探討巖溶地區工程地質勘察的合理方法

摘 要：巖溶即喀斯特，可溶性巖石在水的化學溶蝕作用下，以及流水的潛蝕、沖蝕和崩塌等機械作用下，形成了巖溶地貌，即喀斯特地貌。巖溶地區的地貌往往外形奇特，有洞穴、石溝、石林、石芽、溶洞、地下河、峭壁等，由于巖溶發育的不確定性，并且非常隱蔽，因此勘察起來難度非常大。甚至可以引發地質災害，如山體崩塌、地面塌陷等。因此，基于巖溶地區極高的勘察難度，在工程地質勘察的過程中相關人員必須十分重視巖溶地區的具體情況，謹慎認真地做好每一步勘探工作。本文簡述了巖溶地質的形成，分析其地基類型，并提出一些具體的勘察方法。

關鍵詞：巖溶地區；地質勘察；方法

我國的貴州、西藏、新疆、云南、廣西、河北、青海、湖南、湖北、四川、山西、內蒙等地均有大面積巖溶地質，由于我國的可溶性碳酸鹽巖分布較廣，這一種在特殊的地質條件下形成的地質越來越引起人們的關注。越來越多的學者和勘察隊伍深入巖溶地區進行勘測和研究，并且已經取得了許多成就與成果。由于巖溶地質的特殊性，在該地區建設工程項目之前，首先要做好工程地質勘察工作，必須深入了解該地區巖層的巖溶發育情況，并收集相關的地質數據，為工程建筑的后續建設提供有用的數據支持，這也是有效保障建筑物整體穩定、安全的一項重要的前期工作。因此，如何有效的開展地質勘察工作成為了當前地質勘測人員首要探討與研究的問題。為了掌握巖溶地區有效的地質勘察方法，就必需了解該地區的巖溶發育特性和規律。隨著工程建設項目越來越多，在實地勘測中遇到的問題也不斷出現，工程技術人員不斷在實踐中解決問題，總結經驗，使巖溶地區的勘察技術和水平得到進一步提高。

1 巖溶地質的形成

中國現代巖溶是在燕山運動以后準平原的基礎上發展起來的，巖溶地區一般有大面積分布的厚層石灰巖，氣候比較濕潤，流動水較多。巖溶地質的形成是地下水長期溶蝕石灰巖地區產生的結果，碳酸鈣（CaCO3）是石灰巖的主要成分， 碳酸鈣與水和二氧化碳發生化學反應生成碳酸氫鈣[Ca（HCO3）2]，而碳酸氫鈣可溶于水（CaCO3+CO2+H2O=Ca（HCO3）2），由于石灰巖層各部石灰質含量不同，因此被侵蝕的程度也不同，于是就形成了千姿百態、外形不一的喀斯特地貌。在我國的西南地區巖溶發育較為普遍，但是它容易造成地面塌陷、水源漏失、山體崩塌、滑坡、巖溶滲漏、礦坑突水突泥、地裂等不良地質現象。

2 巖溶地基類型

巖溶在發育過程中，表面往往會出現溶溝、石芽等，地下溶洞也會破壞巖體的完整，在流水和其他機械力一起作用下形成巖溶地貌。巖溶地基類型有很多，以下簡要概述了覆蓋型、裸露型和埋藏型巖溶地基。

2.1 覆蓋型

覆蓋型巖溶地基上部的覆蓋層往往在十米以上，甚至可以厚達幾十米，主要被松散堆積物覆蓋。根據其厚度的不同，也可分為淺覆蓋型和深覆蓋型，前者小于三十米，后者大于三十米。此外，根據巖溶地面塌陷機制，還可以將覆蓋型巖溶區分為土洞型、沙漏型以及泥流型等不同的類型。其中，沙漏型塌陷是指在這一過程中由外力因素導致沙顆粒向溶洞和巖溶通道漏失而產生的地面塌陷現象。上覆土層的特性較為松軟，一般情況下多為沖洪積砂、紅粘土等，因此覆蓋型巖溶地基需要格外關注建筑地面塌陷、地基沉降等問題，考慮在復雜地質條件下地基的實際承載能力。

