探讨基础地质在岩土工程勘察中的应用

2019-02-20李全军王浩李猛

城市建设理论研究（电子版） 2019年16期

李全军王浩李猛

江苏省岩土工程勘察设计研究院江苏镇江 212021

岩土工程勘察是在进行工程设计和施工之前，对工程现场地质情况、岩土层工程性质进行一定深度的了解、掌握，从而帮助设计、施工单位更好地认识到所面对的具体地质条件，并据此实现对工程的合理设计，以及增强施工过程的科学性。对基础地质的分析、研究、应用，可以在进行岩土工程勘察的过程中，目标更明确、方法手段更有针对性，分析的更全面、更符合实际情况，从而增强勘察的效果，达到最终的提高工程项目的建设质量、安全的目标。

1 岩土工程中的基础地质分析

随着我国经济的快速发展，城市化进程的不断推进，工程建筑得以蓬勃发展，极大地推动了岩土工程勘察技术的进步。在进行岩土工程勘察的时候，水文和气象条件、岩土地质条件等基础地质问题都是展开岩土工程勘察的重点，通过历年的水文资料的分析判断，能够为实际的工程开展提供相应的地下水作用、地下水水位、地下水流量、流向等基本信息，从而指导对工程进行相关设计和具体建设方法的规划；而历史自然气候条件则能够反映地形地貌的形成及演化，同时也提供当前工程进行过程中，大概率的天气条件、温度和湿度、降水等信息；岩土地质条件则主要是提供建设区域内的岩层厚度、性质、状态、地质构造等信息，由此可以看出，基础地质是岩土工程的根本，是内因，相关单位通过相应阶段的勘察，充分的地掌握岩土工程区域内的地质信息，合理的使用，促进工程建设的安全性提升。基础地质数据是实现岩土工程建设的重要参考依据，在进行基础地质数据点的获取时，可以采用野外调查法、历史比较法、室内试验和现场试验及数字研究等传统地质研究方法。为了保证数据的可靠性，相关单位在进行实际工作的时候，可以根据实际情况进行方法、手段的选取，其目的就是保证获得的数据的可靠性、真实性、一致性、适用性，避免相关数据与实际的建设需求存在较大的出入。基础地质勘察所获得的相关信息，是当前所进行的岩土工程中较为客观的数据，能够准确地反映出岩土工程所在地的基本地质情况，是设计、施工单位编制技术方案、施工组织设计的重要依据。

2 岩土工程基础地质研究方法

2.1 资料的收集、野外调查

在进行岩土工程勘察的时候，由于所涉及的工作内容较多，时间较短，因此对勘察工作的全面展开有着较大的挑战，为了保证岩土勘察工作的顺利、有序展开，需要对工程建设场地进行实地踏勘，全面地了解当地的气象、水文、地形、地貌、地层、地质露头、交通环境、人文地理等信息，同时收集周边管线、埋藏物等资料。早期收集、论证相关资料，编制勘察大纲以指导勘察过程的实施，并保证勘察工作的效率。勘察工作的后期，相关工作人员还需要与已完成的周边场地的技术资料进行比对，以避免勘察工作之中可能存在的误差，保证获取资料的一致性、可靠性和有效性。资料的收集、野外调查是掌握基础地质情况的必要条件，是基础地质工作的重要内容之一，需要相关工作人员的高度重视。通过野外调查，能够有效地对当前岩土工程区域的地形、地貌、地层等进行直观而清晰的了解，避免岩土勘察过程出现重复和盲目的现象。

2.2 历史比较法

历史比较法在岩土勘察中主要是运用“以古论今、论未来法”。根据岩土的历史成因及其工程性质变化的一般规律，我们来推测人类的工程活动将会产生的地质问题，地质问题又会对工程活动造成何种影响。如：在沟、谷、河塘底部，我们会根据沉积环境来推测其底部会有淤泥、淤泥质土，进一步会推测出其孔隙比会大于1.0，含水量会大于液限，是流塑状态等等软土的物理力学性质指标；山坡底脚附近，我们会根据地质成因推测，该区域地层是坡积物堆积或者有残积物，沉积序列一般是底部颗粒粗大，上部逐渐变细，透水性强等特征，还会推测将有滑坡等地质灾害的危险源，对坡底的建构筑物将会产生影响等。该方法在岩土勘察过程中具有特别重要的作用和意义，是我们综合利用基础地质知识服务岩土工程的基本方法论。

2.3 室内试验及现场测试

室内试验是对勘察现场采集的样本所做的测试工作，通过测试，相关工作人员和单位在对岩土工程建设区域内的基本地质状况进行了解的情况下，可以对岩层的物理性质及力学性质有所掌握，需要注意的是，在进行测试工作的时候，相关人员必须按照严格的规范进行操作，从而确保得到的指标参数准确，与实际相符合，从而更好的指导设计、施工。试验测试数据准确的前提是所取的样本要有代表性，因此在采样工作完成之后，为了避免岩土样本在较长的储存运输过程之中，发生扰动或变质等现象，相关人员在完成采集后，应当及时、稳妥地将岩土样本送到实验室。

