巖溶地區(qū)建筑巖土工程勘察

陳勇

（貴州正業(yè)工程技術(shù)投資有限公司　貴州　貴陽　551000）

巖溶地區(qū)建筑巖土工程勘察

陳勇

（貴州正業(yè)工程技術(shù)投資有限公司貴州貴陽551000）

在我國南方地區(qū)進(jìn)行工程建設(shè)時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到巖溶地質(zhì)，給工程建設(shè)帶來很大影響。因此，要求進(jìn)行嚴(yán)格的巖土工程勘察，加強(qiáng)對(duì)巖溶的認(rèn)識(shí)，減少工程實(shí)務(wù)和各種質(zhì)量安全問題。本文首先對(duì)巖溶地貌的巖土工程勘察情況進(jìn)行了簡單的介紹，其次闡述巖溶地區(qū)的巖土工程勘察方法，最后結(jié)合貴州實(shí)例做具體探討。

巖溶地區(qū)；勘察鉆探；質(zhì)量控制

引言

我國西南地區(qū)巖溶分布比較廣泛，其中，貴州省巖溶分布面積最廣，據(jù)調(diào)查，其區(qū)域內(nèi)的2/3都是巖溶分布區(qū)。巖溶區(qū)生態(tài)環(huán)境非常脆弱，地質(zhì)環(huán)境也相對(duì)比較復(fù)雜，因此，建筑施工的難度較大。在建筑施工中，應(yīng)先進(jìn)行巖土工程勘察，詳細(xì)了解巖土地質(zhì)、水文地質(zhì)等，以為后續(xù)施工提供參考。

1　巖溶地區(qū)建筑巖土工程勘察概述

所謂巖溶地區(qū)，主要是指在水的作用下，可溶性巖石產(chǎn)生了化學(xué)作用，并形成溶蝕效果，導(dǎo)致地質(zhì)出現(xiàn)流蝕崩塌，從而形成溶蝕地貌。在巖溶地區(qū)，分布著廣泛的碳酸鹽類巖石，實(shí)驗(yàn)表明，被溶解的CaCO3與平衡CO2的關(guān)系為非線性函數(shù)，見圖1。隨著工程建設(shè)事業(yè)的大量開展，施工人員對(duì)巖溶的生成環(huán)境、影響因素、類別、巖溶的地質(zhì)地貌等方面進(jìn)行全面的分析研究，并取得了較好的成效，在工程地質(zhì)勘察工作中廣泛應(yīng)用。隨著工業(yè)化與城鎮(zhèn)化建設(shè)的不斷加快，人口壓力增大，土地資源有限，許多重要工程、髙層建筑不得不興建于巖溶區(qū)。在工程地質(zhì)勘察過程中，巖溶地區(qū)由于其發(fā)育情況不確定，并且隱蔽性強(qiáng)，勘察難度大。巖溶區(qū)潛在安全隱患較大，嚴(yán)重的甚至可能會(huì)發(fā)生巖溶地面塌陷，損毀房屋、威脅人身財(cái)產(chǎn)安全。在巖溶區(qū)進(jìn)行工程地質(zhì)勘察工作中。目前常見的勘察方法：以鉆探方法為主，輔以調(diào)繪、物探等手段，查明基巖起伏情況、巖溶發(fā)育規(guī)律等。

圖1　混合溶蝕效應(yīng)圖解

2　巖溶地區(qū)建筑巖土工程勘察方法

2.1物探方法

這種方法一般應(yīng)用在巖層較為復(fù)雜的巖溶中，近來隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，雷達(dá)探測、CT技術(shù)等這些方法在巖溶地區(qū)的工程地質(zhì)勘察中使用較為普遍，特別是在定位巖溶位置、洞穴坍塌等情況下，起到了很好的作用。運(yùn)用監(jiān)測地面下沉、建筑物開裂等方法來對(duì)洞穴對(duì)塌進(jìn)行監(jiān)控，起到的效果不是特別的明顯，而這時(shí)候使用雷達(dá)技術(shù)來直接對(duì)巖溶系統(tǒng)中的水動(dòng)態(tài)壓力進(jìn)行監(jiān)測，應(yīng)用智能化的監(jiān)控法來提髙監(jiān)測對(duì)塌的效果。在對(duì)大區(qū)域內(nèi)的巖溶發(fā)育情況及較深層次巖溶發(fā)育情況進(jìn)行研究，這是地球物理勘探最有效的方法，但是在實(shí)際的勘探過程中，勘察結(jié)果往往會(huì)受到場地的干擾，施工人員技術(shù)水平等因素的影響。

