巖溶地區(qū)工程地質(zhì)勘察關鍵技術研究

呂 杰

（武漢中地環(huán)科水工環(huán)科技咨詢有限責任公司,湖北 武漢 430205）

巖溶在發(fā)育的過程中,最為顯著的特點就是不夠均勻和統(tǒng)一,這就導致巖溶地區(qū)的實際地質(zhì)情況非常復雜化,因此,在開展勘察的過程中,仍然采用以往的地質(zhì)方法,如坑探、槽探等,則實際的結(jié)果無法達到滿意的程度。此外,在進行勘察的過程中,由于相關人員對于巖溶的認識并不足,因此,在應用勘察方法的過程中,無法保證科學性和合理性,進而使工程的處理不當時有發(fā)生,使工程失誤的幾率進一步增加,損失嚴重。所以,在對巖溶地區(qū)進行勘察之前,必須要對巖溶地區(qū)的地質(zhì)狀況進行實時的了解,對地下巖溶的分布情況進行實時的掌握,從而為后續(xù)的地質(zhì)勘探提供有力的參考依據(jù)。所以,深入探討并研究巖溶地區(qū)工程地質(zhì)勘察關鍵技術,有著非常重要的現(xiàn)實意義。

1 巖溶地區(qū)工程地質(zhì)勘察關鍵技術

1.1 地質(zhì)測繪技術

在實際開展地質(zhì)測繪的過程中,非常重要的內(nèi)容有兩方面,即地表測繪和洞穴調(diào)查。

在開展地表測繪的過程中,最基本的要求就是對各種有關地質(zhì)要素進行全面的了解和掌握,并且以此為基礎,對場區(qū)巖溶現(xiàn)象的分布進行查明,此外,還要實時明確地下水的實際分布情況以及運行情況,主要包含以下內(nèi)容：首先,對于測區(qū)內(nèi)巖溶與非巖溶地層,不但要對其水平方向上的分布情況和相互間隔情況進行了解,還要對垂直方向上的分布情況和相互間隔情況進行掌握；其次,對場區(qū)巖溶地層內(nèi)各種不同力學性質(zhì)結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀進行實地的測繪,將其之間存在的配套關系全部了解清楚,對不同水理性質(zhì)的結(jié)構(gòu)面的主導方向進行區(qū)分；最后,以天然以及揭露水點的實際分布情況作為主要依據(jù),對其是否與暗河系相關進行判斷,配合后續(xù)的洞穴調(diào)查。在開展洞穴調(diào)查的過程中,主要包含以下兩方面的內(nèi)容：第一,查明洞穴的形態(tài)特征,并且對其和地質(zhì)構(gòu)造的關系進行明確,其中,最需要重視的測量內(nèi)容是頂板高度即結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀,為后續(xù)巖溶的發(fā)育規(guī)律研究提供參考依據(jù),將更加詳細的資料進一步提供給后續(xù)頂板穩(wěn)定性的分析工作；第二,理清地下水系的來龍去脈是非常必要的。對地下通道進行全面探查的過程中,必須要特別注意地面天然水系之間的聯(lián)系,將其全部了解清楚之后,還要全面清晰地明確地下水系的補給來源。

1.2 地球物理勘探技術

在應用該技術的過程中,需要特別注意的一項內(nèi)容,即要綜合全面地利用物體本身的不同物理特性。物體特性不同,選用的物探方法也有極大的不同。在實際探測的過程中,會采用以下幾種方法：高密度電阻率法、自然電位法、視電阻率法、探地雷達法。將地球物理勘探應用于巖溶地區(qū)的工程地質(zhì)勘察,簡單地來講,就是地質(zhì)解譯實際存在的各項指標和闡述。更加具象化的分析,就是通過各種勘探技術獲取天然或者人工的地質(zhì)分布情況,進而使整體工程建設地質(zhì)屋內(nèi)存在的“透視性”得以實現(xiàn)。在應用的過程中,不但可以對地面上的所有地質(zhì)數(shù)據(jù)信息進行實時的測量,還可以對地下與地面之間的一些隧道等進行考察和探究。隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展,在開展探測的過程中,電子計算機技術等也被應用進來,可以極大程度地促進物探方法的發(fā)展。在當前階段,除了前文所述的一些物探方法以外,地質(zhì)雷達微重力法以及地震層析成像技術應用進來等都得到充分的應用。不論是任何一種方法,其實際的應用前提各不相同。只有以實際的前提條件為基礎,在基礎得到全面滿足的情況下,才能獲取滿意的效果。所以,在確定使用某一種勘探方法之前,必須對該地的實際地質(zhì)情況進行全面深入的判斷和分析,只有如此,才能使相關方法的最大效益全面發(fā)揮出來。雖然如此,在進行實際勘察的過程中,還是需要對鉆探手段實際發(fā)揮作用進行全面的監(jiān)控,不論是何種方法,其既有相應的應用優(yōu)點,也有相應的應用缺陷,應該對長處進行適當?shù)奶崛?對短處進行適當?shù)膹浹a,明確不同方法的適用條件。根據(jù)大量的實踐經(jīng)驗可以進一步發(fā)現(xiàn),根據(jù)實際地質(zhì)條件選用適宜的勘探方法可以使勘察的成本降低,與此同時,還能使勘察的工期得以縮短,使勘察工作的質(zhì)量全面提升。將物探定性與鉆探定量結(jié)合使用,可以對工程的實際地質(zhì)情況進行較為全面的了解,進而將更加準確的依據(jù)提供給相應的設計。

