岩溶地区的工程地质勘察方法研究

刘　恒（贵州理工学院，贵州 贵阳 550003）



岩溶地区的工程地质勘察方法研究

刘恒（贵州理工学院，贵州 贵阳 550003）

针对目前岩溶地区工程地质勘察中存在的问题，本文以实际案例分析了岩溶地区地质勘察对工作人员的要求、方法以及处理措施。研究结果表明，要想提高岩溶地区的工程地质勘察质量，除了要选择合适勘察手段外，还要结合工程建设地区的工程地质情况，这样才能推动岩溶地区经济建设健康快速的发展。

岩溶地区；六盘水市；地质勘察方法

岩溶又称为喀斯特，是指可溶性岩层在水的作用下发生溶蚀，从而产生各种地质形态的总称。岩溶按照其岩石中的成分可以划分为硫酸盐类、碳酸盐类等。随着大量工程项目的建设，勘察人员越来越认识到岩溶对场地工程地质条件影响重要性，并开始对岩溶的成因、类别、影响因素、岩溶的地质地貌、岩溶地基勘察方法等方面进行了全面的分析研究，并取得了较好的成果，在工程建设中得到广泛的应用。随着经济建设的不断加快，岩溶地基的勘察愈加普遍，在贵州六盘水市岩溶地区的工程建设中，我们也遇到了很多岩溶勘察技术方面的问题，有必要对这些问题进行研究分析，在施工中不断总结经验，只有这样才能够不断提高岩溶地基的勘察水平。

1　工程概况

六盘水市的黄土坡地区是市政府所在地，是该市政治、经济和文化中心，也是重要的岩溶地区。随着城市建设高速发展，该市建筑行业迎来了飞速发展的契机。为满足工程建设的需要，相关建设人员必须对该区的岩溶地基进行工程地质勘察。就六盘水的黄土坡地区岩溶工程地质条件而言，它处在水城构造岩溶盆地黄土坡溶蚀残丘之上。基岩为石炭系中统灰白色、厚层状的浅灰色石灰岩白云岩灰岩，其覆盖层为第四系坡残积红粘土，厚度变化较大（0～15m）。此外，经研究发现，该地区石灰岩和白云质灰岩中的断层、节理、裂隙较为发育，大气降水丰富，侵蚀性二氧化碳含量高，为本区岩溶发育提高了有利的条件，所以，黄土坡地区碳酸盐岩中的溶洞、溶沟、石芽、土洞、塌陷甚为发育。由此可以判断，六盘水市的黄土坡地区的地基形式为岩溶地基。

2　对岩溶地区进行工程地质勘察的要求

对六盘水市的岩溶地区进行地质勘察的目的，主要是服务于建筑工程的建设。因而，相关勘察工作人员要将精力集中在，岩溶地质对建筑物以及建筑场地所产生的影响上。例如，岩溶发育的规律，不同岩溶形态所代表的地质情况以及岩溶水情况及对土层的影响等。这些都是会对建筑物以及相邻的建筑物长期稳定性造成影响的因素。针对这些问题，地质勘察人员应收集大量与岩溶地质相关的数据资料，并结合该地区建筑物地层的平面图，来分析这一地质特性将会给建筑物带来的影响。

岩溶地区的地质勘察，要以钻探为主要方式，并通过设置勘探线和勘探点来获取相关的勘察数据信息。对于钻孔的布置，要以能够查明场地的岩溶发育情况、能评价建筑物的整体稳定性和局部稳定性为原则。在确定探孔间距的过程中，应充分考虑建筑工程场地的实际情况，宜将其控制10m以内。在实际的勘察工作中，对独立柱基，钻孔可按照主要柱列线来进行布置，一柱一孔。对于条形基础，原则上可以间隔一条轴线布置一个钻孔，遇到溶洞后在加密钻孔，以查明溶洞的发育范围。同时，对于钻孔的深度，按照不同的基础形式，要以能控制建筑物地基的主要受力层为确定原则。对于条形基础，一般性钻孔深度控制在基础地面下完整岩石6～10m；控制性钻孔深度控制在基础地面下完整岩石9～13m。对于单独基础，一般性钻孔深度控制在基础地面下完整岩石6～13m；控制性钻孔深度控制在基础地面下完整岩石9～15m。贵州岩溶地基钻探工作量布置见表1。