2.2工程測繪與調(diào)查法

工程測繪與調(diào)查法主要是通過調(diào)查和測繪的方式了解巖溶地區(qū)的地質(zhì)情況，包括地貌、地質(zhì)、巖體性質(zhì)等。該方法主要從宏觀角度出發(fā)，勘察巖溶的分布情況以及其巖土性質(zhì)。工程測繪與調(diào)查法只是一種初步的勘察方法，可為建筑工程的建設(shè)提供基礎(chǔ)資料，在得到資料之后，還應(yīng)進(jìn)行深入的地質(zhì)調(diào)查。這種方法使用簡單、結(jié)果直觀明了。

2.3試驗(yàn)方法

試驗(yàn)方法主要包括原位測試法、示蹤試驗(yàn)方法、模型試驗(yàn)等，先對(duì)其進(jìn)行具體分析：①原位測試。這種方法一般采用動(dòng)力觸探試驗(yàn)或者標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)等對(duì)巖溶地區(qū)的地質(zhì)特征和建筑地基承載能力進(jìn)行測定，包括溶洞中的填充物、巖溶塌陷堆積物等。原位測試已經(jīng)是一種較為成熟的方法，其具有慚怍方法簡單、成本低等優(yōu)勢，在巖溶地區(qū)應(yīng)用較為廣泛。②示蹤試驗(yàn)方法。在巖溶地區(qū)的工程地質(zhì)勘察中使用示蹤劑，對(duì)巖溶地下水的聯(lián)通實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測定，并對(duì)巖溶的發(fā)育情況和溶洞之間的相互連續(xù)性及其分布情況進(jìn)行檢測，該方法使用較為簡單，研究結(jié)果方便可靠，但這種方法只能夠應(yīng)用在有水的溶洞區(qū)域內(nèi)。③模型試驗(yàn)。在工程地質(zhì)勘察中采用有關(guān)的模型裝置，對(duì)土層、地質(zhì)情況進(jìn)行模擬，如模擬巖溶地區(qū)的工程中巖溶地基的塌陷過程進(jìn)行研究。

2.4遙感技術(shù)

紅外線感應(yīng)、衛(wèi)星遙感、航空遙感等在我國地質(zhì)勘探活動(dòng)中廣泛應(yīng)用，其效率髙、適合對(duì)大區(qū)域巖溶地質(zhì)調(diào)查，對(duì)勘察巖溶的地貌特征、地質(zhì)結(jié)構(gòu)等都方面都取得了很好的效果，這種方法一般都應(yīng)用于大型工程位置選址勘察，而在一般的建筑工作中使用較少。

3　結(jié)合實(shí)例對(duì)巖溶地區(qū)建筑巖土工程勘察作具體分析

3.1工程概況

貴州某巖溶地區(qū)擬建一座建筑，擬建區(qū)基本情況如下：從地勢方面而言，具有東高西低的特征，北東側(cè)地面最高標(biāo)高為322.26m，西側(cè)地面最低標(biāo)高為307.13m，相對(duì)高差為15.13m，地形坡角3°左右。勘察區(qū)屬丘陵地貌，地形較簡單，地貌單一。擬建區(qū)巖層產(chǎn)狀為287°∠58°。場區(qū)內(nèi)未見次生褶曲和斷層，地質(zhì)構(gòu)造較簡單。擬建場區(qū)為巖溶強(qiáng)烈發(fā)育區(qū)，巖溶在地表的分布均據(jù)有局限性，巖溶沿順層發(fā)育、集中運(yùn)動(dòng)，巖溶管道一般順巖層走向發(fā)育的特點(diǎn)，并沿水平發(fā)育。區(qū)內(nèi)巖溶以孤立管道為主，水力坡度大，縱向暢通，橫向極差。由于本區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以間隙性上升為主，故巖溶發(fā)育具“多層性”，從該地區(qū)溶蝕槽谷以及相應(yīng)的溶洞層分布規(guī)律來看，大致可劃分為四個(gè)發(fā)育階段：①風(fēng)巖期，當(dāng)侵蝕基準(zhǔn)面接近標(biāo)高800m時(shí)，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)有一個(gè)停頓時(shí)期，發(fā)育了一層溶洞。此期相當(dāng)于Ⅱ級(jí)剝夷面。②銀碗槽期，當(dāng)侵蝕基準(zhǔn)面在標(biāo)高700m時(shí)，發(fā)育了一層溶洞。③興隆場期，當(dāng)侵蝕基準(zhǔn)面在標(biāo)高500m時(shí)，發(fā)育了一層溶洞，相當(dāng)于Ⅲ級(jí)剝夷面。④藻渡河期，當(dāng)侵蝕基準(zhǔn)面在標(biāo)高300m時(shí)，發(fā)育了一層溶洞，相當(dāng)于Ⅳ級(jí)剝夷面，本勘察區(qū)地面表為307.13～322.26m。

