要進行檢查，看是否存在缺陷和問題，確認無誤后，進行注水作業，利用鋼叉反復攪拌，直到其達到相應的沉實標準后，再通過分層鋪墊的方式來進行強化加固。

圖2 高速液壓夯實機

圖3 墊層技術

3.3 選擇先進勘察設備

隨著設備技術的發展，工程建設對于施工設備的要求越來越高，施工設備的類型也變得更加多樣化，通過對設備的合理使用，能夠提高工作效率和工作水平。巖土工程勘察同樣如此，借助先進的勘察設施設備，不僅可以極大地減少勘察人員的工作量，還能夠提高勘察的效率，保證結果的準確性及可行性。不僅如此，以信息化技術的快速發展為支撐，越來越多的勘察設備都開始引入信息技術。通過加密測點的方式，可以得到更加全面的地質表面數據信息，更容易開展相應的數據處理工作。為了能夠加速巖土工程勘察技術的發展，在條件允許的情況下，巖土工程勘察企業可以與國內外先進的其他勘探企業進行技術交流與合作，積極引入先進的勘察技術和勘察設備，同時企業技術人員也應該做好新設備的自主研發工作，這樣才能更好地實現巖土工程勘察行業的可持續發展。

4 實例分析

在某巖土工程項目施工建設中，現場地層地質條件復雜，土層自上到下依次為粉質黏土、粉土、粉砂和素填土等，為了保證工程的施工質量和施工安全，在巖土勘察中，采用了波速檢測技術，取得了較為理想的效果，如圖4所示。

圖4 波速檢測技術

由于地形地質條件復雜，所以技術人員在巖土勘察過程中，要先在現場選擇多個勘探點進行鉆孔，然后搭配波速檢測的方法，確定了土層的覆蓋厚度為29 m，場地整體可以歸結為Ⅱ級場地，有軟土層存在。以鉆探孔為基礎，進一步運用波速檢測技術，檢測到場地的特征周期值為0.3 952 s，地脈動法獲得的場地特征周期值為0.3 932 s，精度較高。可以確定，波速檢測技術在復雜地形地質條件下的巖土工程勘察中，能夠發揮出良好的效果。在勘察工作中，巖石層單軸抗壓強度指標統計數據見表1。

表1 巖石層單軸抗壓強度指標統計表

同時，在巖土工程勘察中，為了能夠對砂性土的地震液化趨勢進行判斷，通過結合周邊區域的相關數據資料，確定了具體的分析判斷范圍為13 m～15 m，借助剪切波速計算來判斷砂性土是否存在液化情況。在實際操作環節中，使用波速檢測技術，確定172 m/s～ 178 m/s的實際測量剪切波速值與115 m/s～141 m/s的剪切波速臨界值吻合。在判斷范圍內，粉砂層的剪切波速實際測量值低于臨界值，粉土層的剪切波速實際測量值高于臨界值，表明粉砂層存在有部分液化土層，粉土層不存在液化土層，其能夠為后續工程項目的施工建設提供有效的參考依據[3]。

5 結語

總的來說，在工程項目施工建設中，巖土工程勘察工作是一項非常重要的內容，能夠幫助工程施工技術人員更好的了解區域巖土特性，通過對施工區域內存在的不良地質問題進行分析，來制定出切實可行的防范措施和應對措施，保證各項工作的順利實施。在實踐中，巖土工程勘察工作人員需要嚴格依照相關制度標準的要求，開展相應的巖土工程勘察工作，借助科學的技術手段來保障巖土工程勘察結果的質量，為工程建設事業的長遠健康發展提供良好支撐。