復(fù)雜地形地質(zhì)條件巖土工程勘察分析

黃煜龍

摘要：本文首先對(duì)復(fù)雜地形地質(zhì)條件下巖土工程勘察工作的要點(diǎn)進(jìn)行分析；其次，圍繞復(fù)雜地形的原位測(cè)試技術(shù)、地質(zhì)地形測(cè)繪技術(shù)、巖層鉆探技術(shù)展開介紹；最后，認(rèn)為借助數(shù)字智能化手段提高地質(zhì)測(cè)繪水平、加強(qiáng)對(duì)勘察和取樣工作的重視程度、引入基于北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)的定點(diǎn)精確勘查方法、通過地下水勘查獲取相關(guān)信息等方式，全面提升復(fù)雜地形巖土工程勘察質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜地形地質(zhì)；巖土工程勘察；原位勘查技術(shù)；巖層鉆探技術(shù)

1.引言

巖土工程勘察是指根據(jù)建設(shè)工程的要求，對(duì)建設(shè)場(chǎng)地的地質(zhì)情況、環(huán)境特征、巖土工程條件等進(jìn)行查明、分析、評(píng)價(jià)，最終編制勘察文件的一系列過程。我國建設(shè)工程涉及的種類日益增多，在一些較為復(fù)雜的自然環(huán)境中，受地質(zhì)地形條件的影響，巖土工程勘察必須采用特殊技術(shù)，既需要保證勘查結(jié)果的真實(shí)性、準(zhǔn)確性，又要避免對(duì)生態(tài)環(huán)境造成較大破壞。

2.復(fù)雜地形地質(zhì)條件下進(jìn)行巖土工程勘察工作的要點(diǎn)分析

在復(fù)雜地形地質(zhì)條件下進(jìn)行巖土工程勘察工作，需要圍繞以下內(nèi)容重點(diǎn)展開：

第一，精確布置勘測(cè)點(diǎn)，注意整體性及相鄰勘測(cè)點(diǎn)之間的距離及深度。作為巖土工程勘察工作的基礎(chǔ)，距離和深度如果出現(xiàn)偏離，將會(huì)對(duì)勘察結(jié)果造成影響。通常情況下，工程勘測(cè)點(diǎn)的距離設(shè)定應(yīng)該在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下，結(jié)合實(shí)際情況逐一布設(shè)。一些勘測(cè)團(tuán)隊(duì)完整參與了巖土工程勘探，總結(jié)了行之有效的整體方案，但在新的勘探作業(yè)時(shí)，不能盲目照搬。比如某地土層預(yù)定檢測(cè)深度雖然與歷史工程較為相似，但根據(jù)掌握的資料顯示，巖土成分區(qū)別較為明顯，因此，需要在原有方案的基礎(chǔ)上，提升勘測(cè)點(diǎn)布置密度，否則勘查報(bào)告的準(zhǔn)確性必然出現(xiàn)偏差。由于巖土勘察區(qū)域存在一定的未知性，故而往往出現(xiàn)勘察點(diǎn)設(shè)置不佳、間距分布不合理等現(xiàn)象。為了解決這一問題，通常情況下，如果確認(rèn)地基性質(zhì)為普通巖層，則勘察點(diǎn)的深度可以設(shè)定為地表面以下15m；如果地基為軟土層，則勘察深度應(yīng)該有所增加，但不能超過地下20m，以17m～18m為最佳；如果地基中碎石含量較多，或周邊土層的成分較為復(fù)雜，則勘測(cè)深度不宜過深[1]。

第二，重點(diǎn)關(guān)注地基承載力相關(guān)參數(shù)。一般來說，參與復(fù)雜地形地質(zhì)條件巖土工程勘察的人員，必須深入了解《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的有關(guān)指標(biāo)，不僅能夠使勘察結(jié)果更加精確，還在發(fā)生突發(fā)情況時(shí)，及時(shí)做出有效反應(yīng)，避開危險(xiǎn)區(qū)域。根據(jù)要求，巖土工程勘察過程必須充分考慮施工區(qū)域及周邊地區(qū)的實(shí)際情況，通過精密儀器全面分析地基承載力指標(biāo)，綜合評(píng)定有關(guān)參數(shù)后，制訂科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、符合實(shí)際情況的施工方案。

3.復(fù)雜地形地質(zhì)條件下巖土工程勘察技術(shù)簡(jiǎn)析

3.1復(fù)雜地形原位測(cè)試技術(shù)

