巖土勘察技術(shù)在復(fù)雜地形地質(zhì)條件的運(yùn)用研究

中國(guó)公路工程咨詢集團(tuán)有限公司，北京 100097

1 工程概況

串絲互通工程滑坡位于昭通市鹽津縣普洱鎮(zhèn)串絲村，地處剝蝕中低山坡麓地段，山坡坡向約為190°，斜坡段頂部多為旱地，兩側(cè)植被發(fā)育，該工程滑坡所在斜坡體中上部零星分布有民居，均已拆遷，后緣分布兩棟近期新蓋多層民宅，其他路段局部為施工填土覆蓋。原設(shè)計(jì)ZK1+800～ZK1+900段為深挖路基，左側(cè)共設(shè)有3級(jí)坡，最大邊坡高度約為35m，位于ZK1+800處。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果判斷，該失穩(wěn)斜坡屬于工程滑坡，滑坡范圍上緣以村間道路附近發(fā)育裂縫為界，前緣位于開挖面坡腳，目前已被反壓土體掩蓋，未見明顯剪出口，其邊界平面形態(tài)總體呈不規(guī)則楔形，滑坡地段有施工便道和村間道路通過，交通條件較好。

2 巖土勘察技術(shù)的具體運(yùn)用

為做好該工程的巖土勘察工作，勘察人員首先對(duì)實(shí)地進(jìn)行了考察，綜合采用工程地質(zhì)測(cè)繪、鉆探及室內(nèi)常規(guī)物理力學(xué)試驗(yàn)等綜合勘探手段，對(duì)該滑坡工程進(jìn)行了詳細(xì)的工程地質(zhì)勘察工作。勘察思路如圖1所示。

圖1 勘察思路

2.1 地質(zhì)測(cè)繪技術(shù)

在巖土勘察工作前期，利用地質(zhì)測(cè)繪可以了解勘察區(qū)域的地質(zhì)條件，發(fā)現(xiàn)相關(guān)地質(zhì)問題，從而為后續(xù)的勘察工作和室內(nèi)試驗(yàn)提供資料和先行經(jīng)驗(yàn)。一般工程地質(zhì)測(cè)繪工作主要分三個(gè)階段進(jìn)行：準(zhǔn)備工作、野外測(cè)繪及內(nèi)業(yè)整理。基于目前的勘察技術(shù)，勘察者應(yīng)根據(jù)要求深化地質(zhì)測(cè)繪技術(shù)的重點(diǎn)，從而保證在相應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用中，為實(shí)施復(fù)雜地質(zhì)條件調(diào)查工作中的關(guān)鍵點(diǎn)控制打下基礎(chǔ)[1]。

由于該工程地勢(shì)險(xiǎn)要且地理位置復(fù)雜，因此運(yùn)用地質(zhì)測(cè)繪技術(shù)，可以讓工程人員全面有效地分析和評(píng)估施工場(chǎng)地的地形、地質(zhì)條件，從而更好地了解巖土的性質(zhì)、類型、成分、地質(zhì)變化、巖層風(fēng)化等基本特點(diǎn)。

2.2 原位測(cè)試技術(shù)

原位測(cè)試是在原位狀態(tài)和應(yīng)力條件下對(duì)巖土性質(zhì)進(jìn)行的測(cè)試。常用的原位測(cè)試方法包括荷載試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、波速測(cè)試、靜力觸探以及動(dòng)力觸探實(shí)驗(yàn)等。原位測(cè)試的優(yōu)勢(shì)在于可以不擾動(dòng)土樣測(cè)定其有關(guān)工程力學(xué)性質(zhì)，避免測(cè)試過程中應(yīng)力釋放對(duì)結(jié)果造成的影響。但是，原位測(cè)試的各種方法往往會(huì)受到測(cè)驗(yàn)條件和理論限制，部分理論建立在統(tǒng)計(jì)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)上，并且影響原位測(cè)試的因素通常都較復(fù)雜，導(dǎo)致對(duì)測(cè)試結(jié)果的判定有一定的困難。

該工程采用了原位測(cè)試技術(shù)，根據(jù)地質(zhì)調(diào)繪結(jié)果可知，共采用動(dòng)力觸探實(shí)驗(yàn)29次，對(duì)巖土進(jìn)行了深入分析。

