喀斯特地區(qū)巖土工程勘察方法分析

錢永晶

居安勘測(cè)有限公司，浙江 杭州 311700

1 喀斯特地區(qū)巖土工程勘察的特征及原則

1.1 特征

喀斯特地區(qū)的地表結(jié)構(gòu)復(fù)雜，變化多，還具有較多特殊的地質(zhì)條件，這給喀斯特地區(qū)的巖土工程地質(zhì)勘察帶來了難度，尤其是探究喀斯特地區(qū)地質(zhì)性狀、居住和建筑的適宜性等問題上，需要深入研究和探討。

1.2 原則

喀斯特地質(zhì)勘察可分為四個(gè)階段：可行性調(diào)查、初步調(diào)查、詳細(xì)調(diào)查和施工調(diào)查。進(jìn)行地質(zhì)勘察時(shí)通常不鉆孔，必要時(shí)可以安排少量鉆孔。在初步調(diào)查階段，應(yīng)調(diào)查物理性能指標(biāo)異常的部位，以查明喀斯特的基本形態(tài)和規(guī)模。通過大量的工程實(shí)例可知，以下調(diào)查方案的布局是合理的：首先堅(jiān)持工程地質(zhì)測(cè)繪，然后依據(jù)具體的調(diào)查內(nèi)容，了解現(xiàn)有的喀斯特地區(qū)的場(chǎng)地條件、喀斯特發(fā)育狀況和程度，確定喀斯特結(jié)構(gòu)的類型和發(fā)展規(guī)模，并結(jié)合具體的物探方法，開展高效的水文地質(zhì)檢測(cè)試驗(yàn)。

2 喀斯特巖土工程勘察的方法及選取

2.1 工程地質(zhì)調(diào)繪及測(cè)量放線

勘察設(shè)計(jì)人員要對(duì)所勘察的區(qū)域進(jìn)行環(huán)境、地質(zhì)條件及地形地貌的實(shí)地調(diào)研，同時(shí)收集周邊地區(qū)的地質(zhì)勘察所需的相關(guān)資料信息，進(jìn)行整合分類處理。

（1）對(duì)所選取的控制點(diǎn)進(jìn)行分析和復(fù)核，分析控制點(diǎn)的數(shù)據(jù)是否精確，這決定了場(chǎng)地鉆孔點(diǎn)的位置及數(shù)量是否合理。

（2）對(duì)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)信息進(jìn)行復(fù)核，控制勘探點(diǎn)的坐標(biāo)信息，提供優(yōu)化后的勘探設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，抓取對(duì)圖紙上呈現(xiàn)的具體勘察信息。電子版的圖紙往往需要多方設(shè)計(jì)人員、勘察設(shè)計(jì)人員共同參與調(diào)取，以免在勘察設(shè)計(jì)的過程中發(fā)生變更。

（3）鉆孔放線之前，需要及時(shí)測(cè)量放線，并由甲方蓋章準(zhǔn)許，復(fù)核后確保無誤再放線施工。

2.2 鉆探

鉆探勘察主要應(yīng)借助鉆機(jī)，鉆向地下結(jié)構(gòu)，并在地層結(jié)構(gòu)中形成圓柱形的鉆孔結(jié)構(gòu)，然后在不同的深度體系下，鉆取鉆孔剖面結(jié)構(gòu)的巖土、水樣等標(biāo)本，為實(shí)驗(yàn)研究土樣的性質(zhì)和地下水的賦存情況進(jìn)行參數(shù)統(tǒng)計(jì)對(duì)比分析。

2.3 物探

在工程地質(zhì)勘察與調(diào)繪的基礎(chǔ)上，合理選取其他勘察方法，應(yīng)用到各個(gè)地質(zhì)勘察的不同階段，可有效地為喀斯特地區(qū)的勘察工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。物探法的使用類型較多，尤其是在喀斯特地區(qū)的巖土地質(zhì)勘察方面，需要充分結(jié)合具體的勘察目標(biāo)和思路對(duì)地質(zhì)勘察的目標(biāo)和方法進(jìn)行細(xì)化，具體的勘察思路和方法如下。

（1）高密度電法。高密度法以巖土體電性差異為主，對(duì)物探方法和內(nèi)容進(jìn)行對(duì)比分析，這樣能夠充分結(jié)合物探思路和方法對(duì)具體的電場(chǎng)信息進(jìn)行優(yōu)化，并結(jié)合具體的傳導(dǎo)信息促使物探方法符合設(shè)計(jì)的根本需求。從具體的應(yīng)用上看，可以對(duì)巖洞、土洞的土體結(jié)構(gòu)大小、位置等參數(shù)進(jìn)行分類和分布分析；而從勘察的具體要求看，需要依據(jù)喀斯特地區(qū)的巖土工程具體類型，較為直觀可靠地觀察具體的異常部位或者結(jié)構(gòu)，這樣能夠促進(jìn)施工過程和施工流程的便利化。

（2）地質(zhì)雷達(dá)法。地質(zhì)雷達(dá)法又被稱為探地雷達(dá)法，主要是借助電磁波的基礎(chǔ)特性，發(fā)射天線進(jìn)行定向電磁波發(fā)射，再結(jié)合反饋信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)喀斯特地區(qū)地質(zhì)情況的勘察?？λ固氐貐^(qū)的地質(zhì)情況相對(duì)復(fù)雜，加上反射波電信號(hào)系統(tǒng)傳遞的過程中會(huì)產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致信號(hào)重疊，因此易產(chǎn)生誤差。

