探讨基于不同岩溶发育地区不同的勘察技术

◎彭蛟龙

引言：岩溶发育地区，岩石强度的稳定性相对较差，很难作为基础为岩溶地区上层建筑物提供稳定、可靠的支撑力，因此岩溶地区地质勘察工作具有重要意义，可为后续的工程项目建设提供合理、科学的依据，以保证工程质量。针对此，本文结合实际案例，探讨分析岩溶地区勘察技术及注意事项。

一、岩溶地区地质类型及勘察技术要点

1.岩溶地区地质类型。由于岩溶随时间的发育，其表面往往参差不齐、沟壑丛生，再通过地下水或者地表水的侵蚀，破坏了岩体的强度，随着水流的动力的变化，又会使得岩体产生不同程度的凹陷、开裂。为便于地质勘察，根据岩体露出条件以及稳定性，现将岩溶地区地质分为以下几种类型：（1）裸露型，这类岩体一般被土层以及少量植被覆盖，岩体大部分裸露覆盖在地表上，仅有很薄的土层。同时又可以分为石芽地基和溶洞地基，石芽地基大部分分布在山谷斜坡以河流谷坡上，因此基岩面起伏较大，会造成地表建筑物地基滑动、不均匀凹陷等问题，给建筑工程造成困难。溶洞地基的稳定性与岩溶性质、表面结构以及分布区域有关，溶洞顶板是溶洞地基安全的关键；（2）覆盖型，碳酸盐岩体之上覆盖厚度达到十几米到几十米不等，规定30m 以上覆盖层称为深覆盖层，30m 以下覆盖层称为浅覆盖层。覆盖层可以是各种类型的土层或是砂石层，对于保证这类地基稳定需要考虑上部建筑物结构以及下层岩体承载力的共同作用；（3）埋藏型，岩体位置较深，在埋藏型碳酸盐岩体之上一般会覆盖着其他非可溶性岩体，其厚度也不尽相同，埋藏型岩体作为地基稳定性相对较高。

2.不同岩溶发育地区特点。

（1）补给区特点。针对地下水补给区而言，岩溶地貌主要囊括了溶蚀沟槽以及石牙、岩溶峰丛等地质地貌，此外还有溶蚀落水洞等一系列的岩溶地貌环境。这些地区岩溶发育主要以垂向发育为主，并且相对密集。

（2）径流区特点。对于径流区而言，其岩溶发育主要以水平溶洞、暗河为主，并且分布相对集中。在局部汇水补给区域，岩溶发育主要以垂向落水洞为主，并且有溶隙发育现象。这些地下溶洞具有相互连通的特点。

（3）排泄区特点。在该地区，岩溶发育主要以盆地边缘的暗河以及溶洞为主，此外还有盆地覆盖型岩溶发育现象。具体勘察工作中，会发现规模相对较大的裸露暗河或者是溶洞现象，它们是地下水的集中排泄点。

二、岩溶地区地质勘察技术要点

岩溶地区的勘察目的在于勘察岩溶的发育规律，确定对岩溶上层建筑物的影响，通过勘察岩溶的规模、形态、分布区域，非可溶性岩体厚度等条件对岩溶上层建筑场地的适宜性以及建筑物地基的稳定性作出正确评价。

岩溶地区的工程地质勘察与一般的工程地质勘察不同，最显著的特点是查明岩溶地区岩体结构以及对其稳定性或对地面建筑物可能造成的危害进行分析。一般来说岩溶地区工程地质勘察可以分为可行性研究勘察、初步勘察、详细勘察等几个步骤，根据勘察步骤的不同而选择不同的勘察技术。

可行性研究勘察阶段应该首先确定岩溶地区地质类型，查明岩溶发育基本情况，并对接下来的工程项目建筑的可行性作出判断，根据勘察结果制定出岩溶未来形势。

初步勘察阶段应该查明岩溶发育程度和规律，同时根据岩溶洞隙发育、地表凹陷程度对该地区进行建筑适宜性分区。将采用工程地质测绘和综合物探勘察方法进行勘察，对于物探异常地段，应用钻探进行验证核实，根据工程实际将钻探孔深穿过岩溶带，以确保勘察结果的严谨性。

