探討基礎地質在巖土工程勘察中的應用

李全軍 王浩 李猛

江蘇省巖土工程勘察設計研究院 江蘇 鎮江 212021

巖土工程勘察是在進行工程設計和施工之前，對工程現場地質情況、巖土層工程性質進行一定深度的了解、掌握，從而幫助設計、施工單位更好地認識到所面對的具體地質條件，并據此實現對工程的合理設計，以及增強施工過程的科學性。對基礎地質的分析、研究、應用，可以在進行巖土工程勘察的過程中，目標更明確、方法手段更有針對性，分析的更全面、更符合實際情況，從而增強勘察的效果，達到最終的提高工程項目的建設質量、安全的目標。

1 巖土工程中的基礎地質分析

隨著我國經濟的快速發展，城市化進程的不斷推進，工程建筑得以蓬勃發展，極大地推動了巖土工程勘察技術的進步。在進行巖土工程勘察的時候，水文和氣象條件、巖土地質條件等基礎地質問題都是展開巖土工程勘察的重點，通過歷年的水文資料的分析判斷，能夠為實際的工程開展提供相應的地下水作用、地下水水位、地下水流量、流向等基本信息，從而指導對工程進行相關設計和具體建設方法的規劃；而歷史自然氣候條件則能夠反映地形地貌的形成及演化，同時也提供當前工程進行過程中，大概率的天氣條件、溫度和濕度、降水等信息；巖土地質條件則主要是提供建設區域內的巖層厚度、性質、狀態、地質構造等信息，由此可以看出，基礎地質是巖土工程的根本，是內因，相關單位通過相應階段的勘察，充分的地掌握巖土工程區域內的地質信息，合理的使用，促進工程建設的安全性提升。基礎地質數據是實現巖土工程建設的重要參考依據，在進行基礎地質數據點的獲取時，可以采用野外調查法、歷史比較法、室內試驗和現場試驗及數字研究等傳統地質研究方法。為了保證數據的可靠性，相關單位在進行實際工作的時候，可以根據實際情況進行方法、手段的選取，其目的就是保證獲得的數據的可靠性、真實性、一致性、適用性，避免相關數據與實際的建設需求存在較大的出入。基礎地質勘察所獲得的相關信息，是當前所進行的巖土工程中較為客觀的數據，能夠準確地反映出巖土工程所在地的基本地質情況，是設計、施工單位編制技術方案、施工組織設計的重要依據。

2 巖土工程基礎地質研究方法

2.1 資料的收集、野外調查

在進行巖土工程勘察的時候，由于所涉及的工作內容較多，時間較短，因此對勘察工作的全面展開有著較大的挑戰，為了保證巖土勘察工作的順利、有序展開，需要對工程建設場地進行實地踏勘，全面地了解當地的氣象、水文、地形、地貌、地層、地質露頭、交通環境、人文地理等信息，同時收集周邊管線、埋藏物等資料。早期收集、論證相關資料，編制勘察大綱以指導勘察過程的實施，并保證勘察工作的效率。勘察工作的后期，相關工作人員還需要與已完成的周邊場地的技術資料進行比對，以避免勘察工作之中可能存在的誤差，保證獲取資料的一致性、可靠性和有效性。資料的收集、野外調查是掌握基礎地質情況的必要條件，是基礎地質工作的重要內容之一，需要相關工作人員的高度重視。通過野外調查，能夠有效地對當前巖土工程區域的地形、地貌、地層等進行直觀而清晰的了解，避免巖土勘察過程出現重復和盲目的現象。

