基于巖土工程地質勘察方面的探究

王輝

【摘要】巖土工程勘察的對象是建設場地的地質、環境特征和巖土工程條件，具體而言主要是指場地巖土的巖性或土層性質、空間分布和工程特征，地下水的補給、貯存、排泄特征和水位、水質的變化規律，以及場地周圍地區存在的不良地質作用和地質災害情況。

【關鍵詞】巖土工程；勘察；探討

引言：巖土工程勘察在快速的發展過程中，不論是在體制還是在勘察方法、計算機輔助軟件、勘察報告編制等各方面工作都有了較大的進步，并且還在不斷優化中。巖土工程勘察工作研究的主要對象是地基和基礎以及地下工程的關系。由于地基巖土的勘察是因地而異的，在接受一項巖土工程勘察任務時，必須明確該工程的主要技術矛盾是什么，需要的技術問題。在對設計意圖和設計要求以及建筑物荷載情況了如指掌的情況下，在巖土工程勘察實施過程中，根據工程的具體情況，就基礎及地下工程的設計、施工過程中可能遇到的問題，給以充分的論證和分析，最終提出經濟合理、技術可行的解決方案。只有這樣，巖土工程勘察才能提高勘察成果質量，才能有較大的市場。

1.巖土工程勘察的目的和任務

1.1勘察場地概貌：查明勘察范圍內場地原始地形、地貌，巖土層的成因、類型、深度、分布、工程特性和變化規律，分析評價地基的穩定性和均勻性。

1.2埋藏物情況：查明埋藏的河道、溝浜、墓穴、防空洞、舊基礎、孤石等對工程不利的埋藏物及其分布范圍。建設單位應委托有足夠經驗與設備的有關專業技術部門對地下空洞（含采空區、地道）作專項勘察，勘察時應采用現場調查訪問，工程物探及鉆探、坑探相結合的措施。

1.3地質作用的影響：查明影響建筑場地穩定性的不良地質作用（包括：巖溶、滑坡、危巖和崩塌、泥石流、地面沉降、場地和地基的地震效應、活動斷裂等）和特殊土（包括軟土、填土、污染土、濕陷性土、膨脹土、紅粘土、多年凍土等）的類型、成因、分布范圍、發展趨勢和危害程度，并提出相應防治措施的建議。

1.4地下水埋藏情況：查明地下水埋藏情況、類型、補給及排泄條件，地下水位，水位變化幅度及規律；評價地下水（土）對建筑材料的腐蝕性。對基坑工程還應查明各土層的滲透性質，分析評價地下水的靜水壓力、動水壓力及浮托力的作用和影響；預估產生基坑突涌、流沙（土）或管涌等地下水不良作用的可能性及危害程度，并提出相應的防治措施建議；提供基坑施工降水的有關技術參數及施工降水方法的建議；提供用于計算地下水浮力的設計水位。

1.5基坑周邊環境：基坑工程還應查明基坑周邊環境，提供基坑設計所需的巖土參數，分析評價放坡開挖的可能性和基坑邊坡穩定性，適宜選用的支護結構類型及其穩定性，基坑開挖與降水對地基變形、周圍建筑物和地下設施的影響。

2.巖土工程勘察等級的劃分及其要求

不同的建筑物的重要性也不同，其破壞后產生的后果嚴重性也不同。因此針對工程重要性的不同以及場地和地基復雜程度的差異，巖土工程的勘察也要劃分不同的等級，針對不同的等級，各個勘察階段的工作內容、方法及詳細程度也會具有顯著地差別。

2.1根據工程的規模和特征以及工程破壞或影響正常使用所產生的后果，可將工程分為三個重要性的等級，如下所示：一級工程：工程性質是重要工程，破壞后引起的后果很嚴重；二級工程：工程性質是一般工程，破壞后引起的后果嚴重；三級工程：工程性質是次要要工程，破壞后引起的后果不嚴重。

2.2根據地基復雜程度，可按規定分為三個等級，具體劃分如下：一級地基（復雜地基）：特征是巖石種類多，很不均勻，性質變化大，需特殊處理，多年凍土，嚴重濕陷、膨脹，鹽漬，需要專門處理；滿足前面一個特征及以上者。二級地基（中等復雜）：特征是巖石種類多，不均勻，有特殊巖石；滿足前面一個特征及以上者。三級地基（簡單地基）：特征是巖石種類單一，均勻，無特殊巖石；全部滿足前面全部特征。