详细勘察阶段应该查明建筑物范围内对建筑物产生影响的各种岩溶洞隙的位置、状态、埋深、洞内填充物状态以及地下水或地表水动力等条件对建筑物基础的稳定性作出详细勘察评价。

三、岩溶地区主要地质勘察技术

1.钻探。钻探技术为原位测试、土工试验及各种地球物理勘探工作提供便利，如进行电磁波透视、井中摄像等。钻孔布置原则：（1）钻孔平面布置、孔深应根据勘察阶段，结合物探、水文地质要求确定，满足设计和规范要求；（2）钻探应尽可能提高钻孔利用率；（3）岩溶区钻探应根据需要进行土工试验取样和原位测试，充分了解岩、土体及溶洞的水文地质、地质性质、变化规律等，为基坑、基础设计和施工提供准确岩土工程参数。

2.工程物探。适用于岩溶地区的常用物探方法有电阻率法、电磁法、地震法、探地雷达等。（1）电阻率法：以高密度电阻率法最为流行，该方法一般采用阵列式温纳装置、小极距，能快速自动采集、并调整间隔系数。岩溶地区勘察一般采用0。5～1m电极距，以准确查明小岩溶及土洞、下伏基岩面起伏、断裂破碎带等。（2）电磁法：目前常用瞬变电磁法。利用趋肤效应，高频部分主要集中在地表附近，较低频部分传播到深处，对岩溶深度、范围进行探测。充水溶洞一般显示为低阻，一次场电压振幅值衰减慢，而空洞一般显示为高阻，一次场电压振幅值衰减快。（3）地震法：主要包括浅层地震法、瞬态瑞雷面波法及地震映像法。浅层地震法以岩土层弹性差异为物性前提，查明岩溶地区覆盖层厚度、灰岩深度、起伏、溶洞软弱带、溶蚀破碎带范围等。瞬态瑞雷面波法利用面波频散曲线，反演计算各岩土层面波速度。可探测岩、土分界面的埋深、起伏及溶洞深度、大小。在岩溶地区界面起伏较大的情况下，不适用反射波或面波法，更适合地震映像法。（4）探地雷达：用高频无线电波确定岩土层及溶洞分布规律，频率范围一般为10～109Hz，可探测岩土分界面及地下洞穴等。但该方法不适用于覆盖层太厚的岩溶发育地区。

四、岩溶地区地质勘察技术应用分析

从事工程建设或施工活动都是带着必要的目的进行的，本次针对场地进行的勘察工程施工也不例外，主要就是查明场地的地下地质情况，为后续的建设工程施工做准备，并对后续可能的工程建设的基础部分提出相关的方案及措施。

1.工程概况。在我国西南地区，石灰岩分布较为广泛，在特定的地层结构以及经过地下水或地表水的长期作用，很容易形成岩溶现象。某建筑工程占地约8.5 万m2，建筑类型多为高层住宅和小高层住宅和部分别墅住宅，场内地质条件较为复杂。

2.工程地质条件。该地区属于沉积地貌，为淤泥和潜水区段，为满足施工建设条件，该地区经过回填后规划为本项目用地。因此，该地区上表面覆盖着较厚的新近填土和原本沉积的淤泥类土层，这两者对于建筑用地来说都属于不良基础。由于地质条件的不利，土层的分布不均，故本项目只能选择深基础。通过可行性研究勘察揭露，该地区具有岩溶现象，对于深基础的建立可能会造成不良影响。

3.勘察工作。本项目建筑规模较为庞大，且建筑类型多种多样，加之地质条件复杂，存在岩溶发育现象，要求勘察工作：（1）详细查明该地区地形结构；（2）准确判断岩溶发育分布、规模以及影响范围，对于岩溶现象对后续施工建设可能造成的危害作出科学评价。本次勘察工作分为初步勘察和详细勘察两个阶段进行。

