浅析多种勘探方法在复杂场地中的应用

2018-02-17宋旭

西部探矿工程 2018年3期

宋旭

（贵州有色地质工程勘察公司，贵州贵阳550005）

随着我国建筑行业中大盘时代的兴起，有些传统的东西被颠覆了，人们更多地去追求它的商品属性，而忽视了它本身应有的价值体系。就我国勘察工作而言，传统的勘察模式早已脱节，勘探市场鱼目混珠，相互压价，层层转包、分包等违规违法现象屡见不鲜。国家制定的收费标准很难派上用场，市场上流行按钻探进尺计价的方式，勘察手段单一，忽视其它勘探手段的综合利用，勘察工作不到位，导致时有工程质量和安全事故的发生。甚至有些人误认为，勘察仅是“打点孔”、“走过场”而已，没什么技术和作用。因此，作为一个地质工作者，有责任和义务，通过各种形式了解勘察工作，劝诫人们、呼吁社会、谏言国家，整顿建筑勘察市场，加强勘察从业人员的专业技术和职业道德教育，及时消除种种时弊，使建筑工程得以健康有序的发展。

1 工程概况

某建筑工程，位于矿区附近山体斜坡上，项目总投资37678.76万元，用地面积102420.52m2,建筑物占地面积23888.96m2。主要建筑物高5层29m，钢筋砼框架结构，最大荷重11000kN，对变形要求严格，桩基，岩土工程勘察等级为甲级[1]。

2 地质条件

（1）地形、地貌条件：建设场地属溶蚀—剥蚀残丘沟谷地貌。场地发育2条冲沟，北面一条由北东至西的冲沟，长约450m,宽18～56m；南面一条由南东至西的冲沟，长约520m,宽5～61m。场地总体南东高，北西低，其原始地貌标高1260～1305m之间，相对高差45m。经人工场坪后，地形平坦，相对高差不足2m。

（2）地质构造条件：场区位于一南北构造带上的一背斜南端，节理裂隙发育。场地内有2条断层（F27、F28）通过，岩石破碎，地质构造较复杂。

（3）地层岩性：场地出露地层由上至下为：①回填土：层厚0.5～26.4m，分2次回填，第一次为2008年弃土堆填，其物质成分有粘土、碎块石及砂等，自然堆积，厚薄不均匀，结构松散；第二次为本项目场平时人工回填，回填时已分层碾压密实，以中风化白云岩块石、碎石、砂为主，夹少量黄褐红色粘土，均匀性差，稍密—密实。②红粘土层：残坡积型，褐黄色，土质均匀致密，网状裂隙发育，局部含母岩风化残块及铁锰质氧化物，不连续，厚度变化大，呈硬—软塑状态。③白云岩：中厚—块状构造，细粒结构，节理裂隙发育，差异风化严重，基岩面起伏大。强风化层易钻进，岩芯多呈砂状，属极破碎的极软岩，厚度一般在3.0m内。中风化白云岩，岩体破碎，晶洞及豆状溶孔发育。钻探中易垮孔、掉块、卡钻、埋钻，岩芯多呈砂状、饼状，少量柱状。结合面差，层状结构，为破碎的较软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级。

（4）水文地质条件：场区为地表水与地下水分水岭部位，地表水由东向西流，距场地西侧3km的小河为区域性的排水基准面，高差约250m，属乌江水系。场区东侧冲沟内有一泉点，出露高程为1357m，流量为0.5～3.5L/s。场区地下水主要靠大气降雨补给，受季节影响大，其类型主要有孔隙水、裂隙水和岩溶水。

（5）不良地质现象：场地不良地质作用主要为岩溶、古滑坡、采矿坑道、崩（滑）塌体。场地基岩面起伏大，最大相差28m，以溶沟、溶槽为主要特征。岩体内溶孔、溶蚀裂隙和溶洞发育，洞高0.5～3.3m，部分呈串珠状。场地东侧山体存在一古滑坡体，曾在1973年7月滑动过。场地及其附件存在3个采矿坑道，4个崩（滑）塌体。

3 勘探方法

本项目为详细勘察阶段，其目的满足施工图设计要求。采取一定的勘探手段，查清场地工程地质条件，对场地工程地质条件进行定性或定量分析与评价，提供设计所需的岩土物理力学参数，编制满足施工图设计所需的勘察成果报告。由于场地地质情况十分复杂：①岩土种类多，分布极不均匀，物理力学性质差异大；②场地附近存古滑坡体；③场地内有断层通过；④场地存在岩溶、采空区、危岩崩塌体等不良地质现象。加之，建筑物荷载大，对变形要求严格。针对这样一个复杂的地质环境和建筑特征，若采取单一的钻探手段，显然不能满足规范及设计要求。因此，必须采取多种勘探手段，进行综合勘察、分析和评价，才能达到勘察目的。

