復雜地質條件下巖土工程的勘察與評價分析

劉溥漢

（蘭州路友公路勘察設計有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

隨著地下建設工程數量增多及規模擴大，對巖土工程勘察與評價工作的重視程度也越來越高，這項工作也逐漸成為項目施工必要的基礎性技術工作。在實際作業環節，巖土工程施工深受地質條件影響，若地質條件過于復雜，則不僅會增加巖土工程勘察的難度，更會對工程項目的后續施工造成阻礙。所以，提高復雜地質條件下巖土工程的勘察與評價質效至關重要。

1 巖土工程勘察與復雜地質條件的關系

1.1 復雜地質條件

復雜地質條件是指區域內的地質內容變化程度相對較大，地質變化復雜性高的情況。在這種條件下，地質工作的開展難度較高，工作量和工作效率也會受到影響。在我國，大部分地區的地形結構都是地質條件簡單的巖土層，但也有許多地區的巖土層變化大，地質復雜性高，若在這些地區開展建設工程，容易引發事故[1]。

1.2 巖土工程勘察

巖土工程勘察，即是基于建設工程要求開展的建設場地地質環境特征以及巖土工程條件查明、分析和評價活動。在實際作業環節，巖土工程勘察人員需要合理運用測試測繪手段，實現施工現場水文地質條件的調研分析，明確巖土層構造以及不良地質現象，做好綜合性巖土工程評價，并編制勘察報告，為建設工程地基以及地上構筑物結構設計提供參考。

1.3 巖土工程勘察與復雜地質條件之間的關系

結合實踐經驗不難發現，復雜地質條件和巖土工程勘察之間存在相互影響關系。復雜地質條件加大了巖土工程勘察的難度，而巖土工程勘察的時效性以及精確性，也會影響地質條件分析的可靠性。基于勘察結果，施工單位可全面掌握地質情況，明確地質條件可能帶來的不良影響，為工程設計施工提供指導。

2 巖土工程勘察方法概述

隨著工程建設事業發展，工程技術不斷豐富和創新，越來越多的巖土工程勘察手段被應用到實際作業環節。不同的巖土工程勘察方法的應用優勢略有差異，其技術原理、實踐方法以及使用方向也各不相同。

2.1 巖層鉆探技術

在巖土工程勘察領域，巖層鉆探技術是最為常見的一種勘察手段，其鉆探便捷性和結果準確性受地層條件和技術設備條件的影響。巖層鉆探技術是基于待勘察區域的預設點，通過鉆探實現巖層采樣分析。若遇復雜地質條件，必須基于巖層的實際情況，選擇鉆機設備并且合理調整鉆機的壓力與速度，保證鉆孔結構布設科學性和鉆探技術的可靠性。常用于復雜地質條件的巖層鉆探技術包括回旋鉆進技術、鋼粒鉆進技術和護壁堵漏鉆進技術3 種。

2.2 雷達探測技術

雷達探測法也被稱為探地雷達探測法，可基于無損探測手段，實現地下探測目標的高效性、持續性探測。當前，這種方法被廣泛應用在巖土工程勘察之中，擁有節約成本、操作便捷、過程連續、分辨率高、探測結果準確的應用優勢。基于探地雷達探測法的巖土工程勘察原理如下：基于高頻脈沖電磁波，完成目標區域的地質條件探測（圖1）。隨著科學技術進步，探地雷達探測法的技術手段逐漸豐富，雷達探測的技術集成性越發突出，基于探地雷達系統進行巖土工程勘察成為主流。目前，商用探地雷達系統類型不斷豐富，性能也持續優化，具有小型化、多功能、專業化、多通道、數據共享以及準確性高等特點。