基础地质的现场测试手段主要有地质填图、坑探、槽探、钻探及一些相应的物理探测，其中地质钻探是最重要的，最终的验证手段。在前期踏勘的基础上，在场区或沿线地质露头，进行相应的地质填图，或依据收集到的地质图在相关地质构造带、地层异常部位且易于施行坑探、槽探的地质点进行剖面填图；野外钻探是岩土工程勘察之中相对较为复杂的部分也是基础地质研究方法的最终验证手段，为了保证钻探工作进展的顺利进行，相关人员要对技术装备、勘察计划等进行充分的准备，从而在最大程度上保证野外钻探过程的顺利推进。野外钻探工作是岩土工程勘察、基础地质研究的核心部分，相关单位应当针对项目工作性质特点及工作项目的具体需求，严格按照PDCA循环实施过程控制，在情况允许的前提之下，加大技术投入，进行知识创新，保障野外工作的有效性、准确性、先进性。

近年来，随着电子技术的长足进步，物探技术和物探仪器发展迅速，地质雷达、高密度电阻率技术、波速层析成像技术等电法、波法或电磁法综合物探技术手段也大量用于岩土勘察领域，其从不同角度提供各种信息、综合野外勘查，相互验证，可以获得更为精确的勘察结果。

2.4 数字研究法

数字研究法也就是3S研究法，是三维空间主要研究方法，近年来随着数字城市的应用普及，该研究方法也被推广应用到岩土工程勘察领域，GPS的空间定位能够准确的确定地质点或勘察点位；RS遥感数据的获得使大量勘察点组成面，区域性、全面性更强，能够从整体上对勘察区域进行认识；电子技术的进步、移动数据的普及特别是现代的5G技术应用，GIS平台更容易把我们获得的岩土勘察数据、信息用可视化来表达，传送、检索。勘察信息的收集、基础地质资料的收集存储于GIS这个空间数据平台，通过对这些空间数据的转换、分析可以更好的为岩土设计、施工提供决策依据。基于3S技术的数字研究法不仅技术措施精确，而且是动态中提供决策依据，在现代岩土勘察中具有不可代替的优势。

3 岩土工程中的基础地质作用

3.1 地质作用

岩土工程勘察活动，主要根据工程项目的要求来查明、分析、评价项目场地的地质、环境特征和岩土工程条件。要查明项目场地的地质，就必须了解区域地质作用，查明工程地质条件，将不良地质问题揭露出来，分析存在的地质问题，对项目场地区域做出正确的工程地质评价。构造作用、风化作用、剥蚀、搬运作用、沉积作用和固结成岩作用等是岩土工程中常涉及的基础地质作用。我们无力改变地质作用的规律，但可以认识和运用这些规律。正确认识其产生的原因机理及其发展规律，这对我们在岩土勘察中的工程地质条件评价，有着极其重大的作用，可使之向有利于工程建设的方向发展，防患于未然。

3.2 勘察过程中的构造作用

构造作用是由地球的内动力作用造成的，构造作用可以使地壳表层发生位置移动，引起地形地貌的变化；还会出现断裂、褶皱现象，甚至引起地裂缝。地震、岩浆活动和岩石变质等地质作用也是构造作用引起的，构造作用影响的范围广，是区域性的变化，岩土勘察项目场地相对构造作用影响的范围是局部问题，与其紧密联系的仅仅是由其造成的断裂带、地裂缝或地震活动而形成的岩土层的异常，但这些异常影响是十分巨大的，稍有不慎就会造成毁灭性的后果。勘察前期收集区域地质资料，对建设场地进行区域稳定性和建设适宜性进行评价，对构造异常带采用多种方法手段对比验证，查明异常给出处理措施和建议。

3.3 风化作用强弱评价

风化作用是在地表环境中，由大气温度的变化，水分、氧、生物的作用使矿物和岩石在原地分解，碎裂的作用。是外动力作用，风化作用不能形成特殊地形但可以改变或破坏地形是改变地表形态和沉积物产生的重要因素之一，是形成微地貌的最重要原因。岩土工程勘察主要查明的是浅地表的岩土层的性质，全部涵盖于风化作用的范围，风化层的厚度一般不大，大多十多米，已发现的极端情况热带地区最厚达1公里。风化层形成有物理风化、化学风化和生物风化三种作用，生物风化是物理风化和化学风化的综合。风化层一般从上至下风化程度不断减弱，分为全风化层、强风化层、中风化层、微风化层，一般根据风化破裂程度及强度进行人为划分。但在花岗岩分布区，由于球状风化，强风化层中会包含中风化、微风化层。风化层序多变化，在岩土勘察钻探过程中，要慎重认真区分、准确判断。

3.4 剥蚀、搬运作用

剥蚀、搬运作用是地表水、地下水、风等的运动过程中对地表岩石和地表形态的破坏和改造作用，如丘陵地区，岩石经风化剥蚀成土丘，高度不断降低等，风化、剥蚀作用形成的物质堆积于坡脚或更远的地方这又是搬运作用。在江苏地区的下蜀黄土经过二次的搬运堆积后，为次生黄土，其工程性质较原生下蜀土发生较大变化。力学性质指标明显降低，勘察过程中细加区分验证，准确评价。

3.5 沉积作用和固结成岩作用

沉积作用，是各种被外营力搬运的物质。因营力动能减小，或介质的物化条件发生变化而沉淀、堆积的过程。经过沉积作用形成的松散物质叫沉积物。常见的陆地沉积作用有河流沉积、风力沉积如：长江中下游平原和长江三角洲，河流携带大量泥沙流动时，由于流速降低、泥沙逐渐沉积，在河流的中下游常常造成宽广平坦的冲积平原和三角洲。我国的黄土高原和江苏的下蜀黄土就是风力沉积的杰作。古气候强劲的西北风从遥远的蒙古高原搬来粒粒沙尘，经过上百万年形成深厚的黄土分布。