3.2巖土工程勘察分析

3.2.1地面調(diào)查

根據(jù)該場區(qū)的實(shí)際特點(diǎn)，勘察人員先在該地區(qū)進(jìn)行了地面調(diào)查，用直觀的方式了解其地質(zhì)特征：地表未發(fā)現(xiàn)溶洞、漏斗等巖溶現(xiàn)象。根據(jù)以往鉆探和物探資料顯示，該場地溶蝕現(xiàn)象較發(fā)育，巖溶主要形態(tài)表現(xiàn)為溶蝕裂隙、溶洞，石灰?guī)r面多被浸蝕，部分巖面有小溶孔發(fā)育。在勘察中在ZY31、ZY33發(fā)現(xiàn)發(fā)育溶洞，其中ZY33豎向發(fā)育2個(gè)溶洞，發(fā)育標(biāo)高分別為301.18～299.98m、299.38～298.68m，ZY31豎向發(fā)育6個(gè)大小不等的溶洞，發(fā)育標(biāo)高296.60～289.29m，位于最下層的溶洞洞徑最大，其揭露洞徑為1.40m，根據(jù)鉆探揭露以上溶洞均為不含水溶洞，溶洞內(nèi)無充填物，除此其它鉆孔均未揭露有溶洞發(fā)育。

3.2.2物探

在野外勘察過程中布置了8條物探線，根據(jù)物探結(jié)果采用鉆探進(jìn)行驗(yàn)證，其中物探報(bào)告WT1-1′剖面的物探結(jié)論與鉆探ZY33鉆孔揭露溶洞基本吻合；WT8-8′剖面物探結(jié)論與鉆探ZY31鉆孔揭露溶洞基本吻合。根據(jù)物探的高分率、高密度探測結(jié)果顯示，該場區(qū)巖溶、溶蝕現(xiàn)象較發(fā)育，結(jié)合區(qū)域水文地質(zhì)資料該區(qū)巖溶以水平巖溶管道發(fā)育為主，基巖面可能發(fā)育石芽、溶蝕溝槽等巖溶現(xiàn)象，故對(duì)擬建物的基礎(chǔ)持力層及基礎(chǔ)型式的選擇有一定程度的影響。建議加強(qiáng)施工勘察，對(duì)物探剖面WT3-3′、WT4-4′、WT5-5′及WT6-6′推測的可能的巖溶發(fā)育區(qū)及破碎帶建議加強(qiáng)施工勘查。

3.3巖土工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

①場地巖石地基總體穩(wěn)定性較好，但根據(jù)鉆探和物探資料顯示，該場地巖溶較發(fā)育，多表現(xiàn)為溶蝕小孔及巖溶裂隙，局部為巖溶洞穴，基礎(chǔ)應(yīng)充分考慮（溶洞、溶孔等）巖溶的影響，并采取相應(yīng)的工程措施后，該場地才適宜該擬建（構(gòu)）筑物的建設(shè)。②根據(jù)鉆探揭露，該場地上覆土層為回填土及紅粘土。人工填厚度分布不均勻，且起伏較大，不宜選作各擬建建筑物的基礎(chǔ)持力層。紅粘土天然狀態(tài)下力學(xué)性質(zhì)較好，遇水軟化后力學(xué)性質(zhì)變差，紅粘土的復(fù)浸水特征分類為Ⅱ類，地基均勻性較差，可選作小荷載建筑物的基礎(chǔ)持力層。強(qiáng)風(fēng)化石灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r較薄，且起伏較大，巖芯破碎，不宜選作各擬建（構(gòu)）筑物的基礎(chǔ)持力層；中等風(fēng)化石灰?guī)r力學(xué)性能好，巖體較完整，是良好的基礎(chǔ)持力層。

4　結(jié)束語

綜上分析，巖溶地區(qū)地質(zhì)較為復(fù)雜，在建筑施工前，應(yīng)先進(jìn)行巖土工程勘察，了解其地質(zhì)特征，為后續(xù)施工提供基礎(chǔ)資料。在巖土工程勘察過程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際區(qū)域特點(diǎn)，選擇合理的勘察方法，以準(zhǔn)確掌握巖溶的產(chǎn)狀、分布和發(fā)育情況，進(jìn)而科學(xué)合理地評(píng)價(jià)巖溶場地和地基的穩(wěn)定性和適宜性。

[1]張先華.巖溶地區(qū)巖土工程評(píng)價(jià)及地基基礎(chǔ)方案的比選[J].資源環(huán)境與工程，2010，24（3）：265～267.

[2]牟華鋒.巖溶地區(qū)巖土工程勘察鉆探技術(shù)的應(yīng)用分析[J].中國科技縱橫，2014（4）：156.

[3]吳文龍，郝改改.探究巖土工程勘察中巖溶地區(qū)鉆探技術(shù)[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2013（4）：412～413.

TU19

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1673-0038（2015）29-0275-02

2015-6-29