巖土工程勘察在地質工程邊坡治理中的運用分析

楊爭

（西北綜合勘察設計研究院，西安 710003）

1 引言

巖土工程勘察指的是在邊坡治理范圍內，通過勘察、分析、評價的方式來反映地區范圍內的地理特征。通過利用巖土工程勘察來掌握地質構造與荷載能力，并持續對邊坡內部形變、位移來進行檢測，可以有效分析出能夠對邊坡治理造成影響的各種不利因素，進而讓邊坡治理實現安全、穩定施工。在邊坡治理項目中，巖土工程勘察的重要性毋庸置疑，通過巖土工程勘察不僅可以實現對地質條件的分析，還可以結合不同勘察階段的勘察數據為邊坡治理提供決策建議，進而保證邊坡治理期間各項工作得以正常推進。在巖土工程勘察中，勘察報告是地質勘察成果的一種表現。另外，還可以通過巖土工程勘察來分析施工范圍內的土質與地下水的實際情況，以此讓邊坡治理工作的推進變得更加順利。

2 工程概況

以某高速公路邊坡項目為例，該路段共有370 處大于30 m的高塹坡，最高塹坡197 m。在開展勘察工作時，優先分析了地形、地貌、巖性等參數，并對路段上、下邊坡中的局部變形問題進行了重點關注。該區域共產生4 個滑坡。自然斜坡走向為由南至北。地層為滑坡堆積層、殘坡積層。斜坡下部有南北向斷層，斷層在斷裂帶的影響下出現了嚴重褶皺，節理裂隙發育。在對其進行巖土工程勘察時，所采用的主要勘察技術為工程鉆探技術，在勘察中提前發現了滑坡存在的潛在風險，工程觸探用以分析地層成分，地質測繪分析地形地貌，巖土工程勘察為邊坡項目提供了大量重要數據。圖1 為滑坡災害現場。

圖1 滑坡災害現場

3 巖土工程勘察在地質工程邊坡治理中的運用

3.1 勘察技術選擇

在地質工程邊坡治理中應用巖土工程勘察技術的主要目的，是為后期的邊坡加固支護提供詳盡可靠的地質地層結構信息。然而在勘察技術的選擇上，還要根據邊坡工程性質、現場地貌條件、勘察成本等綜合因素來權衡。本次巖土工程勘察的要求是：降低地下水對勘察數據的干擾影響，獲取邊坡地質詳細情況；同時要盡可能地縮短勘察作業周期，避免支護前邊坡再度側滑失穩，給邊坡支護設計帶來不利影響。

鑒于整個高塹坡坡度已超過45°，且坡面部位未做過任何防護工程措施，選擇應用鉆探技術對邊坡進行巖土工程勘察。在勘察布孔方案中，共設計了5 處鉆探孔位，鉆孔標號為ZK1~ZK5，具體實施步驟為如下：

首先，在勘察設計孔位處建設基臺，安裝架設好履帶式空氣潛孔錘鉆機，使動力頭與鉆孔點位的鉛垂線重合后，操作鉆頭向下取心鉆進。將5 個鉆孔的累計進深控制在101.30 m，取得11 件原狀土樣，送往工地實驗室進行土工試驗。

而后在勘察現場開展標準貫入試驗，這是一種測定邊坡土體承載力的動力觸探方法。具體操作是將一個標準規格的貫入器固定在鉆孔孔底，本次巖土工程勘察使用的貫入器刃角為18°~20°，內徑與外徑分別為50 mm 與35 mm，長度為460 mm，刃口端部厚約1.6 mm，然后使用一個質量為63.5 kg的標準試驗錘，在落距高度為76 cm 釋放，將貫入器打入鉆孔孔底的土體一定深度。記錄錘擊次數并重新提升試驗小錘至貫入器上端76 cm 處，再次釋放直至貫入器沒入土體深度達到30 cm 為止。此時根據試驗落錘次數，對照表1 的密實度分類表，即可判斷出邊坡砂土的密實度。

表1 天然狀態砂土的密實度分類

3.2 邊坡地質條件分析

3.2.1 巖土特征

巖土特征分析是為了獲知邊坡土體的承載性能、自穩能力，如邊坡使用混凝土噴錨支護的工程措施來治理邊坡時，就必須要在設計階段考慮邊坡變形控制難度、邊坡工程安全等級以及邊坡側壓力等因素。根據鉆探揭露以及現場土工試驗結果來看，該邊坡工程場地內的地層由上至下依次分布為。