表1　贵州岩溶地基钻探工作量布置

在具体钻孔的过程中，勘察人员要保证认真负责的态度进行判层工作。例如，要根据岩芯的采取率、节长、漏水、钻进进尺以及裂隙发育程度等数据信息，来推断黄土坡地区的岩溶发育程度以及岩石的破碎情况。

3　岩溶地区工程地质勘察的物探和原位测试方法

3.1遥感技术法

应用遥感技术是对岩溶地区进行工程地质勘察的主要方法之一。该方法基于电磁辐射的理论，并利用现代科学技术中各种探测器，对远距离的目标进行辐射电磁波分析。当仪器设备接收到电磁波信息后，就可以传送到地面接收站进行加工处理，以形成图象或数据形式的遥感资料，进而用来探测识别目标物，这是遥感技术应用于工程地质勘察的全部过程。由此可以看出，它是建立在现代物理学、数学、电子计算机技术和地学规律基础之上的。具有调查面积大，重复性好等特点，遥感图像能宏观而真实地反映地表特征和各种地质现象的空间关系，遥感影像视域广阔、信息量大，在识别岩溶地貌形态、岩溶层组划分及地质构造特征等方面，具有其它勘测方法所不及的优点，尤其更适用于我国南方裸露型岩溶地区。地球资源卫星遥感（MSS.TM，SPOT）、航空遥感、热红外遥感、侧视雷达遥感等。在20世纪70年代引进我国以后，被广泛应用于岩溶地区工程地质勘察。遥感在新建铁路选线、水利水电工程区域稳定性评价、岩溶水库渗漏分析等方面都发挥了重要作用。

3.2静力触探法

将静力触探法应用于岩溶地区的工程地质勘察，主要就是通过测定覆盖层中红粘土、软土、砂土等的比贯入阻力PS来获取真实的地质情况。本工程将静力触探用于覆盖型岩溶工程地质勘察。具体来说：①要在一定的地层条件下，静力触探手段解决了其他勘探手段未能解决的问题，取得了良好的效果。在对覆盖型岩溶工程地质勘察的过程中，静力触探手段主要是查明第四系覆盖层中有无隐蔽土洞存在、疏松裂隙带的分布情况、土洞的规模及埋藏位置以及存在范围等。②在根据钻探物探资料进行了初步稳定性分区的基础上有针对性的布置静力触探孔，结合具体情况，解释静力触探PS-h曲线（PS：比贯入阻力，h：探测深度），是否出现异常值来推测有无土洞或裂隙带。静力触探方法得到的成果分析资料的准确性和可靠性，在勘探期间和紧接着的设计与施工中，都得到充分的证实。覆盖型岩溶工程地质勘察，在钻探、物探手段受到技术上和经济上的限制以及场地的限制，无法满足要求时，为了探明覆盖层中潜蚀作用的分布范围和强度，可以采用静力触探方法。根据不同勘察设计阶段、不同工程性质及地层条件，在综合勘探中合理使用静力触探手段可以提高勘测质量、缩短勘测周期。通过静力触探与地质雷达相结合来探明土层中隐伏土洞与扰动土层的效果显著。

3.3地球物理勘探法

将地球物理勘探（简称物探）应用于岩溶地区的工程地质勘察，就是对各种指标参数进行地质解译。具体来说，就是通过获得人工的或是天然的地质分布情况，来实现工程建设地质问题的“透视性”。它的应用不仅可以测量地面的地质数据信息，而且可以测量地下（例如在钻孔中、中或其间）以及地下（钻孔勘察所研究空间的岩溶分布、隧道等）与地面之间的测量洞穴和隧道进行探测。由于信息技术特别适用于对岩体中复杂的岩溶、电子计算机技术的引进，使物探方法得到了很大的发展。目前，适用于岩溶勘察的物探方法主要有电阻率法、微重力法、钻孔电磁波或超声波透视法、五极纵轴电测深法、地震层析成像技术、瞬变电磁法、地质雷达等。每一种方法的应用都有其应用的前提，只有在满足前提条件下的勘察效果才会是好的。因此，在确定使用何种方法之前，正确地分析判断建筑场地的地质情况是非常重要的。尽管如此，我们还是不能忽略钻探作为最基本的工程地质勘察的勘探手段所发挥的重要作用。每种方法都有各自的优缺点及适用条件，应取长补短，互为补充。同时，根据大量实践的经验认为，在不同的地质条件下，进行不同的勘察，采用综合物探，可以取得更好的效果。将物探应用到工程地质勘察中，能降低勘察成本，缩短勘察工期，提高勘察工作质量。大量的工程实践表明，物探定性配合钻探定量，能更好地了解工程地质情况，为设计提供准确的依据。