2.2 歷史比較法

歷史比較法在巖土勘察中主要是運用“以古論今、論未來法”。根據巖土的歷史成因及其工程性質變化的一般規律，我們來推測人類的工程活動將會產生的地質問題，地質問題又會對工程活動造成何種影響。如：在溝、谷、河塘底部，我們會根據沉積環境來推測其底部會有淤泥、淤泥質土，進一步會推測出其孔隙比會大于1.0，含水量會大于液限，是流塑狀態等等軟土的物理力學性質指標；山坡底腳附近，我們會根據地質成因推測，該區域地層是坡積物堆積或者有殘積物，沉積序列一般是底部顆粒粗大，上部逐漸變細，透水性強等特征，還會推測將有滑坡等地質災害的危險源，對坡底的建構筑物將會產生影響等。該方法在巖土勘察過程中具有特別重要的作用和意義，是我們綜合利用基礎地質知識服務巖土工程的基本方法論。

2.3 室內試驗及現場測試

室內試驗是對勘察現場采集的樣本所做的測試工作，通過測試，相關工作人員和單位在對巖土工程建設區域內的基本地質狀況進行了解的情況下，可以對巖層的物理性質及力學性質有所掌握，需要注意的是，在進行測試工作的時候，相關人員必須按照嚴格的規范進行操作，從而確保得到的指標參數準確，與實際相符合，從而更好的指導設計、施工。試驗測試數據準確的前提是所取的樣本要有代表性，因此在采樣工作完成之后，為了避免巖土樣本在較長的儲存運輸過程之中，發生擾動或變質等現象，相關人員在完成采集后，應當及時、穩妥地將巖土樣本送到實驗室。

基礎地質的現場測試手段主要有地質填圖、坑探、槽探、鉆探及一些相應的物理探測，其中地質鉆探是最重要的，最終的驗證手段。在前期踏勘的基礎上，在場區或沿線地質露頭，進行相應的地質填圖，或依據收集到的地質圖在相關地質構造帶、地層異常部位且易于施行坑探、槽探的地質點進行剖面填圖；野外鉆探是巖土工程勘察之中相對較為復雜的部分也是基礎地質研究方法的最終驗證手段，為了保證鉆探工作進展的順利進行，相關人員要對技術裝備、勘察計劃等進行充分的準備，從而在最大程度上保證野外鉆探過程的順利推進。野外鉆探工作是巖土工程勘察、基礎地質研究的核心部分，相關單位應當針對項目工作性質特點及工作項目的具體需求，嚴格按照PDCA循環實施過程控制，在情況允許的前提之下，加大技術投入，進行知識創新，保障野外工作的有效性、準確性、先進性。

近年來，隨著電子技術的長足進步，物探技術和物探儀器發展迅速，地質雷達、高密度電阻率技術、波速層析成像技術等電法、波法或電磁法綜合物探技術手段也大量用于巖土勘察領域，其從不同角度提供各種信息、綜合野外勘查，相互驗證，可以獲得更為精確的勘察結果。

2.4 數字研究法

數字研究法也就是3S研究法，是三維空間主要研究方法，近年來隨著數字城市的應用普及，該研究方法也被推廣應用到巖土工程勘察領域，GPS的空間定位能夠準確的確定地質點或勘察點位；RS遙感數據的獲得使大量勘察點組成面，區域性、全面性更強，能夠從整體上對勘察區域進行認識；電子技術的進步、移動數據的普及特別是現代的5G技術應用，GIS平臺更容易把我們獲得的巖土勘察數據、信息用可視化來表達，傳送、檢索。勘察信息的收集、基礎地質資料的收集存儲于GIS這個空間數據平臺，通過對這些空間數據的轉換、分析可以更好的為巖土設計、施工提供決策依據。基于3S技術的數字研究法不僅技術措施精確，而且是動態中提供決策依據，在現代巖土勘察中具有不可代替的優勢。