初步勘察工作采用工程地质测绘和综合物探勘察方法进行勘察并用使网格状布设，首先考虑到该地区具有填土层和淤泥的存在，在部分勘探孔检测到岩溶洞隙后，这时勘察工作变得复杂起来，首要目的是查明岩溶发育分布、规模以及影响范围。（1）所有勘察孔深度大幅度增加，以查明岩溶位置，确定岩溶分界；（2）同时对每一个勘探孔进行对比，以掌握基础层基本结构，确定下一阶段重点勘察层位置。

详细勘察根据初步勘察的结果基础上有针对性的进行勘察，揭露岩溶依然以钻探孔检测为主。要求：（1）全面增加钻探孔深度；（2）对于每一个勘探层采用多种方法测定，要求测定结果具备代表性；（3）勘探过程中注意岩溶洞隙上方土层，查明岩溶不稳定地段；（4）对于岩芯和钻进情况做好记录和鉴别，便于控制和分析。

本次初勘和详勘工作共计完成钻探孔250 个，近4000m 钻探工作量，通过细致的勘察工作，对于该地区岩溶发育分布、规模以及影响范围有了一定掌握。

五、加强岩溶地区地质勘察工程质量措施

1. 制定正确的勘察方案。在各勘察阶段，应制定适用于岩溶地区高层建筑的勘察方案，重点做好钻孔平面布置、孔深、取样、原位测试、室内土工试验项目选取的布置和安排。为尽可能掌握岩溶地区高层建筑地层结构变化，勘察点间距要小，一般为15～35m。勘察点深度要尽可能深，以查明基础压缩层。

2.严控勘察内外业质量。（1）严控测量放样。①控制点复核：放样前，应安排不同的测量人员复核控制点。②坐标复核：每次钻孔测量放样前，应确保平面图确认无误后方可将相关设计图与地形图进行整合，以提取钻孔坐标和放样。各阶段应认真核对各类测量文件的钻孔编号与坐标X、Y 值，做好相关记录。（2）严控钻探与原位测试。①钻孔位置有效性复核：对于桩基施工勘察的“一桩一孔”，钻孔密度高、数量大，钻孔定位标识经常发生移动或丢失，钻探期间技术人员应根据图纸、RTK 或手机奥维地图等动态地图，在现场进行孔位复核，并签字确认。②孔口高程有效性复核：仔细区分高程系统为“1985 国家高程基准”还是地方坐标系。对各原因导致同一钻孔多次测量定位，尤其在施工勘察阶段，钻探前，须仔细复核孔口高程。③取样、原位测试与编录：根据现场钻探揭露地质情况，进行编录后形成统一标准，应“随钻随记”。应尽可能采取溶洞充填物样品。严格控制标准贯入试验及圆锥动力触探试验的质量，杜绝钻机作业人员造假行为。④钻孔深度：现场技术人员要严格按照勘察大纲要求进行收孔。⑤摆样及留取数字影像：要求钻机作业人员采用标准岩芯盒及时摆样，提高摆样质量；应用纸条注明岩土样的进尺段，宜以5m 为周期，标注溶洞起始深度，并拍照留底。⑥合理安排原位测试，为基础设计、基坑支护及施工提供准确岩土工程参数。（3）严控土工试验及报告编写。①土工试验：对于详勘，土工试验与常规项目要求一致，但应尽可能采取溶洞充填物样品，测定相关土工参数。②报告编写：技术负责人应严格做好数据录入，重点做好单孔、标贯、取样、分层数据。详勘阶段，应着重反映基坑范围内岩土层工程性质和溶洞发育。对于施工勘察阶段，则应重点关注“一桩一孔”位置的准确性和持力层深度、高程。

结束语：岩溶地区的岩土工程勘察工作一直以来都是一项重点、难点工作，虽然现在有较多对岩溶发育特殊地区的勘察技术手段及避让或处理工程措施，但是也正因为岩溶发育的不规律性，迫使在今后的勘察实践过程中继续对此种特殊地质条件的勘察工作进行更加深入的研究。