灰岩地区复杂地质的岩土工程勘察措施

张 毅 房 明

(1.广东省建筑设计研究院，广东 广州 510010;2.广东商学院，广东 广州 510320)

1 概述

石灰岩地区，尤其是在溶沟、溶槽［1-3］等相对封闭且地下水丰富的低洼地带，在靠近岩面附近易形成软塑，甚至流塑状态的灰岩残积土;同时在岩溶发育的地带易形成蜂窝状、串珠状小溶洞。这些复杂地质条件严重影响了岩土工程勘察的准确性。

为此，本文首先分析了灰岩残积土和溶蚀灰岩的特征，在此基础上提出了这两种特殊地层对于岩土工程勘察的影响、鉴别中应注意的问题及解决措施。

2 灰岩残积土

2.1 灰岩残积土特征

由灰岩风化残积而成的残积土，在形成过程中往往因堆积搬运作用和地表水、地下水的浸泡、溶蚀作用，而产生上部残积土较硬(往往呈可塑、硬塑状态)，而靠近岩面部分的残积土，含水量较大，多呈软塑状态，甚至流塑状态。尤其是在溶沟、溶槽等相对封闭且地下水丰富的低洼地带。

同时灰岩残积土中往往含有大量的灰岩碎屑和岩块，且砾径大小分布无规律。

因此在对靠近岩面部分残积土进行标贯试验时得到的数值往往偏高，若该钻孔为鉴别孔未取土样，并且野外气候炎热干燥，常被误判为可塑、硬塑、全风化、强风化状态。

2.2 工程实例

如图1所示为广州某灰岩地区岩土工程勘察土芯照片，上部残积土为可塑状态，在靠近岩面附近7 m范围内，灰岩残积土多呈软塑状态，钻机干钻可钻进，但实际标贯击数7击(含灰岩碎屑和岩块造成)，因为该孔是鉴别孔，因此现场地质人员根据钻进情况和岩芯现场状态判定该层土为软塑土，局部可塑，是正确的。

图1 广州某工程勘察土芯照片

2.3 对实际勘察的影响及措施

针对灰岩残积土的特点，在实际勘察中，地质人员应根据实际勘察中钻机钻进的速度、难易程度判断土的软硬程度，并应结合标贯试验，同时地质人员应第一时间对土芯和标贯芯进行甄别，进一步判断土的软硬程度和塑性以及灰岩碎屑或岩块在整个土层中的大致含量。在此基础上，现场勘探中可适当增加干钻，并取原状土样，结合室内试验得出最终结论。

3 溶蚀灰岩

3.1 溶蚀灰岩特征

灰岩由于其可溶性，因此在地下水丰富的灰岩区域，灰岩长期在地下水的作用下，其溶洞、土洞呈现无规律性和复杂性，并且岩石溶蚀的程度亦呈现无规律性。

在实际勘察中，在钻探进入岩层后，可能会出现灰岩因溶蚀造成的蜂窝状小溶洞，其示意图如图2所示。此时用常规泥浆护壁钻探方法钻进时钻机不掉钻，并且漏水，甚至不返水，钻出的岩芯常呈现碎块、块状和少量短柱状。这一现象易造成将该层按常规判别方法笼统地判为强风化、中风化岩，这是不合理的。

图2 蜂窝状溶洞示意图

3.2 对实际勘察的影响及措施

针对上述情况，并根据以往经验，实际勘察中当出现上述溶蚀灰岩情况时，常表现为以下四个特征:

1)钻机钻进时钻孔漏水，甚至不返水。

2)钻机钻进缓慢，合金钻头无法钻进，金刚石钻头钻进时出现顶钻、跳钻和卡钻，并且连续或间断发出频率较高的“嘎啦、嘎啦”声响，高速钻机只能用低速一挡钻进，油压加压较小。

3)钻进速度不均匀，偶尔出现1 cm～3 cm钻进较快，不掉钻;整个地层常出现10 cm～50 cm溶洞，1 m以上溶洞较少。

4)岩芯较破碎，多呈碎块和块状，少量短柱状，溶蚀痕迹明显，溶蚀较强烈，可见半边溶洞和蜂窝状溶蚀，取芯率较低，岩芯磨损较严重。例如，广州某灰岩地区岩土工程勘察岩芯照片，如图3所示。

因此若遇到溶蚀灰岩情况，地质人员应认真勘察，根据钻机钻进情况和岩芯做出鉴别，亦可参考本文上述四点特征。同时灰岩可不评价其风化程度，地质资料中对于灰岩的描述应着重于破碎程度、溶蚀程度、溶洞发育程度、完整程度，进而对其物理力学指标作出评价，而不仅仅判别其风化程度。

除此之外，在条件允许的情况下应采用其他勘察手段进一步查明地层情况，例如:高密度电法［4］、高密度电阻率法、地震映像法、多道瞬态瑞雷面波法等方法［5］。

图3 广州某工程勘察岩芯照片

4 结语

本文通过分析灰岩地区两种复杂地层，即软塑状态灰岩残积土和溶蚀灰岩的特征，研究了以上两种地层对实际岩土工程勘察的影响、鉴别时应注意的问题及相应措施，研究结果对于灰岩地区的岩土工程勘察工作具有一定的指导作用和实际意义。

［1］常士骠，张苏民.工程地质手册［M］.第4版.北京:中国建筑工业出版社，2007.

［2］李爱民.灰岩地区复杂地质条件对大型电厂桩基的影响及相应措施［J］.施工技术，2008，37(1):34-36.

［3］冼 林.冲孔灌注桩在灰岩地区高层建筑地基中的应用［J］.西部探矿工程，2007(2):20-21，25.

［4］姚道平，张艺峰，郑韶鹏.高密度电法在灰岩地区勘察中的应用［J］.工程地球物理学报，2008，5(4):449-452.

［5］赵卫楚，熊章强，曾茂宗，等.综合物探在厦成高速岩溶地质调查中的应用［J］.勘探地球物理进展，2008，31(2):154-157.