綜合勘察與分析方法在鐵路勘察中的應用

張 健

中鐵第六勘察設計院集團有限公司 天津 300000

1 前言

近年來，鐵路建設飛速發展，工程地質勘察在其中發揮著重要的作用，特別是近幾年客運專線鐵路及鐵路路網配套建設中的長大干線，具有線路經過的地域廣，工程類型多，地質條件多變等特征。鐵路工程路橋穿山越嶺，地形地質條件十分復雜，工程地質勘察難度較大。

本文以新建渝昆高鐵、改建焦柳線等鐵路地質勘察項目為例，闡述綜合勘察與分析方法的應用。利用衛星影像和航空攝影圖像地質解釋使得地質調查更具有針對性，地質圖件更加美觀、直觀；利用先進的工程物探方法，可快捷、有效地推測工程地質條件，成為工程地質勘察中不可缺少的重要手段；鉆探及原位測試設備的更新也使其應用領域不斷拓展；多種勘察手段和分析方法的相互對比、綜合應用，達到提高地質勘察資料質量的目的，取得了最佳勘察效果，也使不良地質和特殊巖土的勘察取得了新的進展。

2 綜合勘察方法

在鐵路工程地質勘察中，采用綜合勘察方法主要包括遙感圖像地質解釋、工程地質調繪、物探、鉆探、原位測試、室內試驗等，根據不同的地形地質條件、工作階段、工程類型等選取適合的勘察方法相結合，使取得的地質資料相互驗證、取長補短，實現以最少的勘探工作量達到最佳的勘察效果。

2.1 遙感圖像地質解釋

遙感圖像地質解釋是通過多種手段和方法，對遙感圖像地質信息識別、分析、判斷，達到識別地區和場地地質條件的過程。通過對衛星影像和航空攝影圖像地質解釋，能夠對建設區進行宏觀分析，指導地質勘察的重點及方向，提高了大面積地質調繪的質量，尤其在一些特殊困難地段，如地形地質條件復雜的長大干線、山嶺隧道等，具有十分明顯的優勢。例如，新建重慶至昆明高速鐵路那寨菁隧道工程通過地區地形困難，越嶺地區有兩個復雜的地質構造褶皺帶，僅在地面進行大面積地質調繪，地質工作深度、廣度不夠，為做好大范圍越嶺隧道方案比選工作，采用遙感圖像地質解釋與地質調繪方法相結合，引導地質調繪的重點及方向，取得了較好的效果。

2.2 工程地質調繪

工程地質調繪是鐵路地質勘察中非常重要的環節之一，經過對工程影響范圍內的地貌形態、地層巖性及其工程特征、地質構造、水文地質情況、不良地質現象、特殊巖土等地質要素充分的地質調繪，能夠為合理、有效地布置工程勘探及測試等工作指明方向，為線路方案比選和工程設計提供依據。例如，雷山空鐵旅游示范線為調查并評價陽茍滑坡對線路方案的影響，調查范圍包括整個滑坡影響范圍，做到“上山到頂、下山到溝”，詳細調查了滑坡影響范圍內的工程地質與水文地質條件，為后續合理布置勘探點與物探測線提供依據，并將地質調繪貫穿于整個勘測階段的全過程。

2.3 物探

物探方法是解決鐵路工程地質勘察中工程地質、水文地質問題的一種物理勘探方法，具有方便、快捷、成本低等優勢，合理選擇和使用物探方法，能夠顯著提高勘探工作質量、降低勘察成本。在綜合勘察方法應用中，為了克服單一物探方法的條件性、多解性、地區性，物探應與地質工作緊密結合，相互印證與補充，以取得更好的勘探效果。在鐵路工程地質勘察中主要運用到的物探方法有直流電法、電磁波法、彈性波法、磁法、測井等。例如，新建重慶至昆明高速鐵路待補隧道工程勘察中，采用了電磁波法中的天然場地大地電磁法，共完成測線5730m，用于探查待補隧道的復雜地形條件下的巖溶、斷層和地層的接觸關系等；采用彈性波法中的地震折射波法，共完成測線長度780m，用于探查斷層構造和巖性界線的平面位置，探測第四系覆蓋層、風化層和不良地質體的厚度與連續特征，測定巖體的縱波速度，用于劃分隧道圍巖級別等；采用測井法，共計1550.3m/12孔，包括聲速測井、自然電位、電阻率測井、放射性測井、井溫測量、井斜測量，主要為了評價巖土層及圍巖的含水性、滲透性分析、評價圍巖基本分級等。

