复杂地质条件下岩土工程的勘察与评价分析

2022-06-09刘溥汉

四川水泥 2022年5期

刘溥汉

（兰州路友公路勘察设计有限公司，甘肃兰州 730000）

0 引言

随着地下建设工程数量增多及规模扩大，对岩土工程勘察与评价工作的重视程度也越来越高，这项工作也逐渐成为项目施工必要的基础性技术工作。在实际作业环节，岩土工程施工深受地质条件影响，若地质条件过于复杂，则不仅会增加岩土工程勘察的难度，更会对工程项目的后续施工造成阻碍。所以，提高复杂地质条件下岩土工程的勘察与评价质效至关重要。

1 岩土工程勘察与复杂地质条件的关系

1.1 复杂地质条件

复杂地质条件是指区域内的地质内容变化程度相对较大，地质变化复杂性高的情况。在这种条件下，地质工作的开展难度较高，工作量和工作效率也会受到影响。在我国，大部分地区的地形结构都是地质条件简单的岩土层，但也有许多地区的岩土层变化大，地质复杂性高，若在这些地区开展建设工程，容易引发事故[1]。

1.2 岩土工程勘察

岩土工程勘察，即是基于建设工程要求开展的建设场地地质环境特征以及岩土工程条件查明、分析和评价活动。在实际作业环节，岩土工程勘察人员需要合理运用测试测绘手段，实现施工现场水文地质条件的调研分析，明确岩土层构造以及不良地质现象，做好综合性岩土工程评价，并编制勘察报告，为建设工程地基以及地上构筑物结构设计提供参考。

1.3 岩土工程勘察与复杂地质条件之间的关系

结合实践经验不难发现，复杂地质条件和岩土工程勘察之间存在相互影响关系。复杂地质条件加大了岩土工程勘察的难度，而岩土工程勘察的时效性以及精确性，也会影响地质条件分析的可靠性。基于勘察结果，施工单位可全面掌握地质情况，明确地质条件可能带来的不良影响，为工程设计施工提供指导。

2 岩土工程勘察方法概述

随着工程建设事业发展，工程技术不断丰富和创新，越来越多的岩土工程勘察手段被应用到实际作业环节。不同的岩土工程勘察方法的应用优势略有差异，其技术原理、实践方法以及使用方向也各不相同。

2.1 岩层钻探技术

在岩土工程勘察领域，岩层钻探技术是最为常见的一种勘察手段，其钻探便捷性和结果准确性受地层条件和技术设备条件的影响。岩层钻探技术是基于待勘察区域的预设点，通过钻探实现岩层采样分析。若遇复杂地质条件，必须基于岩层的实际情况，选择钻机设备并且合理调整钻机的压力与速度，保证钻孔结构布设科学性和钻探技术的可靠性。常用于复杂地质条件的岩层钻探技术包括回旋钻进技术、钢粒钻进技术和护壁堵漏钻进技术3 种。

2.2 雷达探测技术

雷达探测法也被称为探地雷达探测法，可基于无损探测手段，实现地下探测目标的高效性、持续性探测。当前，这种方法被广泛应用在岩土工程勘察之中，拥有节约成本、操作便捷、过程连续、分辨率高、探测结果准确的应用优势。基于探地雷达探测法的岩土工程勘察原理如下：基于高频脉冲电磁波，完成目标区域的地质条件探测（图1）。随着科学技术进步，探地雷达探测法的技术手段逐渐丰富，雷达探测的技术集成性越发突出，基于探地雷达系统进行岩土工程勘察成为主流。目前，商用探地雷达系统类型不断丰富，性能也持续优化，具有小型化、多功能、专业化、多通道、数据共享以及准确性高等特点。

图1 探地雷达探测技术原理

2.3 跨孔电磁波CT 法

这种方法在复杂地质条件下的岩土工程勘察中，具有极高的实用价值，常用于岩层风化界面、裂隙破碎发育岩层以及采空区探测。在实际应用过程中，跨孔电磁波CT 法展现出极强的数字化、集成化和信息化特点，尤其是在探测数据记录方面，该设备可现场清除无效数据，而有效数据则会自动存盘。基于跨孔电磁波CT 法开展岩土工程勘察时，可获得如图2 所示的拥有较高清晰度的岩层分布情况勘察图，所以，该方法对建设工程设计至关重要，在辅助和优化设计方面极具优势。其应用原理是：基于CT 波释放以及反馈采集地质信息，借助于电磁波传输，实现岩层参数信息传递，帮助勘察人员得到完整的测试剖面和地质条件探测结果[2]。

图2 跨孔电磁波CT 法岩层分布情况勘察图

2.4 试验测试技术

岩土工程勘察试验与测试技术主要是指原位测试技术以及室内试验技术，此外，现场检验测验技术也较为常用。岩土工程勘察测试技术的主要作用在于完成地质条件的定量或定性分析评价，评价结果可用于编制岩土工程勘察报告，作为建设工程设计和施工的参考依据。室内测试技术的主要原理是基于专业设备分析样品岩土的性质，并且通过实验室环境模拟，实现岩层适用性、不良现象以及工程设计科学性分析。被选中的岩土样品，必须与待勘察区域的岩土性质保持一致，样土采集后，不可进行任何形式的预处理，需保持其初始形状。

原位测试技术的重点在于保证被测岩土处于原位状态，所以，测试时不可改变岩土的天然结构以及应力状态，更不能通过人为干扰引发岩层天然含水量变化。此方法的技术难度并不高，最基本的要求就是不得扰动土样的工程力学性质。在复杂地质条件下的岩土工程勘察中，原位测试必不可少，此时，岩土工程勘察人员,可选用静力触探试验法、波速测试法和载荷试验法开展测试。