1）人工素填土，未完成自重固結作用、土礫間隙較大且黏聚力較小，自穩定性不具備重力擋土墻理想持力土層的條件，平均層厚為9.8 m。

2）第四系沖積層，以粉質黏土為主，夾帶有少量淤泥質黏土。土質液性指數較高，為可塑狀。

土工試驗指標值如下：含水量W=26.4%；孔隙比e=0.716;液性指數Il=0.30；壓縮模量Es=6.42 MPa，平均層厚為2.23 m。

3）第四系坡積層，主要為淤泥質黏土夾粉土。土質黏軟稍濕，為軟塑狀。

土質土工試驗指標值如下：W=33.4%；e=0.819；Il=0.42；Es=4.91 MPa，平均層厚為2.94 m。

4）第四系殘積層，主要為含砂粉黏土，土質為干強度較高的硬塑狀。

土工試驗指標值如下：W=34.7%；e=0.912；Il=0.24；Es=7.42 MPa，平均層厚為4.97 m。

總體來看，該邊坡工程除了第四系殘積層土質以外，其他土層均有著液性指數高、壓縮模量大、容許荷載低等特點，均無法滿足重力擋土墻工程對基礎持力土層承載性能的需求。而相比之下，第四系含砂粉黏土的物理力學性狀則表現較好，理論上可以作為樁端持力土層。因此，邊坡治理工程可以選擇“抗滑樁”“錨固樁”等低成本支護技術方案。

3.2.2 水文地質情況分析

結合取樣試驗結果以及水位管的觀測情況，該邊坡工程場地的地下水文情況可以總結為如下

1）邊坡所在的工程場地內均發現高含水層跡象，通過水位觀測試驗發現，僅有人工素填土層中發現少量滯水現象，且富集密度不均、富水性不強，說明該工程的滑坡災害的發生原因不為土壤液化導致的結構破壞。

2）結合5 個鉆孔的水位觀測結果來看，整個邊坡水位深度應當處于0.31~6.42 m，除人工素填土層外，其余揭露土層均表現為相對弱含水層特征。

3）分析該邊坡地下富水性差的原因主要有兩個，一是土層分布清晰，不存在互層現象，且黏土、粉質黏土以及淤泥質黏土居多，由于天然隔水層結構較厚，下覆含水層極難通過地層滲透來補充滯水量；二是周邊地形不滿足下滲條件，由于地層內部裂縫不呈發育狀態，地下含水層與地表水系之間無法通過裂縫通道來建立水力聯系。

水文地質分析結果說明了該地邊坡治理工程不會遭受地下大量涌水的不良影響，因此，在治理技術方案的選擇上更加靈活。由于理想的基礎持力土層含水量較小，因此，在支護工程設計時，基礎結構承載僅僅考慮工程力學指標因素即可，可以將更多的設計精力放在降低工程建設成本、工程安全以及施工難度的問題上。

3.3 具體治理方法

在開展邊坡治理時，應該對治理區域的地質條件進行分析，以此來了解邊坡治理的實際需求，如邊坡高度、方向乃至治理區域的植被生長情況，都是需要在治理開始前了解的必要內容[2]。在進行巖土工程勘察時，需要通過地表、洞穴測繪來明確基礎地質數據，以此來讓邊坡治理變得更加簡單。在明確基礎地質參數后，需要在勘察中對巖溶、地下水分布進行分析，以此來明確巖溶區域與其他區域的間距，判斷巖溶是否會影響到邊坡治理工程的正常推進。與此同時，還應該在勘察期間對洞穴形態、地質條件進行分析，在明確地下水實際情況的同時對區域內山坡地段進行劃分，從坡度高度、形狀等多角度勘察來提高數據準確性。

除此之外，由于邊坡地段的地層與風化問題都將會影響到邊坡治理工作的開展，因此，還要結合多方數據對地層信息進行判斷，并對后續的邊坡開挖坡度走向、高度進行定義。需要注意的是，在對坡面巖石層進行分析時，需要重點關注巖石層是否為軟弱地質。當所有基礎數據采集完成后，便可以結合數據來分析邊坡治理存在的難度問題，以此來提高邊坡治理效果。

4 結語

總而言之，巖土工程勘察是邊坡治理中的關鍵技術之一，科學的勘察方式不僅可以掌握邊坡治理區域的水文地質情況，還能夠發現邊坡治理期間存在的潛在風險隱患，進而提高邊坡治理效果。巖土工程勘察方法有很多，項目要結合實際情況來選擇不同的勘察方法，例如，在對地質、地貌進行分析時，就可以利用地質測繪的方式來快速掌握地質情況，若要了解地層參數，則需要結合鉆探法等方式來對地層進行分析，選擇適合的勘察方式可以在提高勘察效率的同時提高勘察質量。