2.3 巖層鉆探技術(shù)

在復(fù)雜地形地質(zhì)條件下，巖層鉆探技術(shù)的運(yùn)用更為廣泛。巖層鉆探技術(shù)是指利用專業(yè)機(jī)械如車裝鉆機(jī)對(duì)巖層進(jìn)行采樣及分析。其中，需要注意以下四個(gè)方面：（1）選擇合適的鉆探機(jī)械和鉆探技術(shù)，可以全面清晰地了解巖層的水平及垂直方向的變化。（2）鉆探過程一般使用泥漿護(hù)巖，回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，并應(yīng)保證一定的采芯率。（3）對(duì)于不同的巖土類型，采芯率也不盡相同。對(duì)于砂土層的巖芯，應(yīng)保證75%以上的采芯率；而對(duì)于黏性土層的巖芯，其采芯率應(yīng)達(dá)到90%以上。（4）應(yīng)完整地記錄各個(gè)土層兩個(gè)方向所產(chǎn)生的變化，以便更清楚地了解巖土土層分布、變化和相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定。在該工程中，利用泥壁護(hù)漿鉆進(jìn)的方法對(duì)7個(gè)孔進(jìn)行了鉆探。

2.4 室內(nèi)測(cè)驗(yàn)技術(shù)

室內(nèi)測(cè)驗(yàn)技術(shù)是復(fù)雜地形地質(zhì)條件下勘察技術(shù)的重要組成部分，內(nèi)容主要包括測(cè)定和分析土層的物理性質(zhì)和土的力學(xué)、動(dòng)力學(xué)性質(zhì)、土層水雜質(zhì)等。在保證測(cè)試有效的前提下，室內(nèi)測(cè)驗(yàn)技術(shù)可以模擬各種可能出現(xiàn)在施工過程中的問題，并以此對(duì)整個(gè)巖土工程進(jìn)行評(píng)估和分級(jí)。

然而，在實(shí)際工程中，勘察設(shè)計(jì)人員普遍存在對(duì)室內(nèi)測(cè)驗(yàn)的重視程度不夠的問題，且在現(xiàn)場(chǎng)勘探和取樣過程中也發(fā)現(xiàn)許多問題，這將直接影響室內(nèi)測(cè)驗(yàn)結(jié)果的精度，造成測(cè)驗(yàn)結(jié)果與工程實(shí)際往往存在較大的偏差，不利于后續(xù)工程設(shè)計(jì)施工的順利開展。

該工程地質(zhì)勘察完成實(shí)物工作量如表1所示。

表1 工程地質(zhì)勘察完成實(shí)物工作量統(tǒng)計(jì)表

通過地質(zhì)調(diào)整和勘探數(shù)據(jù)分析，該區(qū)下伏基巖主要為粉砂巖、砂巖以及泥巖等，其中，強(qiáng)風(fēng)化巖節(jié)理裂隙發(fā)育，遇水易軟化崩解，中風(fēng)化巖節(jié)理裂隙不發(fā)育。此次勘察鉆孔揭露滑坡區(qū)中風(fēng)化巖體較完整，穩(wěn)定性較好，未見滑動(dòng)跡象。同時(shí)，確定了滑坡垂向地層特征，并對(duì)滑坡穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，得出了如下結(jié)論。

（1）該工程在旱季少雨季節(jié)時(shí)，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

（2）集中降雨季節(jié)、暴雨?duì)顟B(tài)、遇地震及上部堆載、施工方法不當(dāng)以及其他不利因素影響，均可能導(dǎo)致滑坡進(jìn)一步失穩(wěn)下滑，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

3 勘察技術(shù)存在的問題與提升要點(diǎn)

3.1 勘察技術(shù)存在的問題

（1）缺乏有效的前期資料。正式勘察工作前的準(zhǔn)備工作，如搜集勘察點(diǎn)的相關(guān)資料，可以為后續(xù)的勘察工作提供參考。在實(shí)際工程中，許多位于復(fù)雜地形地質(zhì)條件下的城市發(fā)展或工程建設(shè)仍然有待提升，相關(guān)部門和管理人員不重視巖土勘察，因此缺乏詳細(xì)的巖土勘察資料，導(dǎo)致后續(xù)施工沒有可以參考的相關(guān)巖土勘察資料，提高了勘察難度，對(duì)勘察結(jié)果也存在一定的影響[2]。