（1）工程地质调绘：地质调绘是工程地质测绘与调查的简称，其目的在于查明拟建场地的地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件、不良地质现象及工程活动对场地稳定性的影响等，为确定勘探、测试工作及对场地进行工程地质分区与评价提供依据。本项目采用1∶1000的工程地质调绘，查明了场地地形、地貌特征；地层岩性及岩石风化程度；地质构造、岩体结构、结构面的现状和发育特征。特别是F27、F28两条断层和3组裂隙的性质，构造活动的形迹及其与地震活动的关系；查明了场地地下水类型、补给来源、排泄条件，含水层的岩性特征、埋藏深度、水位变化及其与地表水体的关系；查明场地古滑坡、滑塌体、采矿坑道等不良地质现象的形成、分布、形态、规模、发育程度及其对本工程的影响。

（2）工程钻探：钻探是一种古老的勘探方法，也是最常见、最广泛、最有效的一种勘探手段。在建筑基础勘察中，用钻机按一定设计角度和方向进行钻孔，通过钻孔采取的岩芯、岩屑或在孔内下入测试仪器，以探查地下岩层结构。主要进行场地地层鉴别、岩性判定；查明土层的性质、成因、状态、厚度变化及分布规律和岩溶发育特征、基岩面起伏变化、岩体的完整程度、岩体的风化程度；利用钻孔进行取岩、土、水样测试，确定岩土的物理力学性质；利用钻孔进行孔内水位观测及声波测试。绘制钻孔柱状图和工程地质剖面图。

（3）高密度电法：高密度电法是以岩土体的电性差异为基础的一种有效的综合物探方法，是岩溶调查中的重要手段，具点距小、数据采集密度大、能直接反映基岩起伏状态和断裂构造的发育情况[3]。场地基岩为白云岩，为可溶性碳酸盐岩，岩溶发育。现场采用E60C型高密度电法工作站进行作业，查明场地岩溶发育的空间分布情况，为地基基础持力层的选择提供可靠数据；推测古滑坡覆盖层厚度及岩土分界面，对古滑坡体的稳定性进行计算、分析和评价。查明了采矿坑道的具体位置及规模。

（4）探槽：探槽也是一种勘探手段，适用于浅部覆盖层的揭露。主要用于了解地质构造线、断裂破碎带的宽度、地层、岩性分界线、岩脉宽度及延伸方向等。在场地南侧和北侧各布置开挖探槽1条，探明F27断层通过场地的具体位置及断层破碎带情况。

（5）触探：触探是一种勘探方法，也是一种测试手段，利用它可以间接地确定地基土的物理力学性质、天然地基和桩基的承载力。场地大部分地段为填土，采用圆锥仪超重型动力触探试验，查明了场地填土层的密实度和均匀性，评价地基土承载力、估算填土层的强度和变形参数等。

（6）剪切波测试：剪切波测试是一种探测覆盖层的有效手段，利用直达波的原理，由震源产生剪切波，根据波传播的距离和走时计算出场地的波速，计算地基的动剪切弹性模量、动剪变模量和动泊松比；判别场地土的类型和建筑场地类别；进行地基土的地震反应计算分析等。本项目通过剪切波测试，查明了场地回填土层厚度、均匀性及场地土的类型，对正确评价场地填土提供地质参数。

（7）取样及测试：为获取建筑场地岩土物理力学指标，现场采岩样进行岩石单轴饱和抗压强度试验和岩石直剪试验；现场取原状土样进行土工试验和土的腐蚀性试验；现场取水样进行水质分析和水腐蚀性评价。

（8）声波测试：岩体声波测试技术是工程地质定量化研究的强有手段，利用声源激发的弹性波在岩（土）体的传播情况，借以研究岩（土）体的物理力学性质和构造特征。应用效果良好，具有广阔的发展前景。本项目采用RSM-SY5N型声波测试仪进行单孔岩体纵波波速测试，测出了场地基岩完整性及风化程度的划分，为评价场地岩体指标提供了地质依据。

（9）地脉动测试：地脉动主要测定自然振源引起的振幅为10-6～10-7m、频率为0.5～20Hz的微振动波群的一种测试手段[2]。本场地选择3个点进行地微振测试，测定场地卓越周期，为了解场地土的动态变化特征、为拟建工程抗震设计提供依据。

（10）现场载荷试验：现场载荷试验是一种获得地基承载力参数最直接的、客观的有效方法。不仅可以获得地基承载力参数，还可以利用地基沉降的弹性力学公式来反算岩土的变形模量。本项目为充分挖掘地基潜力，在场地选择3个点有代表性的地段进行基岩载荷试验，提高了地基承载力，为设计提供地基承载力准确参数。

（11）钻孔水位观测：为了测定场地地下水位，对所施工的每个钻孔进行水位量测。

4 多种勘探方法的必要性

本项目地质情况十分复杂，采取了十余种勘探手段，查清了场地的各种工程地质问题，为设计提供了详实、全面的岩土技术参数，达到了勘察目的。显然，如果仅仅采取某一种或几种勘探手段，无疑是不能完全查清场地中存在的诸多地质问题的，就不能满足设计和规范的要求。但是，为使本项目能顺利通过国家有关机构审查，勘察者可能编制假资料，蒙混过关，这是一种常见的现象。由此，就可能造成所提岩土指标与实际相差甚大，偏于保守或危险，造成一定的经济损失，或者酿成工程质量事故或安全事故。因此，对于一些复杂的建筑场地，必须严格按照国家现行有关规范要求，合理布置勘探手段，进行综合勘察与评价。