喀斯特地区岩土工程勘察方法分析

2021-10-24钱永晶

工程技术研究 2021年16期

关键词：喀斯特物探准确性

钱永晶

居安勘测有限公司，浙江杭州 311700

1 喀斯特地区岩土工程勘察的特征及原则

1.1 特征

喀斯特地区的地表结构复杂，变化多，还具有较多特殊的地质条件，这给喀斯特地区的岩土工程地质勘察带来了难度，尤其是探究喀斯特地区地质性状、居住和建筑的适宜性等问题上，需要深入研究和探讨。

1.2 原则

喀斯特地质勘察可分为四个阶段：可行性调查、初步调查、详细调查和施工调查。进行地质勘察时通常不钻孔，必要时可以安排少量钻孔。在初步调查阶段，应调查物理性能指标异常的部位，以查明喀斯特的基本形态和规模。通过大量的工程实例可知，以下调查方案的布局是合理的：首先坚持工程地质测绘，然后依据具体的调查内容，了解现有的喀斯特地区的场地条件、喀斯特发育状况和程度，确定喀斯特结构的类型和发展规模，并结合具体的物探方法，开展高效的水文地质检测试验。

2 喀斯特岩土工程勘察的方法及选取

2.1 工程地质调绘及测量放线

勘察设计人员要对所勘察的区域进行环境、地质条件及地形地貌的实地调研，同时收集周边地区的地质勘察所需的相关资料信息，进行整合分类处理。

（1）对所选取的控制点进行分析和复核，分析控制点的数据是否精确，这决定了场地钻孔点的位置及数量是否合理。

（2）对对应的坐标信息进行复核，控制勘探点的坐标信息，提供优化后的勘探设计标准，抓取对图纸上呈现的具体勘察信息。电子版的图纸往往需要多方设计人员、勘察设计人员共同参与调取，以免在勘察设计的过程中发生变更。

（3）钻孔放线之前，需要及时测量放线，并由甲方盖章准许，复核后确保无误再放线施工。

2.2 钻探

钻探勘察主要应借助钻机，钻向地下结构，并在地层结构中形成圆柱形的钻孔结构，然后在不同的深度体系下，钻取钻孔剖面结构的岩土、水样等标本，为实验研究土样的性质和地下水的赋存情况进行参数统计对比分析。

2.3 物探

在工程地质勘察与调绘的基础上，合理选取其他勘察方法，应用到各个地质勘察的不同阶段，可有效地为喀斯特地区的勘察工作打下坚实的基础。物探法的使用类型较多，尤其是在喀斯特地区的岩土地质勘察方面，需要充分结合具体的勘察目标和思路对地质勘察的目标和方法进行细化，具体的勘察思路和方法如下。

（1）高密度电法。高密度法以岩土体电性差异为主，对物探方法和内容进行对比分析，这样能够充分结合物探思路和方法对具体的电场信息进行优化，并结合具体的传导信息促使物探方法符合设计的根本需求。从具体的应用上看，可以对岩洞、土洞的土体结构大小、位置等参数进行分类和分布分析；而从勘察的具体要求看，需要依据喀斯特地区的岩土工程具体类型，较为直观可靠地观察具体的异常部位或者结构，这样能够促进施工过程和施工流程的便利化。

（2）地质雷达法。地质雷达法又被称为探地雷达法，主要是借助电磁波的基础特性，发射天线进行定向电磁波发射，再结合反馈信息，实现对喀斯特地区地质情况的勘察。喀斯特地区的地质情况相对复杂，加上反射波电信号系统传递的过程中会产生干扰，导致信号重叠，因此易产生误差。

（3）浅层地震法。地震勘探是一种通过研究地下地震中人工地震源引起的地震波传播规律来解决地质问题的地球物理勘探方法。在浅层地震勘探中，可利用地震波CT层析成像技术、跨孔超声层析成像技术、瑞利波法等，适用范围广、精度高、可靠性强、制图直观、外部干扰小，可以反映和区分喀斯特溶洞的大小。而且，这种勘探方法比以前的勘探方法勘探的深度更深，可以在60m的地下进行勘探，但是数据采集和计算的工作量比较大，对测量师的技术要求也比较高。

（4）管波法。该方法是一种高精度的勘探方法，可以准确确定地下洞室的埋深和断面。管波探测具有分辨率高、直接探测直径大于30cm的孔的能力。从优势上看，清晰直观、便于解释和分析，施工便利性更强，因此在钻探施工的过程中其具有重要的应用意义。

结合以上四种地球物理勘探的方法，可应用于具体的喀斯特地区，具体的调查信息表如表1所示。

表1 喀斯特地区物探方法选择统计表

3 提高喀斯特地区岩土工程勘察质量的措施

3.1 钻探

（1）完善钻探施工方案。钻探方法较多，如冲洗法、冲击和取岩芯法等，不同的钻探工艺，其钻探方法有所差异，因此在具体的勘察施工过程中需要根据具体的地形地貌情况进行科学合理的钻探施工，并制订严格合理的工程勘察设计方案，确保勘察结果的准确性。

（2）加强场地处理。喀斯特地区地形地貌结构较为复杂，且地形结构存在凹凸不平的现象，施工会影响整个地形结构的稳定性，因此要对施工区域的土地平整程度和钻机结构的稳定性进行分析，固定钻机。

（3）优化钻机工艺与设施。①为了提高钻井岩心率，应根据一般地质条件和勘探技术正确选择岩心方法和工具。在断层和破裂的岩石中，应使用专用的反向单管和双管钻机以确保取芯率。②减小孔深误差，校正孔深，测量钻头尺寸；应定期校准经常使用的精密仪器。

3.2 物探

（1）保证测网的敷设精度。①测网的密度。要科学合理地开展测网密度的检测，并结合测网的密度尽可能地测量出所探测对象的基本走向。②在物探勘察作业过程中，若测区的面积相对较小，遇到异常情况时，针对性的勘察技术解释难度大；但是如果要求具体的测区面积较大，且要将各个异常的区域内容和区域关系显示出来，施工技术人员就很容易做出相关的判断，并对测区面积过大的情况和具体的工作成本进行分析，这样就能够结合经济合理的设计原则，促进物探设计方案和勘察设计技术的有效实施。

（2）保证数据的准确性。物探通常采用先进的探测技术和定位技术，特别要注意保证观测数据的准确性；观察重复数据时要避免意外错误；在野外作业中，要选用精密仪器来提高室内计算的准确性。不同的勘探方法也有不同的观测进度，因此有必要根据实际的勘探方法有效地校正勘探过程或地形，以提高数据的准确性。

（3）确保图纸的准确性。地球物理勘探方法的最终结果通常由效果图反映出来，因此效果图的准确性也与整个勘探项目的质量有关。坐标线和比例尺必须与现场观测数据一致，参数的选择应能客观地反映地球物理勘探的结果和喀斯特地区的实际地质特征。