2.3巖石工程勘察等級的劃分，確定了上面的工程的重要性等級、地基等級復雜程度等級以后，就可以進行巖土工程的勘察等級的劃分了，具體劃分如下，巖土工程勘察等級分甲、乙、丙三級。甲級：在工程重要性、場地復雜程度和地基復雜程度中，有一項或多項為一級。乙級：除勘察等級為甲級和丙級以外的勘察項目。丙級：工程重要性、場地復雜和地基復雜程度等級均為三級的。

3.巖土工程勘察的主要方法

3.1工程地質測繪

工程地質測繪是巖土工程勘察的基礎工作，一般在勘察的初期階段進行。這一方法的本質是運用地質、工程地質理論，對地面的地質現象進行觀察和描述，分析其性質和規律，并藉以推斷地下地質情況，為勘探、測試工作等其他勘察方法提供依據。在地形地貌和地質條件較復雜的場地，必須進行工程地質測繪但對地形平坦、地質條件簡單且較狹小的場地，則可采用調查代替工程地質繪。工程地質測繪是認識場地工程地質條件最經濟、最有效的方法，高質量的測繪工作能相當準確地推斷地下地質情況，起到有效地指導其他勘察方法的作用。

3.2勘探與取樣

勘探工作包括物探、鉆探和坑探等各種方法。它是被用來調查地下地質情況的，并且可利用勘探工程取樣進行數據分析和監測。應根據勘察目的及巖土的特性選用上述各種勘探方法。物探是一種間接的勘探手段，它的優點是較之鉆探和坑探輕便、經濟而迅速，能夠及時解決工程地質測繪中難于推斷而又急待了解的地下地質情況，所以常常與測繪工作配合使用。它又可作為鉆探和坑探的先行或輔助手段。其中鉆探工作使用最為廣泛，可根據地層類別和勘察要求選用不同的鉆探方法。當鉆探方法難以查明地下地質情況時，可采用坑探方法。坑探工程的類型較多，應根據勘察要求選用。勘探工程一般都需要動用機械和動力設備，耗費人力、物力較多，有些勘探工程施工周期又較長，而且受到許多條件的限制。因此使用這種方法時應具有經濟性，布置勘探工程需要以工程地質測繪和物探成果為依據，切避盲目性和隨意性。

3.3原位測試與室內試驗

原位測試與室內試驗的主要目的是為巖土工程問題分析評價提供所需的技術參數，包括巖土的物性指標、強度參數、固結變形特性參數、滲透性參數和應力、應變時間關系的參數等。原位測試一般都借助于勘探工程進行，是詳細勘察階段主要的一種勘察方法。原位測試的優點是試樣不脫離原來的環境，基本上在原有應力條件下進行試驗所測定的巖土工程力學性質指標，能反映宏觀結構對巖土性質的影響，代表性好，試驗周期較短，效率高尤其對難以采樣的巖土層仍能通過試驗評定其工程性質。但是也有一些原位測試是要進行長期觀測的，因此，此種方法的使用要因情況而定。此方法的缺點主要是試驗時的應力路徑難以控制、邊界條件也較復雜有些試驗耗費人力、物力較多，不可能大量進行。室內試驗的優點是試驗條件比較容易控制邊界條件明確，應力應變條件可以控制等入可以大量取樣。

3.4現場檢驗與監測

現場檢驗與監測的主要目的在于保證工程質量和安全，提高工程效益。現場檢驗的涵義，包括施工階段對先前巖土工程勘察成果的驗證核查以及巖土工程施工監理和質量控制。現場監測則主要包含施工作用和各類荷載對巖土反應性狀的監測、施工和運營中的結構物監測和對環境影響的監測等方面。檢驗與監測所獲取的資料，可以推算出某些工程技術參數，并以此為依據及時修正參數，使之在技術和經濟方面更優化。

4.巖土工程中常采用的鉆探方法及其適用條件

巖土工程勘察中采用的鉆探方法很多，根據其破碎巖土方法的不同，大致可分為回轉鉆探、沖擊鉆探、振動鉆探與沖洗鉆探等四大類。

4.1回轉鉆探就是利用鉆具回轉使鉆頭的切削刃或研磨材料削磨巖土使之破碎而鉆進。又可進一步分為孔底全面鉆進和孔底環狀鉆進（巖心鉆進）兩種，巖土工程勘察多采用巖心鉆進。