（3）淺層地震法。地震勘探是一種通過研究地下地震中人工地震源引起的地震波傳播規(guī)律來解決地質(zhì)問題的地球物理勘探方法。在淺層地震勘探中，可利用地震波CT層析成像技術(shù)、跨孔超聲層析成像技術(shù)、瑞利波法等，適用范圍廣、精度高、可靠性強(qiáng)、制圖直觀、外部干擾小，可以反映和區(qū)分喀斯特溶洞的大小。而且，這種勘探方法比以前的勘探方法勘探的深度更深，可以在60m的地下進(jìn)行勘探，但是數(shù)據(jù)采集和計(jì)算的工作量比較大，對(duì)測(cè)量師的技術(shù)要求也比較高。

（4）管波法。該方法是一種高精度的勘探方法，可以準(zhǔn)確確定地下洞室的埋深和斷面。管波探測(cè)具有分辨率高、直接探測(cè)直徑大于30cm的孔的能力。從優(yōu)勢(shì)上看，清晰直觀、便于解釋和分析，施工便利性更強(qiáng)，因此在鉆探施工的過程中其具有重要的應(yīng)用意義。

結(jié)合以上四種地球物理勘探的方法，可應(yīng)用于具體的喀斯特地區(qū)，具體的調(diào)查信息表如表1所示。

表1 喀斯特地區(qū)物探方法選擇統(tǒng)計(jì)表

3 提高喀斯特地區(qū)巖土工程勘察質(zhì)量的措施

3.1 鉆探

（1）完善鉆探施工方案。鉆探方法較多，如沖洗法、沖擊和取巖芯法等，不同的鉆探工藝，其鉆探方法有所差異，因此在具體的勘察施工過程中需要根據(jù)具體的地形地貌情況進(jìn)行科學(xué)合理的鉆探施工，并制訂嚴(yán)格合理的工程勘察設(shè)計(jì)方案，確?？辈旖Y(jié)果的準(zhǔn)確性。

（2）加強(qiáng)場(chǎng)地處理。喀斯特地區(qū)地形地貌結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且地形結(jié)構(gòu)存在凹凸不平的現(xiàn)象，施工會(huì)影響整個(gè)地形結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，因此要對(duì)施工區(qū)域的土地平整程度和鉆機(jī)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，固定鉆機(jī)。

（3）優(yōu)化鉆機(jī)工藝與設(shè)施。①為了提高鉆井巖心率，應(yīng)根據(jù)一般地質(zhì)條件和勘探技術(shù)正確選擇巖心方法和工具。在斷層和破裂的巖石中，應(yīng)使用專用的反向單管和雙管鉆機(jī)以確保取芯率。②減小孔深誤差，校正孔深，測(cè)量鉆頭尺寸；應(yīng)定期校準(zhǔn)經(jīng)常使用的精密儀器。

3.2 物探

（1）保證測(cè)網(wǎng)的敷設(shè)精度。①測(cè)網(wǎng)的密度。要科學(xué)合理地開展測(cè)網(wǎng)密度的檢測(cè)，并結(jié)合測(cè)網(wǎng)的密度盡可能地測(cè)量出所探測(cè)對(duì)象的基本走向。②在物探勘察作業(yè)過程中，若測(cè)區(qū)的面積相對(duì)較小，遇到異常情況時(shí)，針對(duì)性的勘察技術(shù)解釋難度大；但是如果要求具體的測(cè)區(qū)面積較大，且要將各個(gè)異常的區(qū)域內(nèi)容和區(qū)域關(guān)系顯示出來，施工技術(shù)人員就很容易做出相關(guān)的判斷，并對(duì)測(cè)區(qū)面積過大的情況和具體的工作成本進(jìn)行分析，這樣就能夠結(jié)合經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)原則，促進(jìn)物探設(shè)計(jì)方案和勘察設(shè)計(jì)技術(shù)的有效實(shí)施。

（2）保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。物探通常采用先進(jìn)的探測(cè)技術(shù)和定位技術(shù)，特別要注意保證觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；觀察重復(fù)數(shù)據(jù)時(shí)要避免意外錯(cuò)誤；在野外作業(yè)中，要選用精密儀器來提高室內(nèi)計(jì)算的準(zhǔn)確性。不同的勘探方法也有不同的觀測(cè)進(jìn)度，因此有必要根據(jù)實(shí)際的勘探方法有效地校正勘探過程或地形，以提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

（3）確保圖紙的準(zhǔn)確性。地球物理勘探方法的最終結(jié)果通常由效果圖反映出來，因此效果圖的準(zhǔn)確性也與整個(gè)勘探項(xiàng)目的質(zhì)量有關(guān)。坐標(biāo)線和比例尺必須與現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)一致，參數(shù)的選擇應(yīng)能客觀地反映地球物理勘探的結(jié)果和喀斯特地區(qū)的實(shí)際地質(zhì)特征。

4 結(jié)論

綜上所述，就喀斯特地區(qū)的地質(zhì)勘察工作而言，第一手的勘察信息資料最為關(guān)鍵，不僅是撰寫調(diào)研報(bào)告的基礎(chǔ)，也是提高調(diào)研報(bào)告精準(zhǔn)度的關(guān)鍵。在實(shí)際的勘察過程中，單一的勘察方法已經(jīng)不能滿足復(fù)雜喀斯特地區(qū)勘察的需求，要引進(jìn)新型勘察技術(shù)和方法，從而強(qiáng)化復(fù)雜喀斯特地區(qū)巖土工程勘察的具體效果。