岩土勘察技术在复杂地形地质条件的运用研究

2021-03-11

工程技术研究 2021年3期

中国公路工程咨询集团有限公司，北京 100097

1 工程概况

串丝互通工程滑坡位于昭通市盐津县普洱镇串丝村，地处剥蚀中低山坡麓地段，山坡坡向约为190°，斜坡段顶部多为旱地，两侧植被发育，该工程滑坡所在斜坡体中上部零星分布有民居，均已拆迁，后缘分布两栋近期新盖多层民宅，其他路段局部为施工填土覆盖。原设计ZK1+800～ZK1+900段为深挖路基，左侧共设有3级坡，最大边坡高度约为35m，位于ZK1+800处。根据现场调查结果判断，该失稳斜坡属于工程滑坡，滑坡范围上缘以村间道路附近发育裂缝为界，前缘位于开挖面坡脚，目前已被反压土体掩盖，未见明显剪出口，其边界平面形态总体呈不规则楔形，滑坡地段有施工便道和村间道路通过，交通条件较好。

2 岩土勘察技术的具体运用

为做好该工程的岩土勘察工作，勘察人员首先对实地进行了考察，综合采用工程地质测绘、钻探及室内常规物理力学试验等综合勘探手段，对该滑坡工程进行了详细的工程地质勘察工作。勘察思路如图1所示。

图1 勘察思路

2.1 地质测绘技术

在岩土勘察工作前期，利用地质测绘可以了解勘察区域的地质条件，发现相关地质问题，从而为后续的勘察工作和室内试验提供资料和先行经验。一般工程地质测绘工作主要分三个阶段进行：准备工作、野外测绘及内业整理。基于目前的勘察技术，勘察者应根据要求深化地质测绘技术的重点，从而保证在相应技术的应用中，为实施复杂地质条件调查工作中的关键点控制打下基础[1]。

由于该工程地势险要且地理位置复杂，因此运用地质测绘技术，可以让工程人员全面有效地分析和评估施工场地的地形、地质条件，从而更好地了解岩土的性质、类型、成分、地质变化、岩层风化等基本特点。

2.2 原位测试技术

原位测试是在原位状态和应力条件下对岩土性质进行的测试。常用的原位测试方法包括荷载试验、标准贯入试验、波速测试、静力触探以及动力触探实验等。原位测试的优势在于可以不扰动土样测定其有关工程力学性质，避免测试过程中应力释放对结果造成的影响。但是，原位测试的各种方法往往会受到测验条件和理论限制，部分理论建立在统计相关经验上，并且影响原位测试的因素通常都较复杂，导致对测试结果的判定有一定的困难。

该工程采用了原位测试技术，根据地质调绘结果可知，共采用动力触探实验29次，对岩土进行了深入分析。

2.3 岩层钻探技术

在复杂地形地质条件下，岩层钻探技术的运用更为广泛。岩层钻探技术是指利用专业机械如车装钻机对岩层进行采样及分析。其中，需要注意以下四个方面：（1）选择合适的钻探机械和钻探技术，可以全面清晰地了解岩层的水平及垂直方向的变化。（2）钻探过程一般使用泥浆护岩，回转钻进，并应保证一定的采芯率。（3）对于不同的岩土类型，采芯率也不尽相同。对于砂土层的岩芯，应保证75%以上的采芯率；而对于黏性土层的岩芯，其采芯率应达到90%以上。（4）应完整地记录各个土层两个方向所产生的变化，以便更清楚地了解岩土土层分布、变化和相关指标的测定。在该工程中，利用泥壁护浆钻进的方法对7个孔进行了钻探。

2.4 室内测验技术

室内测验技术是复杂地形地质条件下勘察技术的重要组成部分，内容主要包括测定和分析土层的物理性质和土的力学、动力学性质、土层水杂质等。在保证测试有效的前提下，室内测验技术可以模拟各种可能出现在施工过程中的问题，并以此对整个岩土工程进行评估和分级。