2.2 埋藏型

碳酸鹽巖石表面上被紅土等松散土層覆蓋，導致了溶巖被滲透水流溶蝕，最終形成了埋藏于松散土層下巖溶。通常情況下覆蓋非可溶性巖石的大小、厚度不同，如果非可溶性巖石的強度以及厚度能夠承載上部建筑物所需要的足夠的承載力，那么其巖層下部的巖溶發育情況可以不在考慮范圍內。埋藏型巖溶主要包括了石芽、溶溝、溶斗、溶蝕洼地等不同類型的巖溶，勘察人員則需要借助雷達技術來對巖溶中的流水動態的壓力進行直接的監測，并且科學合理地運用智能化的監控來對于埋藏型巖溶進行有效的勘察。

2.3 裸露型

裸露型巖溶地基的地表往往植被稀少，這一巖溶的形成主要是因為巖石裸露地表，是過長期大氣降水，地表水的溶蝕、侵蝕作用最終形成的，如石芽、溶溝、溶斗等。由于石芽表面非常陡峭，有些溶溝的深度甚至可達十米以上，并且能夠與溶蝕所造成的溶隙相互連接，導致石芽表面起伏很大，很容易造成地基滑動，甚至會造成地裂縫、地基沉陷等工程問題。實際勘測中，將裸露型地基詳細地分為石芽地基和溶洞地基，石芽地基是由于大氣降水或者地表水侵蝕裸露碳酸鹽裂隙及節理而形成的；而溶洞地基主要關注的是溶洞頂板的穩定性，通常頂板穩定性與頂板厚度、巖石性質以及水文地質條件等有關。石芽地基的基巖面不平整，起伏較大可能會使得地基不穩定產生滑動或沉陷等問題。

3 巖溶地區工程的勘察方法

由于巖溶地區的特殊性，可溶性巖層由于其生成的地質年代不同，因此經過長期的地質作用下巖層所形成的具體形態也是各不相同的，勘測人員應當遵從因地制宜的原則對該地區工程地質進行勘測。在實際勘測中，為獲取更加詳盡的地質資料，提高工程地質勘察的準確性，勘測人員必須一些現代化設備和技術開展巖溶地區工程地質勘察工作。

3.1 鉆探

在工程地質勘察工作中，勘測人員需要重視鉆探工具的合理使用。由于鉆探適用范圍非常廣泛，并且受外界因素的影響非常小的特點，可以有效地勘測到一定深度地下巖層的巖溶發育情況。因此，鉆孔的位置和鉆進方法就十分重要，合理的鉆孔布置有可以測得更為準確的數據，此外，為了能夠有效的判斷巖體的完整性并且保證巖溶鑒別的可靠性，勘測一般優先采用雙層巖芯管金剛石鉆頭和泥漿護壁的鉆進方法。

3.2 靜力觸探

運用壓力裝置，將配置有觸探頭的觸探桿壓入勘測土層，對土層的貫入阻力依靠量測系統進行測量，從而確定土層容許承載力、變形模量等物理性質稱之為靜力觸探。在一定的地質條件下，靜力觸探可以有效地解決一些其他方法無法勘測到的問題，此外在覆蓋型巖溶地基的地質勘察工作中，靜力觸探能夠有效地探查到隱蔽土洞及其分布規律與位置，從而進一步提高土勘探的準確度。

3.3 遙感技術應用

遙感技術為巖溶地區工程勘察工作提供了強大的技術支持，遙感技術利用電磁輻射波對探測目標進行探測，最后依靠相關接受設備獲得遙感資料，對巖溶形態及地質構造的識別具有極大的優勢。隨著我國隨著航空航天技術的發展，遙感技術已經廣泛地應用到巖溶地區的工程地質勘察工作當中。這就要求勘測人員對遙感資料根據地物表現出的色調、大小、陰影、組合圖案等特征具有深入的了解。

4 結束語

相關勘測人員應當根據當地巖溶地貌的實際情況，了解巖溶發育全貌，如溶隙、溶洞、溶蝕帶、水文地質條件等，制定適宜的質量保證系統措施、落實人員責任，通過多種方法對該地區進行勘察，提升勘察結果的準確性，進而提高巖溶地區的工程地質勘察的整體水平。

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作者簡介：

段全江（1977- ）男，大專，漢族，助理工程師。