原位測(cè)試技術(shù)是在巖土原來位置，或是模擬出與原位置狀態(tài)極為相似的應(yīng)力環(huán)境后，對(duì)巖土性質(zhì)開展測(cè)試。此種測(cè)量方式的原理為：巖土層原來所處的位置，能夠基本保持天然結(jié)構(gòu)、天然含水量、天然應(yīng)力狀態(tài)，使巖土工程勘察的重要參數(shù)—工程力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)維持極高的精度。原位測(cè)試包括靜力觸探、動(dòng)力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、十字板剪切、旁壓試驗(yàn)、靜載試驗(yàn)、扁板側(cè)脹試驗(yàn)、應(yīng)力鏟試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)直剪試驗(yàn)、巖體應(yīng)力試驗(yàn)、巖土波速測(cè)試等。

原位測(cè)試技術(shù)原理比較簡(jiǎn)單，常用于室內(nèi)檢測(cè)條件與工程實(shí)際情況相差過大的情況。此外，當(dāng)土層、地基的基礎(chǔ)受力狀態(tài)較為復(fù)雜，或是超出預(yù)期、計(jì)算準(zhǔn)確度不足、勘察人員缺乏經(jīng)驗(yàn)、整體基礎(chǔ)的原味真型試驗(yàn)較為簡(jiǎn)單，均可以采用原位測(cè)試技術(shù)。需要注意的是，如果重要的建設(shè)工程，必須進(jìn)行適度的原位測(cè)試。如圖1所示，為巖土工程彈性力學(xué)參數(shù)原位測(cè)試儀測(cè)量原理示意圖，其中上部所示為縱橫波地面（表面）測(cè)試示意圖；左下所示為縱橫波單孔測(cè)試示意圖、右下所示為縱橫波跨孔測(cè)試示意圖[2]。

3.2地形地質(zhì)測(cè)繪技術(shù)

地形地質(zhì)測(cè)繪技術(shù)是工程學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)之一，是指對(duì)自然地理要素、地表人工設(shè)施的形狀、大小、空間位置及屬性等進(jìn)行測(cè)定、采集并繪制成圖。應(yīng)用于復(fù)雜地形地質(zhì)條件下的巖土工程勘察作業(yè)時(shí)，研究測(cè)定及推算目標(biāo)點(diǎn)的幾何位置、巖土結(jié)構(gòu)形態(tài)、組分構(gòu)成等，通過具體數(shù)據(jù)，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的地形地質(zhì)條件進(jìn)行測(cè)評(píng)和分析后，有助于判斷地形地質(zhì)的復(fù)雜程度，進(jìn)而對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)構(gòu)造予以確認(rèn)，最終目的在于找出施工現(xiàn)場(chǎng)存在的所有地質(zhì)問題并判斷能否及時(shí)解決，既可以提高勘察的準(zhǔn)確性，也能提高工程的安全系數(shù)。

3.3復(fù)雜地區(qū)巖層鉆探技術(shù)

與上述兩種技術(shù)相比，巖層鉆探技術(shù)的復(fù)雜性、作業(yè)難度較高。此種技術(shù)主要使用的工具為臺(tái)式或車裝鉆機(jī)，在鉆探作業(yè)中，需要使用泥漿，目的在于保護(hù)巖土壁層；而在回轉(zhuǎn)時(shí)，往往采用“彩芯”的作業(yè)方式。為了提升勘察準(zhǔn)確性、避免出現(xiàn)意外情況，應(yīng)該將砂土層巖心采取率控制在75%左右；對(duì)黏土層的巖心采取率最小值應(yīng)該控制在90%，開展正常作業(yè)，土層水平、垂直方向的變化將會(huì)成為重要參數(shù)，有助于精確探測(cè)土層變化的整體趨勢(shì)，故而必須借助智能化設(shè)備，時(shí)刻記錄，如果條件允許，應(yīng)該實(shí)時(shí)傳輸?shù)娇偪囟恕?/p>

4.提升在復(fù)雜地形地質(zhì)條件下巖土工程勘察質(zhì)量的有效方式

4.1借助數(shù)字智能化手段提高地質(zhì)測(cè)繪水平

隨著我國國力的提升，建設(shè)工程不再局限于城市、鄉(xiāng)村等地形地勢(shì)相對(duì)簡(jiǎn)單、供人民群眾正常生活、工作的區(qū)域，而是逐漸向偏遠(yuǎn)地區(qū)擴(kuò)散。比如5G基站成功建立，信號(hào)覆蓋珠穆朗瑪峰北側(cè)全境，正是建立在極其嚴(yán)格的復(fù)雜地形巖土工程勘探的基礎(chǔ)之上。基于此，提升在復(fù)雜地形地質(zhì)條件下巖土工程的勘察質(zhì)量的首要思路在于借助數(shù)字智能化手段，對(duì)現(xiàn)有巖土工程勘察技術(shù)進(jìn)行升級(jí)，進(jìn)一步擴(kuò)大勘察范圍，盡可能地提升數(shù)據(jù)的精確程度。比如全面收集建設(shè)工程所在區(qū)域的長(zhǎng)久以來的土層變化情況，還應(yīng)包含造成“非正常變化”的主要原因，將相關(guān)信息輸入智能化數(shù)據(jù)模擬分析系統(tǒng)中，經(jīng)過大數(shù)據(jù)分析之后，總結(jié)出相關(guān)規(guī)律，為所有進(jìn)行的復(fù)雜地形、巖土勘察提供更加良好的參考。

