喀斯特地區巖土工程勘察方法分析

錢永晶

居安勘測有限公司，浙江 杭州 311700

1 喀斯特地區巖土工程勘察的特征及原則

1.1 特征

喀斯特地區的地表結構復雜，變化多，還具有較多特殊的地質條件，這給喀斯特地區的巖土工程地質勘察帶來了難度，尤其是探究喀斯特地區地質性狀、居住和建筑的適宜性等問題上，需要深入研究和探討。

1.2 原則

喀斯特地質勘察可分為四個階段：可行性調查、初步調查、詳細調查和施工調查。進行地質勘察時通常不鉆孔，必要時可以安排少量鉆孔。在初步調查階段，應調查物理性能指標異常的部位，以查明喀斯特的基本形態和規模。通過大量的工程實例可知，以下調查方案的布局是合理的：首先堅持工程地質測繪，然后依據具體的調查內容，了解現有的喀斯特地區的場地條件、喀斯特發育狀況和程度，確定喀斯特結構的類型和發展規模，并結合具體的物探方法，開展高效的水文地質檢測試驗。

2 喀斯特巖土工程勘察的方法及選取

2.1 工程地質調繪及測量放線

勘察設計人員要對所勘察的區域進行環境、地質條件及地形地貌的實地調研，同時收集周邊地區的地質勘察所需的相關資料信息，進行整合分類處理。

（1）對所選取的控制點進行分析和復核，分析控制點的數據是否精確，這決定了場地鉆孔點的位置及數量是否合理。

（2）對對應的坐標信息進行復核，控制勘探點的坐標信息，提供優化后的勘探設計標準，抓取對圖紙上呈現的具體勘察信息。電子版的圖紙往往需要多方設計人員、勘察設計人員共同參與調取，以免在勘察設計的過程中發生變更。

（3）鉆孔放線之前，需要及時測量放線，并由甲方蓋章準許，復核后確保無誤再放線施工。

2.2 鉆探

鉆探勘察主要應借助鉆機，鉆向地下結構，并在地層結構中形成圓柱形的鉆孔結構，然后在不同的深度體系下，鉆取鉆孔剖面結構的巖土、水樣等標本，為實驗研究土樣的性質和地下水的賦存情況進行參數統計對比分析。

2.3 物探

在工程地質勘察與調繪的基礎上，合理選取其他勘察方法，應用到各個地質勘察的不同階段，可有效地為喀斯特地區的勘察工作打下堅實的基礎。物探法的使用類型較多，尤其是在喀斯特地區的巖土地質勘察方面，需要充分結合具體的勘察目標和思路對地質勘察的目標和方法進行細化，具體的勘察思路和方法如下。

（1）高密度電法。高密度法以巖土體電性差異為主，對物探方法和內容進行對比分析，這樣能夠充分結合物探思路和方法對具體的電場信息進行優化，并結合具體的傳導信息促使物探方法符合設計的根本需求。從具體的應用上看，可以對巖洞、土洞的土體結構大小、位置等參數進行分類和分布分析；而從勘察的具體要求看，需要依據喀斯特地區的巖土工程具體類型，較為直觀可靠地觀察具體的異常部位或者結構，這樣能夠促進施工過程和施工流程的便利化。

（2）地質雷達法。地質雷達法又被稱為探地雷達法，主要是借助電磁波的基礎特性，發射天線進行定向電磁波發射，再結合反饋信息，實現對喀斯特地區地質情況的勘察。喀斯特地區的地質情況相對復雜，加上反射波電信號系統傳遞的過程中會產生干擾，導致信號重疊，因此易產生誤差。

（3）淺層地震法。地震勘探是一種通過研究地下地震中人工地震源引起的地震波傳播規律來解決地質問題的地球物理勘探方法。在淺層地震勘探中，可利用地震波CT層析成像技術、跨孔超聲層析成像技術、瑞利波法等，適用范圍廣、精度高、可靠性強、制圖直觀、外部干擾小，可以反映和區分喀斯特溶洞的大小。而且，這種勘探方法比以前的勘探方法勘探的深度更深，可以在60m的地下進行勘探，但是數據采集和計算的工作量比較大，對測量師的技術要求也比較高。

（4）管波法。該方法是一種高精度的勘探方法，可以準確確定地下洞室的埋深和斷面。管波探測具有分辨率高、直接探測直徑大于30cm的孔的能力。從優勢上看，清晰直觀、便于解釋和分析，施工便利性更強，因此在鉆探施工的過程中其具有重要的應用意義。

結合以上四種地球物理勘探的方法，可應用于具體的喀斯特地區，具體的調查信息表如表1所示。

表1 喀斯特地區物探方法選擇統計表

3 提高喀斯特地區巖土工程勘察質量的措施

3.1 鉆探

（1）完善鉆探施工方案。鉆探方法較多，如沖洗法、沖擊和取巖芯法等，不同的鉆探工藝，其鉆探方法有所差異，因此在具體的勘察施工過程中需要根據具體的地形地貌情況進行科學合理的鉆探施工，并制訂嚴格合理的工程勘察設計方案，確保勘察結果的準確性。

（2）加強場地處理。喀斯特地區地形地貌結構較為復雜，且地形結構存在凹凸不平的現象，施工會影響整個地形結構的穩定性，因此要對施工區域的土地平整程度和鉆機結構的穩定性進行分析，固定鉆機。

（3）優化鉆機工藝與設施。①為了提高鉆井巖心率，應根據一般地質條件和勘探技術正確選擇巖心方法和工具。在斷層和破裂的巖石中，應使用專用的反向單管和雙管鉆機以確保取芯率。②減小孔深誤差，校正孔深，測量鉆頭尺寸；應定期校準經常使用的精密儀器。

3.2 物探

（1）保證測網的敷設精度。①測網的密度。要科學合理地開展測網密度的檢測，并結合測網的密度盡可能地測量出所探測對象的基本走向。②在物探勘察作業過程中，若測區的面積相對較小，遇到異常情況時，針對性的勘察技術解釋難度大；但是如果要求具體的測區面積較大，且要將各個異常的區域內容和區域關系顯示出來，施工技術人員就很容易做出相關的判斷，并對測區面積過大的情況和具體的工作成本進行分析，這樣就能夠結合經濟合理的設計原則，促進物探設計方案和勘察設計技術的有效實施。

（2）保證數據的準確性。物探通常采用先進的探測技術和定位技術，特別要注意保證觀測數據的準確性；觀察重復數據時要避免意外錯誤；在野外作業中，要選用精密儀器來提高室內計算的準確性。不同的勘探方法也有不同的觀測進度，因此有必要根據實際的勘探方法有效地校正勘探過程或地形，以提高數據的準確性。

（3）確保圖紙的準確性。地球物理勘探方法的最終結果通常由效果圖反映出來，因此效果圖的準確性也與整個勘探項目的質量有關。坐標線和比例尺必須與現場觀測數據一致，參數的選擇應能客觀地反映地球物理勘探的結果和喀斯特地區的實際地質特征。

4 結論

綜上所述，就喀斯特地區的地質勘察工作而言，第一手的勘察信息資料最為關鍵，不僅是撰寫調研報告的基礎，也是提高調研報告精準度的關鍵。在實際的勘察過程中，單一的勘察方法已經不能滿足復雜喀斯特地區勘察的需求，要引進新型勘察技術和方法，從而強化復雜喀斯特地區巖土工程勘察的具體效果。