圖1 探地雷達探測技術原理

2.3 跨孔電磁波CT 法

這種方法在復雜地質條件下的巖土工程勘察中，具有極高的實用價值，常用于巖層風化界面、裂隙破碎發育巖層以及采空區探測。在實際應用過程中，跨孔電磁波CT 法展現出極強的數字化、集成化和信息化特點，尤其是在探測數據記錄方面，該設備可現場清除無效數據，而有效數據則會自動存盤。基于跨孔電磁波CT 法開展巖土工程勘察時，可獲得如圖2 所示的擁有較高清晰度的巖層分布情況勘察圖，所以，該方法對建設工程設計至關重要，在輔助和優化設計方面極具優勢。其應用原理是：基于CT 波釋放以及反饋采集地質信息，借助于電磁波傳輸，實現巖層參數信息傳遞，幫助勘察人員得到完整的測試剖面和地質條件探測結果[2]。

圖2 跨孔電磁波CT 法巖層分布情況勘察圖

2.4 試驗測試技術

巖土工程勘察試驗與測試技術主要是指原位測試技術以及室內試驗技術，此外，現場檢驗測驗技術也較為常用。巖土工程勘察測試技術的主要作用在于完成地質條件的定量或定性分析評價，評價結果可用于編制巖土工程勘察報告，作為建設工程設計和施工的參考依據。室內測試技術的主要原理是基于專業設備分析樣品巖土的性質，并且通過實驗室環境模擬，實現巖層適用性、不良現象以及工程設計科學性分析。被選中的巖土樣品，必須與待勘察區域的巖土性質保持一致，樣土采集后，不可進行任何形式的預處理，需保持其初始形狀。

原位測試技術的重點在于保證被測巖土處于原位狀態，所以，測試時不可改變巖土的天然結構以及應力狀態，更不能通過人為干擾引發巖層天然含水量變化。此方法的技術難度并不高，最基本的要求就是不得擾動土樣的工程力學性質。在復雜地質條件下的巖土工程勘察中，原位測試必不可少，此時，巖土工程勘察人員,可選用靜力觸探試驗法、波速測試法和載荷試驗法開展測試。

3 巖土工程野外勘察與巖土測試的關鍵問題

復雜地質條件下，巖土工程勘察與評價都必須強調技術性、科學性、精準性和高效性。復雜地質條件下，提高野外勘察質效是重點考慮的關鍵問題。在實際作業環節，野外勘察是巖土工程勘察中最為重要的階段，工作量大、技術要求高，且影響因素復雜，復雜地質條件下的野外勘察難度更勝一籌，所以，這一階段也十分容易出現操作或管理問題。當前，復雜地質條件下的巖土工程野外勘察，主要存在以下幾個方面問題。

3.1 勘察點布設不合理

巖土工程野外勘察前，需要做好勘察點布設工作，此時必須強調選點合理性、勘察深度控制科學性。在實際作業環節，勘察點間距與勘察深度設置不當是最為常見的問題，它們深刻影響著勘察質效。這一問題出現的根本原因在于，前期工作人員未全面了解地層結構和地質條件，故設計的勘察點布置方案和工作參數存在失誤，巖土工程勘察的突擊性以及短時性特質，使得這種問題普遍存在[3]。

復雜地質條件下，巖土工程野外勘察點布設階段，相關工作人員應遵從規范性、靈活性、應變性和科學性原則，優先完成地質信息采集，并明確工程要求。比如，根據巖土試樣分析，確定勘察區的巖土特性，制定科學合理的勘察點布設方案，保證間距合理；根據成本、地基等級、時間等影響因素，合理調整勘察方案，調節勘察點的疏密，靈活控制勘察間距。在控制勘探深度方面，同樣需要做到因地制宜和隨機應變。通常，勘察深度的確定，應以建設工程項目的具體工作需求為依據。比如，6 層住宅樓建設項目中，巖土工程的野外勘探深度控制在18m 即可。當然，若建設項目為基于端承樁的橋梁工程，勘察人員應該以樁底深度作為勘察深度設計依據，在前者的基礎上向下延伸3m，即可視為理想勘察深度。在復雜地質條件之下，基于地層巖性，適當加大勘察深度，是保證巖土工程野外勘察質效的關鍵性方法。