4.2沖擊鉆探就是利用鉆具的重力和下沖擊力使鉆頭沖擊孔底以破碎巖土而鉆進。又可進一步分為鉆桿錘擊鉆進和鋼絲繩沖擊鉆進兩種，巖土工程勘察中均有使用。

4.3振動鉆探就是將機械動力所產生的振動力通過連接桿及鉆具傳到圓筒形鉆頭周圍的土中，使土的抗剪力急劇降低，圓筒形鉆頭依靠自身及振動器的重量切削土層而鉆進。

4.4沖洗鉆探就是利用上述各種方法破碎巖土，然后利用沖洗液將破碎后的巖土攜帶沖出而鉆進，沖洗液同時還起到護壁和潤滑等作用。此法在鉆孔灌注樁等巖土工程施工中使用較多，而在巖土工程勘察中使用較少。

5.巖土工程中的巖石勘探

5.1勘探與取樣：勘探就是采取某種方法去揭示地下巖土體（含地下水、不良地質作用等）的巖性特征及其空間分布、變化特征。取樣則是為了提供對巖土的工程特性進行鑒定和各種試驗所需的樣品。勘探與取樣也是巖土工程勘察中最基本和最重要的工作方法之一。 巖土工程勘察所采用的勘探方法主要有鉆探、坑探、物探和觸探。

5.2鉆探：鉆探就是利用專門的鉆探機具鉆入巖土層中，以揭露地下巖土體的巖性特征，空間分布與變化的一種勘探方法。它是巖土工程勘察中所采用的一種極為重要的技術方法和手段，其成果是進行巖土工程評價、巖土工程設計與施工的基礎資料和依據。巖土工程地質鉆探應符合下列要求：能為鉆進的地層鑒別巖性，確定其埋藏深度與厚度。能采取符合質量要求的巖土試樣，地下水試樣和進行原位測試。能查明鉆進深度范圍內地下水的賦存與埋藏分布特征。

5.3鉆探質量保證措施：鉆進深度、巖土分層深度的量測誤差范圍應為±0.05m。終孔口徑不得小于0.11m。巖芯采取率：粘性土100%；砂及碎石土不低于80%。保持孔內干凈，不允許孔壁坍塌，應隨地層變化采取護壁措施（泥漿護壁或套管護壁）

地下水位以上必須干鉆，不得向孔內注水。準確測量穩定水位。

6.原位測試按作業文件中標準貫入試驗作業指導書進行

6.1巖性描述：必須按繪測描述，粘性土應描述其顏色、狀態、包含物、結構及層理特征；粉土應描述其顏色、顆粒級配、包含物、濕度、密實度及層理特征；砂土應描述其顏色、顆粒級配、顆粒形狀、粘性土含量、濕度、密實度及層理特征。

6.2土樣應詳細標明孔號、取樣深度及野外定名。原狀樣及水可比樣品應封嚴，防止失水，運輸過程中防震等，保證樣品質量。土工試驗嚴格按照相關試驗規范規程執行。

7.鉆探方法應符合要求

7.1對要求鑒別地層巖性和取樣的鉆孔，均應采用回轉方式鉆進，遇到碎石土可以用振動回轉方式鉆進；

7.2地下水位以上的地層應進行干鉆，不得使用沖洗液，也不得向孔內注水，但可以用能隔離沖洗液的二重管或三重管鉆進取樣；

7.3鉆進巖層宜采用金剛石鉆頭，對軟質巖石及風化破碎巖石應采用雙層巖心管鉆頭鉆進。需要測定巖石質量指標時，應采用外徑為75mm的雙層巖心管鉆頭；

7.4在濕陷性黃土中，應采用螺旋鉆頭鉆進，或采用薄壁鉆頭錘擊鉆進，操作時應符合“分段鉆進，逐次縮減，堅持清孔”的原則。

總之，工程勘察工作地任務是查明情況，提供各種相關的技術數據，分析和評價場地的巖土工程條件并提出解決巖土工程問題的建議，以保證工程建設安全、高效運行，促進經濟社會的可持續發展。

參考文獻：

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