1.3 工程鉆探技術

在實際的地質(zhì)調(diào)查過程中,最常用的一種方法就是工程鉆探技術,但是在應用該技術的過程中,實際花費的時間相對較多。應用該技術,不但可以對實際鉆取的位置進行明確,還能進一步明確附近的地層情況,此外,還可以綜合全面地利用實際的巖土芯,在室內(nèi)開展相關的測試,保證相關巖土信息的準確性和時效性。在機具安置的過程中,除了地形條件外,其他條件下都可以將鉆探技術應用進來。將鉆探技術應用進來,其主要的目的,就是對相對較深地段的巖溶發(fā)育情況進行實時了解,特別是對于一些地表并沒有任何巖溶現(xiàn)象的地區(qū),又或者是存在覆蓋層的地區(qū),不但要將地質(zhì)調(diào)查和物探成果應用進來,還要結(jié)合工程的實際要求,實時全面的指導具體鉆孔的布置情況。在開展地質(zhì)勘查的過程中,會將各種鉆探方法應用進來,而對于鉆探方法的選擇,則要以實際的工程情況作為依據(jù),進而合理選取。

1.4 遙感技術

對于遙感技術而言,在實際調(diào)查的過程中,不但具備調(diào)查面廣的優(yōu)勢,而且實際的重復性還相對較高,此外,相關的遙感圖像可以真實反映出實際的地表特征,還能全面詳細地反映出整體的空間關系。此外,在應用該技術的過程中,相應的遙感影像還具備信息量大的特點,而且視域非常廣闊,不但可以對巖溶的地貌形態(tài)進行全面識別,還能對巖溶層組的劃分進行全面了解,不僅如此,還能進一步洞悉地質(zhì)的構(gòu)造特征,是其他勘測技術不能匹及的。遙感技術主要的適用地區(qū),就是我國的南方地區(qū),以及具備裸露型特點的巖溶地區(qū)。遙感技術包含的內(nèi)容也非常多,不但有航空遙感技術,還有地球資源衛(wèi)星遙感技術,不僅如此,還有側(cè)視雷達遙感技術和熱紅外遙感技術等,在巖溶地區(qū)的工程地質(zhì)勘察中,已經(jīng)將這些技術廣泛地應用進來。

1.5 靜力觸探技術

在進行巖溶地區(qū)工程地質(zhì)勘察的過程中,將靜力觸探技術應用進來,其主要的目的,是對軟土和黏性土以及砂類土的承載力進行確定。而且對于靜力觸探技術而言,其主要的適用方向就是覆蓋型巖溶工程的地質(zhì)勘察。將靜力觸探法應用于巖溶地區(qū)的工程地質(zhì)勘察,主要就是以實際覆蓋層中具體土質(zhì)的貫入阻力為實際依據(jù),進而將真實完整的地質(zhì)情況獲取出來。在應用靜力觸探的過程中,可以在覆蓋型巖溶工程地質(zhì)勘察中應用進來,簡單的來講,就是以實際的地層條件為重要的基礎,將靜力觸探手段應用進來,可以使其他勘探手段無法解決的問題得以解決,而且實際的效果還非常不錯。在勘察覆蓋型巖溶工程的過程中,將靜力觸探手段應用進來,有一個最為關鍵的點,就是將第四系覆蓋層中是否存在隱蔽土洞的情況進行全面查明,不僅如此,還要明晰實際的土洞規(guī)模和埋藏位置,此外,還要對具體的范圍進行判定。第二點,就是以實際的鉆探物探資料為實際的基礎,進而應用針對性的靜力觸探孔針布置。以實際情況為主要出發(fā)點,通過靜力觸探PS-h曲線的解釋,則可以根據(jù)實際的異常值出現(xiàn)與否,對裂隙帶存在的情況,或者是土洞存在的情況進行推測。通過靜力觸探方法的應用,可以保證實際資料分析結(jié)果的可靠性和精準性。此外,在應用相關技術的過程中,不但會受到經(jīng)濟的影響,還會受到技術的限制。為了對覆蓋層中潛蝕作用的分布范圍和強度進行全面探明,則可以將靜力觸探方法應用進來,在此過程中,以不同的設計階段為基礎,以不同的地層條件和性質(zhì)為依據(jù),在開展綜合勘探的過程中,將靜力觸探手段科學并合理的應用進來,可以使勘測的質(zhì)量全面提升。還可以將靜力觸探與地質(zhì)雷達結(jié)合,對土層中隱伏土洞與擾動土層的情況進行全面探明,實際的效果非常顯著。