2.4 鉆探

鉆探是地質勘探中最常用、最普遍的重要手段，在地面露頭較少、巖性變化較大或地質構造復雜的地方，僅靠地面觀測往往不能弄清地質情況，通過鉆探取芯可直觀地確定地層巖性、判別地質構造、查找地下水位等，并可以采取巖土水試樣，在鉆孔中做各種水文地質試驗和物探試驗等。

2.5 原位測試

原位測試可以避免取樣過程中應力釋放的影響，獲取不擾動土樣的有關工程力學參數。例如，在軟土地區工程地質勘察中，經常利用靜力觸探試驗、十字板剪切試驗或標準貫入試驗等；判定場地碎石土的密實程度常采用動力觸探試驗；確定場地土的動力參數可采用波速測試試驗等其他現場試驗。

2.6 土工試驗

室內土工試驗是巖土勘探工程的一個非常重要的組成部分，是測定土的物理、力學、化學和其他工程性質的主要方法。經過試驗可以揭示土的特征，進行土類定名和土層劃分，獲取工程勘察和設計中需要的物理力學參數。由于巖、土層的不均勻性，數據處理宜根據巖土參數平均值、范圍值、標準值、變異系數及工程地質條件綜合分析提供巖土參數。土工試驗結果的準確性和可靠性直接影響著工程質量的安全性。

3 綜合勘察分析方法

將綜合勘察方法取得的地質資料進行對比分析，與既有工程進行類比，成果資料綜合分析與利用，即為綜合勘察分析的方法，可以達到提高地質資料質量的目的，下面結合新建渝昆高鐵、焦柳線改建等鐵路工程地質勘察為例。

在黃驊港至魯北鐵路專用線勘察中，采用工程地質調繪、鉆探、物探、原位測試、土工試驗等相結合的綜合勘察方法，將上述勘察方法中獲取的資料進行數理統計、綜合對比與分析，最終取得了較好的效果。其中，主要運用有鉆探、靜力觸探、標準貫入試驗與室內土工試驗相結合的方法判別地層巖性，通過鉆探可直接取出土樣，對土樣進行野外判別，但取軟弱土層的試樣易受擾動；利用靜力觸探方法，可以發揮其速度快、對軟弱土層反應靈敏的突出特點，與鉆探土層進行對比分析，并結合標準貫入試驗和室內土工試驗的數據進行數理統計與綜合分析，多種勘察方法相互驗證與補充，定性與定量相結合的綜合分析方法，對鐵路工程地質條件做出合理評價。

在新建重慶至昆明高速鐵路工程地質勘察中，進行了大面積地質調繪、大面積水文地質調繪，由于隧道區地勢陡峻，勘察過程中，在地質調繪和調查的基礎上，對適宜于物探工作的地段采用了物探技術，對地層控制點、重要地質分界線、重大構造和重大物探異常（斷層破碎帶、富水地段）等地段布置鉆探驗證，最后通過多種方法綜合分析，提出了合理的措施和建議。

在焦柳電氣化改造鐵路改建融安站工程地質勘察中，充分搜集與分析研究既有相關資料的基礎上，開展工程地質調繪與水文地質調查，并采用瞬變電磁法和高密度電法兩種物探方法探測巖溶的發育情況與形態特征，對物探異常點采用適量的鉆探孔予以驗證，高效、合理地完成了地質勘察任務，證明在地質勘察中采用多種物探方法與鉆探相結合的手段是方便、快捷、有效的。

4 總結

鐵路工程線長點多，工程類型多，地質條件多變，工程地質勘察難度較大。本文針對鐵路工程地質勘察的特點，結合渝昆高鐵、焦柳電氣化改造以及黃驊港至魯北鐵路專用線等鐵路地質勘察工程為例，闡明了遙感圖像地質解釋、地質調繪、物探、鉆探、原位測試、室內土工試驗勘察方法的相互驗證與補充，達到提高地質勘察資料質量的目的，取得了最佳勘察效果。