然而，在实际工程中，勘察设计人员普遍存在对室内测验的重视程度不够的问题，且在现场勘探和取样过程中也发现许多问题，这将直接影响室内测验结果的精度，造成测验结果与工程实际往往存在较大的偏差，不利于后续工程设计施工的顺利开展。

该工程地质勘察完成实物工作量如表1所示。

表1 工程地质勘察完成实物工作量统计表

通过地质调整和勘探数据分析，该区下伏基岩主要为粉砂岩、砂岩以及泥岩等，其中，强风化岩节理裂隙发育，遇水易软化崩解，中风化岩节理裂隙不发育。此次勘察钻孔揭露滑坡区中风化岩体较完整，稳定性较好，未见滑动迹象。同时，确定了滑坡垂向地层特征，并对滑坡稳定性进行了分析，得出了如下结论。

（1）该工程在旱季少雨季节时，处于欠稳定状态。

（2）集中降雨季节、暴雨状态、遇地震及上部堆载、施工方法不当以及其他不利因素影响，均可能导致滑坡进一步失稳下滑，处于不稳定状态。

3 勘察技术存在的问题与提升要点

3.1 勘察技术存在的问题

（1）缺乏有效的前期资料。正式勘察工作前的准备工作，如搜集勘察点的相关资料，可以为后续的勘察工作提供参考。在实际工程中，许多位于复杂地形地质条件下的城市发展或工程建设仍然有待提升，相关部门和管理人员不重视岩土勘察，因此缺乏详细的岩土勘察资料，导致后续施工没有可以参考的相关岩土勘察资料，提高了勘察难度，对勘察结果也存在一定的影响[2]。

（2）不重视勘察技术。复杂地地质条件下常用的勘察技术，如地质测绘和原位测试等，要求勘察人员做好前期准备工作，如充分了解勘察地区的地形地貌等，针对不同地形地质条件设计合适的勘察作业步骤，这些工作繁重，环节较多，不严格按照相关技术勘察作业则无法得到准确、真实的结果，从而无法保证工程质量。

3.2 技术提升要点

（1）合理勘察取样。①对于复杂地形地质条件下的岩土勘察，需要特别注意勘察取样的合理性。②合理的取样策略能极大地增加勘察结果的准确性和科学性。③对于不同的结构形式和基础类型，勘察深度及间距也不尽相同。④对于不同土质条件，其勘探深度也不相同：当土质较好、地基承载力较高、基础埋置深度较浅时，即可选择较浅的勘探孔；而对于地形地质条件复杂、土质较差、存在严重的地基沉降时，即需要加深勘探孔的深度。⑤具体的勘探深度应视实际土质情况而定。⑥对于不同的地形地质条件，勘探密度，即探点之间的距离也应相应调整。⑦位于复杂地形地质的勘察区域应适当加密勘探点，以保证勘探作业的准确性和有效性。

（2）提高地质测绘技术。处于复杂地形地质的勘察区域，使用传统的地质测绘技术往往不能得到精确有效的结果，这极大地限制了勘察结果的准确性。随着新技术（如RS技术、GPS技术、无人机技术等）的发展，勘察人员可以借助这些新型技术来极大提高复杂地形地质条件下的地质测绘精度。

（3）创新勘察技术。对于复杂地形地质区域的岩土工程勘察作业而言，创新勘察技术是非常重要的。例如，为了避免勘探点选择出现较大的随机性，可以采用克里格法，该方法计算结果较为准确可信，已经被越来越多地运用于勘察工作。同时，勘察人员使用回归分析的方法，可以更准确评估地基承载力特征。另外，采用计算机技术对勘察资料和数据进行综合处理，可以大幅度提高勘测效率，减少工作量。

上述勘察技术的创新不仅可以明显提升勘察结果的准确度，还可以避免人为因素对结果造成的不利影响。