1.6 各種技術的綜合運用及優(yōu)化

基于特殊的調(diào)查背景,要想對巖溶的現(xiàn)象進行快速準確的查明,就要將各種技術全面應用進來,并且對其進行相應的優(yōu)化。對于物探技術而言,在實際應用的過程中,具備工作時間較短的特點,而且對于鉆探工作的指導性也較強,可以使鉆探的工作量減少,進而使調(diào)查的時間得以縮短。此外,基于物探技術和設備的進一步更新和發(fā)展,實際的探測精度也在不斷地提升,因此,在進行巖溶地區(qū)的工程勘察過程中,將物探技術大范圍的應用進來,并且與其他的技術進行組合應用,可以使勘察的準確性和高效性進一步提高。

2 巖溶地區(qū)工程地質(zhì)勘察注意事項

在對巖溶地區(qū)工程地質(zhì)進行實際勘察之前,就要將勘察的綱要全面編寫好。在編寫勘察綱要的過程中,要保證內(nèi)容的完整性,明確勘察的要求和目的,確保設計的詳細性,此外,對于實際的施工方案而言,還要保證其科學性和合理性。在安排工期的過程中,不可過于倉促,而且也不可以因為業(yè)主對于勘察工作不太清楚,就進行一味的遷就。對于相關的勘察綱要而言,必須要保證其通過相關的審核審定之后,才能開展勘查工作。在進行實際施工的過程中,必須要以勘察綱要作為主要的指導依據(jù),進而嚴格執(zhí)行,切忌出現(xiàn)對勘察綱要置之不理的情況。在進行野外施工的過程中,必須要對勘察的質(zhì)量進行實時把握。而且為了使野外第一手資料的正確性得到保證,在進行實際施工之前,就要安排相應的技能和安全培訓。在進行實際勘察之前,必須要對鉆機的材料齊全與否進行實時檢查,如果某一個鉆機的材料出現(xiàn)不齊全的情況,則堅決不可以將其應用于實際的勘察之中。要及時鉆取樣品,不可事后補樣,以相關的要求作為主要的依據(jù),進而進行封樣,使其實際的檢測準確性得到保證。在進行實際勘察的過程中,要將相應的資料全面整理好,而且相關的勘察報告,必須要滿足國家的相關規(guī)定,還要對國家的強制性條文規(guī)定進行嚴格執(zhí)行,使巖溶地區(qū)的工程地質(zhì)勘察質(zhì)量得到根本性保證。

3 工程實例

以某縣城的擬建區(qū)南傘盆地為例,其屬于巖溶徑流區(qū),而且具備覆蓋性的特點。對于表層的第四系沖洪積層和殘積土層而言,其整體的厚度在10~30m范圍內(nèi)。而且盆地有地下暗河穿過,以暗河周圍作為主要的基點,有數(shù)十個大小不等的落水洞以及土洞分布在其周圍。在雨季,由于降雨頻繁,地下的水位上升,而且已經(jīng)上升至地表,而在枯水季節(jié),則地下水位會下落,下落到暗河之中。其中,有一部分的落水洞和土洞已經(jīng)發(fā)生了塌陷現(xiàn)象,進而塌陷成為天窗,還有一部分在陷落之后,呈現(xiàn)凹地的狀態(tài)。如果該地進一步發(fā)展,勢必會對新縣城的全面建設和發(fā)展產(chǎn)生嚴重影響。而且在該縣城中,最大的維系額就是巖溶危害,如果不對其進行實時勘察,將有效的勘察技術應用進來,進而將相應的防治措施實施進來,則就會使建筑受到嚴重的危害。

4 結(jié)束語

文章對巖溶地區(qū)工程地質(zhì)勘察關鍵技術進行了深入的分析和探討。對于巖溶地區(qū)的工程地質(zhì)勘查而言,其具備一定的特殊性,而且實際的研究價值也非常高,因此,要對其進行全面勘察。在對巖溶地區(qū)的工程地質(zhì)進行實際勘察的過程中,要對關鍵技術的全面應用進行重視,例如地質(zhì)測繪技術、地球物理勘探技術、工程鉆探技術、抽水試驗技術、遙感技術等,以實際的巖溶地區(qū)具體情況作為主要依據(jù),進而對關鍵技術進行針對性應用,或者組合應用,可以對巖溶的發(fā)育規(guī)律進行全新的認識,而且還對巖溶區(qū)的工程地質(zhì)條件進行準確評價,對其實際的水文地質(zhì)條件進行實時了解,進而使巖溶地質(zhì)災害的發(fā)生得以避免,在對相關關鍵技術應用的過程中,不但可以使工作量進一步節(jié)省,還能使地質(zhì)勘查的準確性和實效性全面實現(xiàn)。