（2）不重視勘察技術(shù)。復(fù)雜地地質(zhì)條件下常用的勘察技術(shù)，如地質(zhì)測(cè)繪和原位測(cè)試等，要求勘察人員做好前期準(zhǔn)備工作，如充分了解勘察地區(qū)的地形地貌等，針對(duì)不同地形地質(zhì)條件設(shè)計(jì)合適的勘察作業(yè)步驟，這些工作繁重，環(huán)節(jié)較多，不嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)勘察作業(yè)則無法得到準(zhǔn)確、真實(shí)的結(jié)果，從而無法保證工程質(zhì)量。

3.2 技術(shù)提升要點(diǎn)

（1）合理勘察取樣。①對(duì)于復(fù)雜地形地質(zhì)條件下的巖土勘察，需要特別注意勘察取樣的合理性。②合理的取樣策略能極大地增加勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。③對(duì)于不同的結(jié)構(gòu)形式和基礎(chǔ)類型，勘察深度及間距也不盡相同。④對(duì)于不同土質(zhì)條件，其勘探深度也不相同：當(dāng)土質(zhì)較好、地基承載力較高、基礎(chǔ)埋置深度較淺時(shí)，即可選擇較淺的勘探孔；而對(duì)于地形地質(zhì)條件復(fù)雜、土質(zhì)較差、存在嚴(yán)重的地基沉降時(shí)，即需要加深勘探孔的深度。⑤具體的勘探深度應(yīng)視實(shí)際土質(zhì)情況而定。⑥對(duì)于不同的地形地質(zhì)條件，勘探密度，即探點(diǎn)之間的距離也應(yīng)相應(yīng)調(diào)整。⑦位于復(fù)雜地形地質(zhì)的勘察區(qū)域應(yīng)適當(dāng)加密勘探點(diǎn)，以保證勘探作業(yè)的準(zhǔn)確性和有效性。

（2）提高地質(zhì)測(cè)繪技術(shù)。處于復(fù)雜地形地質(zhì)的勘察區(qū)域，使用傳統(tǒng)的地質(zhì)測(cè)繪技術(shù)往往不能得到精確有效的結(jié)果，這極大地限制了勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性。隨著新技術(shù)（如RS技術(shù)、GPS技術(shù)、無人機(jī)技術(shù)等）的發(fā)展，勘察人員可以借助這些新型技術(shù)來極大提高復(fù)雜地形地質(zhì)條件下的地質(zhì)測(cè)繪精度。

（3）創(chuàng)新勘察技術(shù)。對(duì)于復(fù)雜地形地質(zhì)區(qū)域的巖土工程勘察作業(yè)而言，創(chuàng)新勘察技術(shù)是非常重要的。例如，為了避免勘探點(diǎn)選擇出現(xiàn)較大的隨機(jī)性，可以采用克里格法，該方法計(jì)算結(jié)果較為準(zhǔn)確可信，已經(jīng)被越來越多地運(yùn)用于勘察工作。同時(shí)，勘察人員使用回歸分析的方法，可以更準(zhǔn)確評(píng)估地基承載力特征。另外，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)勘察資料和數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，可以大幅度提高勘測(cè)效率，減少工作量。

上述勘察技術(shù)的創(chuàng)新不僅可以明顯提升勘察結(jié)果的準(zhǔn)確度，還可以避免人為因素對(duì)結(jié)果造成的不利影響。

4 結(jié)束語(yǔ)

復(fù)雜地形地質(zhì)條件下的巖土勘察對(duì)勘察技術(shù)和勘察人員能力都有很高的要求。對(duì)此，施工單位必須不斷創(chuàng)新勘察技術(shù)，提升勘察手段，提高勘察人員從業(yè)能力和素質(zhì)，從而更好地在復(fù)雜地形地質(zhì)條件下完成勘察任務(wù)，確保后續(xù)設(shè)計(jì)施工任務(wù)的正常進(jìn)行，為工程建設(shè)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。