3 岩土工程野外勘察与岩土测试的关键问题

复杂地质条件下，岩土工程勘察与评价都必须强调技术性、科学性、精准性和高效性。复杂地质条件下，提高野外勘察质效是重点考虑的关键问题。在实际作业环节，野外勘察是岩土工程勘察中最为重要的阶段，工作量大、技术要求高，且影响因素复杂，复杂地质条件下的野外勘察难度更胜一筹，所以，这一阶段也十分容易出现操作或管理问题。当前，复杂地质条件下的岩土工程野外勘察，主要存在以下几个方面问题。

3.1 勘察点布设不合理

岩土工程野外勘察前，需要做好勘察点布设工作，此时必须强调选点合理性、勘察深度控制科学性。在实际作业环节，勘察点间距与勘察深度设置不当是最为常见的问题，它们深刻影响着勘察质效。这一问题出现的根本原因在于，前期工作人员未全面了解地层结构和地质条件，故设计的勘察点布置方案和工作参数存在失误，岩土工程勘察的突击性以及短时性特质，使得这种问题普遍存在[3]。

复杂地质条件下，岩土工程野外勘察点布设阶段，相关工作人员应遵从规范性、灵活性、应变性和科学性原则，优先完成地质信息采集，并明确工程要求。比如，根据岩土试样分析，确定勘察区的岩土特性，制定科学合理的勘察点布设方案，保证间距合理；根据成本、地基等级、时间等影响因素，合理调整勘察方案，调节勘察点的疏密，灵活控制勘察间距。在控制勘探深度方面，同样需要做到因地制宜和随机应变。通常，勘察深度的确定，应以建设工程项目的具体工作需求为依据。比如，6 层住宅楼建设项目中，岩土工程的野外勘探深度控制在18m 即可。当然，若建设项目为基于端承桩的桥梁工程，勘察人员应该以桩底深度作为勘察深度设计依据，在前者的基础上向下延伸3m，即可视为理想勘察深度。在复杂地质条件之下，基于地层岩性，适当加大勘察深度，是保证岩土工程野外勘察质效的关键性方法。

3.2 原位测试数据有可能不准确

原位测试是一种极为常用的岩土勘察技术，被广泛应用于地层状况勘察、岩土特性判断等工作中，不同的地质状况，可采用原位测试的方法也有所不同，为保证测试结果的准确性，应在使用原位测试前，对技术的适用范围、应用原理等情况进行明确，以便选择合适的技术手段。同时，在实际应用过程中，应按照相应规范开展原位测试工作，以便进一步提升测试工作的准确性，具体来说，为保证数据采集结果的准确性，一方面，应保证测试设备预先经过了校准处理，并采用自动落锤的方式，在保证落距精准度的同时，对壁清孔质量加以保护；另一方面，应对技术使用的合理性与数据分析的有效性进行统计分析，以保证原位测试所得到的数据信息的准确性。

3.3 地下水位测量数据有可能不准确

岩土工程施工环节，地表水、地下水的存在状态、水位高度以及分布情况，都会影响到施工质量。因此，在岩土工程野外勘察环节，有效测量地下水水位，并完成地下水试样采集十分必要。对于岩土工程野外勘察人员而言，测量地下水位时，不仅需要关注直观可见的地下水，更应该重视因人为操作涌出的地下水，以便提高水位测量准确性。在地下水采样方面，最主要的问题就是采样方式不合理、不规范。解决这一问题就需要项目管理者推进落实地下水采样标准，强调采样行为规范、采样态度严谨，突出制度约束与绩效激励的作用，这样就能有效避免采样数量不够、密封不足等问题[4]。

4 复杂地质条件下岩土工程分析评价关键问题

岩土工程勘察与评价是整体性工作，评价的目的是基于土层结构、地质构造、施工需求以及设计方案，进行综合分析和考量，从而评判施工可行性。在这一阶段，最为常见的问题有如下三方面：

（1）在地基均匀性评价方面，评价标准尚未统一。地基均匀性评价必须基于合适标准开展，决不能出现以高层建筑地基均匀性标准评价普通建筑的情况。想要提高评价的有效性，就必须做好地基均匀性评价要求与标准汇总，强调针对性评价，而且，有关部门需要完善行业标准，为相关工作人员提供官方指导。

（2）在地基承载力选择方案评价方面，是由相关工作人员基于以往工作经验以及专业知识，建立实用性强的承载力指标衡量方法。目前，地基承载力特征值确定的方法，虽然已经从行业规范中剔除，但这种方法在实践中依然应用广泛，在此情况下，工作人员经验丰富、专业能力强，才能确保特征值可靠。需要注意的是，岩土工程勘察与评价工作者，必须基于真实的地质条件、地层构造以及地区经验，从经济性、实用性和便捷性的角度出发，开展地基承载力方案选择。

（3）在工作行为规范性的问题上，技术人员、管理人员以及各单位都必须尽职尽责地完成本职工作，并做好相互配合，否则会进一步加剧工作行为不规范的情况。岩土工程勘察技术人员时刻保持严谨性和责任意识，是保证勘察评价质量的最基本要求，但恰恰有许多技术人员无法做到这一要求，所以使得勘察效果不尽如人意。为避免这种情况，勘察方需要强调工作行为管理和人力资源配置，以提升专业性、增强工作质效和避免资源浪费为目标，完善技术人员管理机制，为岩土工程勘察评价提供制度支持。