3 巖土工程中的基礎地質作用

3.1 地質作用

巖土工程勘察活動，主要根據工程項目的要求來查明、分析、評價項目場地的地質、環境特征和巖土工程條件。要查明項目場地的地質，就必須了解區域地質作用，查明工程地質條件，將不良地質問題揭露出來，分析存在的地質問題，對項目場地區域做出正確的工程地質評價。構造作用、風化作用、剝蝕、搬運作用、沉積作用和固結成巖作用等是巖土工程中常涉及的基礎地質作用。我們無力改變地質作用的規律，但可以認識和運用這些規律。正確認識其產生的原因機理及其發展規律，這對我們在巖土勘察中的工程地質條件評價，有著極其重大的作用，可使之向有利于工程建設的方向發展，防患于未然。

3.2 勘察過程中的構造作用

構造作用是由地球的內動力作用造成的，構造作用可以使地殼表層發生位置移動，引起地形地貌的變化；還會出現斷裂、褶皺現象，甚至引起地裂縫。地震、巖漿活動和巖石變質等地質作用也是構造作用引起的，構造作用影響的范圍廣，是區域性的變化，巖土勘察項目場地相對構造作用影響的范圍是局部問題，與其緊密聯系的僅僅是由其造成的斷裂帶、地裂縫或地震活動而形成的巖土層的異常，但這些異常影響是十分巨大的，稍有不慎就會造成毀滅性的后果。勘察前期收集區域地質資料，對建設場地進行區域穩定性和建設適宜性進行評價，對構造異常帶采用多種方法手段對比驗證，查明異常給出處理措施和建議。

3.3 風化作用強弱評價

風化作用是在地表環境中，由大氣溫度的變化，水分、氧、生物的作用使礦物和巖石在原地分解，碎裂的作用。是外動力作用，風化作用不能形成特殊地形但可以改變或破壞地形是改變地表形態和沉積物產生的重要因素之一，是形成微地貌的最重要原因。巖土工程勘察主要查明的是淺地表的巖土層的性質，全部涵蓋于風化作用的范圍，風化層的厚度一般不大，大多十多米，已發現的極端情況熱帶地區最厚達1公里。風化層形成有物理風化、化學風化和生物風化三種作用，生物風化是物理風化和化學風化的綜合。風化層一般從上至下風化程度不斷減弱，分為全風化層、強風化層、中風化層、微風化層，一般根據風化破裂程度及強度進行人為劃分。但在花崗巖分布區，由于球狀風化，強風化層中會包含中風化、微風化層。風化層序多變化，在巖土勘察鉆探過程中，要慎重認真區分、準確判斷。

3.4 剝蝕、搬運作用

剝蝕、搬運作用是地表水、地下水、風等的運動過程中對地表巖石和地表形態的破壞和改造作用，如丘陵地區，巖石經風化剝蝕成土丘，高度不斷降低等，風化、剝蝕作用形成的物質堆積于坡腳或更遠的地方這又是搬運作用。在江蘇地區的下蜀黃土經過二次的搬運堆積后，為次生黃土，其工程性質較原生下蜀土發生較大變化。力學性質指標明顯降低，勘察過程中細加區分驗證，準確評價。

3.5 沉積作用和固結成巖作用

沉積作用，是各種被外營力搬運的物質。因營力動能減小，或介質的物化條件發生變化而沉淀、堆積的過程。經過沉積作用形成的松散物質叫沉積物。常見的陸地沉積作用有河流沉積、風力沉積如：長江中下游平原和長江三角洲，河流攜帶大量泥沙流動時，由于流速降低、泥沙逐漸沉積，在河流的中下游常常造成寬廣平坦的沖積平原和三角洲。我國的黃土高原和江蘇的下蜀黃土就是風力沉積的杰作。古氣候強勁的西北風從遙遠的蒙古高原搬來粒粒沙塵，經過上百萬年形成深厚的黃土分布。

4 結語

巖土工程勘察在我國現階段已經得到了較大的發展，隨著巖土工程地質勘察技術程度的越來越成熟，準確的分析評價工程地質狀況越來越受到重視。只有運用多種研究方法和多手段的綜合使用，才能正確反映場地的工程地質條件及巖土體性態。為設計、施工提供依據，更好地服務于工程建設的全過程。