4　岩溶工程地质问题勘察及其处理措施

六盘水市的黄土坡地区，溶洞、溶沟、石芽、断层岩溶破碎带、土洞和塌陷等岩溶形态较为发育，岩溶地基是该地区地下结构的主要形式。在对其进行工程地质勘察时，勘察应针对不同的岩溶形态性采取相应的勘察和地基处理方法。

4.1溶沟的地质勘察和处理

当溶沟的沟深较浅会导致沟槽壁的坡度放缓，可通过钻探结合挖去填充物的方法对地表和地下岩溶进行勘察。处理措施：将毛石混凝土回填溶沟。当溶沟的沟深较深，沟壁的坡度增大。用钻探方法进行勘察。处理措施：可采用钢筋混凝土梁板跨越，或者用刚性较大的平板基础进行覆盖。值得注意的是，梁板支撑点必须设置在完整的岩石上。

4.2溶洞的地质勘察和处理

对六盘水市黄土坡地区的溶洞进行的地质勘察，常用的方法是物探、钻探结合溶洞工程地质测绘方法，以查明溶洞规模、发育特征、顶板岩石的完整性，并对溶洞和地基的稳定性作出评价。评价岩溶顶板稳定性有定性方法、半定量方法和定量方法。通过勘察，本区岩溶发育以垂直方向为主，多呈串珠状；水平方向岩溶发育较弱。对于顶板评价为不稳定的溶洞，需要进行处理。处理措施：当溶洞的洞体埋藏较深时，可通过钻孔向溶洞内灌入水泥砂浆，这是堵塞溶洞进而提高地质结构稳定性的有效措施。当溶洞的洞体埋藏较浅时，采用爆开洞体顶板，挖除其内填充物，对洞壁进行打毛，回填毛石混凝土处理。

4.3塌陷的地质勘察和处理

塌陷是岩溶地基常见的不良地质问题，黄土坡地区的塌陷属于覆盖型岩溶地面塌陷，它的存在将严重威胁工程建设的使用安全性。经工程地质勘察分析结果表明，有自然原因形成的，也有人类活动产生的，塌陷的分布受岩溶发育的控制。塌陷除了受岩溶发育程度的制约影响外，还与地形地貌、地质构造以及土层的厚度存在关联性。处理措施：封闭盖层，疏通地下水，回填夯实，灌浆，绕避。

4.4断层岩溶破碎带的勘察和处理

对于断层岩溶破碎带的地质勘察，采取工程地质测绘追踪结合钻探的方法，查明断层的产状、破碎带的宽度、胶结物性质和胶结情况、岩溶发育特征和发育程度等。在岩溶地区进行工程建设时，如果遇到活动断层、破碎带胶结不良和破碎带岩溶发育等情况，应采用尽可能避开的方式。

根据贵州六盘水市100余个岩溶地基工程勘察项目的统计，对不同岩溶形态的处理措施见表2。

表2　贵州六盘水岩溶形态的处理措施

5　结束语

综上所述，对岩溶地区进行工程地质勘察，采用遥感技术、静力触探法及地球物理勘探法是切实可行的。这是因为岩溶地区的地质勘探工作是一项较为复杂的问题，所以在实际的勘察过程中，勘察人员要结合施工场地的具体情况，全面考虑施工区域内的岩溶工程地质特点，有针对性和合理选择勘察技术手段，以查明场地的岩溶发育特征，分析可能出现的工程地质问题，提出合理可行的处理措施，为岩溶地区工程建设快速健康的发展做出贡献。

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刘 恒（1962-），男，江西余干人，硕士研究生，研究方向为地质工程。

TU195

A

2095-2066（2016）09-0080-02

2016-3-12