3.2 原位測試數據有可能不準確

原位測試是一種極為常用的巖土勘察技術，被廣泛應用于地層狀況勘察、巖土特性判斷等工作中，不同的地質狀況，可采用原位測試的方法也有所不同，為保證測試結果的準確性，應在使用原位測試前，對技術的適用范圍、應用原理等情況進行明確，以便選擇合適的技術手段。同時，在實際應用過程中，應按照相應規范開展原位測試工作，以便進一步提升測試工作的準確性，具體來說，為保證數據采集結果的準確性，一方面，應保證測試設備預先經過了校準處理，并采用自動落錘的方式，在保證落距精準度的同時，對壁清孔質量加以保護；另一方面，應對技術使用的合理性與數據分析的有效性進行統計分析，以保證原位測試所得到的數據信息的準確性。

3.3 地下水位測量數據有可能不準確

巖土工程施工環節，地表水、地下水的存在狀態、水位高度以及分布情況，都會影響到施工質量。因此，在巖土工程野外勘察環節，有效測量地下水水位，并完成地下水試樣采集十分必要。對于巖土工程野外勘察人員而言，測量地下水位時，不僅需要關注直觀可見的地下水，更應該重視因人為操作涌出的地下水，以便提高水位測量準確性。在地下水采樣方面，最主要的問題就是采樣方式不合理、不規范。解決這一問題就需要項目管理者推進落實地下水采樣標準，強調采樣行為規范、采樣態度嚴謹，突出制度約束與績效激勵的作用，這樣就能有效避免采樣數量不夠、密封不足等問題[4]。

4 復雜地質條件下巖土工程分析評價關鍵問題

巖土工程勘察與評價是整體性工作，評價的目的是基于土層結構、地質構造、施工需求以及設計方案，進行綜合分析和考量，從而評判施工可行性。在這一階段，最為常見的問題有如下三方面：

（1）在地基均勻性評價方面，評價標準尚未統一。地基均勻性評價必須基于合適標準開展，決不能出現以高層建筑地基均勻性標準評價普通建筑的情況。想要提高評價的有效性，就必須做好地基均勻性評價要求與標準匯總，強調針對性評價，而且，有關部門需要完善行業標準，為相關工作人員提供官方指導。

（2）在地基承載力選擇方案評價方面，是由相關工作人員基于以往工作經驗以及專業知識，建立實用性強的承載力指標衡量方法。目前，地基承載力特征值確定的方法，雖然已經從行業規范中剔除，但這種方法在實踐中依然應用廣泛，在此情況下，工作人員經驗豐富、專業能力強，才能確保特征值可靠。需要注意的是，巖土工程勘察與評價工作者，必須基于真實的地質條件、地層構造以及地區經驗，從經濟性、實用性和便捷性的角度出發，開展地基承載力方案選擇。

（3）在工作行為規范性的問題上，技術人員、管理人員以及各單位都必須盡職盡責地完成本職工作，并做好相互配合，否則會進一步加劇工作行為不規范的情況。巖土工程勘察技術人員時刻保持嚴謹性和責任意識，是保證勘察評價質量的最基本要求，但恰恰有許多技術人員無法做到這一要求，所以使得勘察效果不盡如人意。為避免這種情況，勘察方需要強調工作行為管理和人力資源配置，以提升專業性、增強工作質效和避免資源浪費為目標，完善技術人員管理機制，為巖土工程勘察評價提供制度支持。

5 結束語

綜上所述，復雜地質條件會對巖土工程勘察的順利、高質量開展造成阻礙，想要突破限制，就必須實現巖土工程勘察理念和技術優化。在實踐中，巖土工程勘察與評價人員必須建立迎難而上的決心，并且保證勘察與評價在工程建設全生命周期中的有機融合和應用，強調現場勘察關鍵問題的處理措施的科學性，著力提升勘察結果的準確性。