4.2提高對(duì)勘察和取樣工作的重視程度

無論在何種復(fù)雜的條件下，開展巖土工程勘察作業(yè)時(shí)，若要提升結(jié)果的精度，勘查過程和樣本取制樣過程都是不可忽視的重要環(huán)節(jié)?；诖?，提高勘察質(zhì)量的第二個(gè)思路在于重視過程、提升取制樣工藝。一般來說，如果土層的結(jié)構(gòu)形式、基礎(chǔ)樣式等存在不同之處，如前文所述，勘查深度和勘察點(diǎn)布設(shè)必然存在差異，此時(shí)必須采用不同的勘查方案。比如勘查混轉(zhuǎn)型住宅地基時(shí)，如果層數(shù)超過10層，則鉆孔勘察深度不可盲目加深。應(yīng)該在18m深度開展第一次勘查；之后需要圍繞建筑的承載能力、預(yù)期沉降等反復(fù)論證之后，決定是否增加鉆探深度。

4.3引入基于北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)的定點(diǎn)勘察方法

在一些特殊地形地質(zhì)中，由于自然環(huán)境較為惡劣，重型勘察機(jī)械無法運(yùn)抵，故而只能通過人工方式，逐漸“接近”目標(biāo)區(qū)域。在此類長(zhǎng)久性的巖土工程勘察過程中，需要“積小勝為大勝”，故而前期的努力不能浪費(fèi)。基于此，可以引入基于北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)的測(cè)控點(diǎn)布設(shè)勘查方法，通過衛(wèi)星傳遞勘察信息，并在系統(tǒng)中完成模擬推進(jìn)的全過程，為實(shí)地作業(yè)提供基礎(chǔ)。如圖2所示，為基于北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)的巖土工程勘察示意圖。其中勘察人員攜帶終端及勘查設(shè)備逐漸靠近目標(biāo)區(qū)域，選擇合適位置布置好勘察點(diǎn)位之后，將在系統(tǒng)中予以記錄。在后續(xù)的勘察過程中，其他人員獲得的指引將更加明確，從另一個(gè)角度不斷提升了勘察結(jié)果數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。

4.4注重通過地下水勘查，獲得相關(guān)信息

地下水的存在對(duì)于巖土工程勘察的影響程度較為嚴(yán)重，基于此，注重對(duì)地下水的勘察，不僅能夠提升整體質(zhì)量，還可以通過地下水，獲取有關(guān)信息。然而地下水勘查在具體實(shí)施過程中存在一定的難度，特別是勘察時(shí)機(jī)的把控，一般在成功鉆探最后一個(gè)鉆孔后的24小時(shí)之內(nèi)，勘察效果能夠真實(shí)反映巖土的真實(shí)情況，超過時(shí)限或提前勘探，均會(huì)使結(jié)果受到不小的影響。不僅如此，地下水很可能受周邊地區(qū)水源的影響，故而勘察人員開展相關(guān)作業(yè)前，應(yīng)該充分收集目標(biāo)地區(qū)地下水位歷史變化情況，總結(jié)出相關(guān)規(guī)律，從而得出精確的水層分層水位數(shù)值[3]。

5.結(jié)語

整體來看，巖土工程勘察應(yīng)該圍繞選址勘察（重點(diǎn)在于對(duì)勘察方案的可行性展開論證）、初步勘察、詳細(xì)勘察三個(gè)階段。在復(fù)雜地形地勢(shì)條件下，以上述三項(xiàng)內(nèi)容作為基本框架，引入數(shù)字智能化手段，完善各項(xiàng)勘察細(xì)節(jié)，能夠得出較為準(zhǔn)確的結(jié)果。除此之外，在可持續(xù)發(fā)展理念下，巖土工程勘察及后續(xù)的大規(guī)模工程建設(shè)，必須滿足環(huán)保要求，特別是對(duì)地下水的保護(hù)，提升工程的“綠色指數(shù)”。

參考文獻(xiàn)：

[1]張景蕾，王立.復(fù)雜地形地質(zhì)條件巖土工程勘察實(shí)踐與探索[J].智能城市， 2020， 6（07）：66-67.

[2]康果，朱斌，劉君.巖土工程勘察技術(shù)在復(fù)雜地形地質(zhì)條件下的應(yīng)用實(shí)踐[J].世界有色金屬， 2019（23）：259+261.

[3]滕亮，王玉山.復(fù)雜地形地質(zhì)條件巖土工程勘察實(shí)踐與探索[J].工程技術(shù)研究， 2019， 4（24）：253-254.