特殊岩土的岩土工程勘察技术研究

◎刘昊

前言：我国地形地貌结构较为复杂且多变，若所开展的工程项目位于地质条件复杂区域，将不利于岩土工程勘察作业的展开。对此，为高效落实各类特殊岩土的勘察工作，并保证勘察结果的准确性，就需重视多元化、科学化勘察技术的使用，以达到勘察目的。

一、常见特殊岩土工程勘察技术

1.室内试验技术。

如果实际勘察时，需在室内搭建试验场景来解决岩土工程中存在的勘察问题，一般会选用物理场景模拟方式达到岩土工程指标判定标准，以保证所勘察的数据信息与工程实际需求指标相符。与此同时，合理且科学的勘察、处理手段可实现深层次分析各类问题的目的，并以最快的时间制定出可行、有效的问题处理方案。通常情况下，需将岩土实际物理性能作为依据展开岩土物理性质的分析工作，在此基础上，采取水质分析、压缩测定等方式，达到对目标的深入分析，为实现岩土勘察室内试验目标创设有利条件。

2.岩层钻探技术。

岩层钻探勘察技术的实现需依托于钻机设备，以得到土层样本，再由专业人员分析样本理化性质。技术应用时，先在施工场所内合理选择钻探点，紧接着根据地势结构科学选用机械设备，而在钻探过程中，要求工作人员有效控制钻探参数，主要有钻探深度、钻探直径等，以保证岩心采集率不低于90%。此外，还需尽可能多的采集钻芯，并做好编号与保存工作，为后续勘察、检测工作提供参数支持。

3.静力触探技术。

静力触探技术需在压力装置的帮助下实现，技术应用原理是将带有触探头的触探杆压入试验土层（如图1所示），再借助量测系统对贯入土体中的阻力进行测量，以此完成土体容许承载力、变形模量的推测。静力触探技术通常被用于勘察中粗砾砂层以及粉细砂层。而随着信息技术的发展，该种勘察方法也得到相应的优化，现阶段，会应用数字化静力触探仪，并配置双桥探头，其规格如下：圆锥锥底截面积为10cm2、侧壁面积为300cm2、探头圆锥尖叫倾斜度为60°。

图1 静力触探工具

4.原位测试技术。

该技术可细分为静力触探技术与标准灌注试验两部分，前者应用的勘察探头为原装液压静力接触探头，实现对岩土工程现场实际情况的勘察，从而得到极具可靠性、全面性的地质参数，并在信息技术帮助下，完成数据的进一步整合与分析。而标准灌注试验的实现需借助落锤（如图2所示），在此基础上，执行预先清孔工作，再以20次/秒的频率开展试验。岩土勘察作业期间，原位测试技术的使用频率较高，是最为基础的勘察技术类型，与其他勘察技术相比，该技术表现出操作方法简单、实用性强的优势，有助于勘察工作的有序、有效推进，还能通过实地勘察获取到更具准确性的岩土工程物理力学以及实际位置等数据。

图2 落锤

二、勘察技术在特殊岩土工程勘察工作中的运用

1.软土工程。

（1）岩土介绍。

软土是一种细粒土（如图3所示），该类岩土体现出孔隙大、含水量多、固结系数小的特点，孔隙比大于、等于1.0。而软土可细分为多种类型，比如淤泥、泥炭等，对软土外观进行观察可发现，其主要为灰黑色、灰色。我国的软土通常存在于降水量多或水资源丰富地区，如东南沿海、中西部湖沼地，这也是软土含水量多的根本原因。

图3 软土

（2）地质特征。

软土土质最为明显的特征就是其内部含有大量天然水分，远超过液体限额，与此同时，该种特殊岩土还具有较高的压缩性，与普通岩土相比，体现出强度低的特点。由于软土天然孔隙大，且在渗水方面的性能较差，因此，通常表现为疏松性的特点，若岩土所在区域发生地震或承受较大震力的情况，极易造成土层坍塌。

（3）技术实施。

在对软土工程进行勘察时，既要满足一般现场勘察要求，还需充分分析勘察区域软土基本特性，以勘察结果为依据，对现场实际勘察要求加以实时调整、优化。首先，需着手于区域内软土形成原因、成层条件、层理特点以及垂直水平向均匀性情况的全方位调查；其次，全面测量软土地壳硬壳层（如图4所示）实际厚度与分布情况，并根据测量结果以及软土固结历史参数，对软土地质可承受变形、破坏强度等加以估测；最后，对现场实际作业面的填埋情况、微地貌形成与整体情况进行细致、全面分析。

图4 软土地壳硬壳层分布

完成所有准备工作后，便可着手于软土地基的勘察工作，若所要勘测地区周边区域承载受力相差较大，就需在开展勘察作业前，深入分析变形差异以及彼此间相互影响程度，这是因为软土独有特点，无法承受较大的面积堆载力，因此，勘察人员需加大对各区域间影响程度的分析、勘测力度。此外，实际勘察时，涉及到地基沉降的计算，可选用先分层、再总和的计算方式得到沉降结果，也可采取应力历史法来实现。但在此过程中应注意，勘察人员不得局限于所使用的具体公式性算法，而是需根据多年勘察经验以及现场实际情况合理选择并加以修正，并站在多层面、多角度展开对岩土工程勘察作业实际要求的综合分析与考虑。

2.膨胀土工程。

（1）岩土介绍。

膨胀土具有较强的吸水功能，且在吸收大量水分后其整体体积变大，而在失水后，又会有明显收缩（如图5所示），是一种极具粘性的岩土，一般分布于我国中西部地区。膨胀土的组成成分包括伊利石、蒙脱石，组成成分以及各成分比例的不同，其外观呈现出的颜色也存在较大差异，主要有红色、褐色、灰白色等。

图5 膨胀土失水干缩

（2）地质特征。

膨胀土地质体现出高分散性、高塑性、高液限、吸水膨胀、失水收缩的特点，具体参数如表1所示：

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母岩与地质成因的不同，会使膨胀土微结构特征值发生变化，比如，灰白色膨胀土通常为残积膨胀土，主要因岩石风化而形成，结构内含有大量氧化钙颗粒。

（3）技术实施。

膨胀土场地与地基的岩土工程勘察需达到一般场地与地基岩土工程勘察基本技术要求，与此同时，还应对膨胀土形成时代、原因以及埋藏分布特征等要素进行全面调查与分析，并做好膨胀土工程特性评价、对周边地质环境影响程度预测等工作[3]。

膨胀土工程应用到的勘察技术主要为室内试验、岩层钻探等技术，为深入了解膨胀土特性，很多勘察人员选择钻探技术与原位测试技术相结合，在此基础上，搭配静力触探技术、旁压试验等方式，以此来综合评价膨胀土。针对埋藏较浅的膨胀土，在勘察时，可使用天然地基土进行勘察，如果条件允许，也可使用浸水载荷试验法实现对地基土承载力的确定，具体实施时，取其破坏荷载的50%，将这一数值看做成承载力标准值。而对于大面积勘察工程来说，可借助检测仪器模拟出岩土剖面，再选取有参考、研究价值的指标。

但在勘察时，工作人员需加强对三项工作的关注：其一，勘察野外膨胀土时，需对膨胀土颜色、状态、湿度等要素进行细致记录，并根据勘探实际，对勘测区域的地表水排泄与聚集情况展开深入调查，同时还需分析地下水类型，尤其是上层滞水的排泄与富集情况，并汇总该区域常年水位变化，从中找出波动规律。但在勘探过程中，若使用岩层钻探技术，不可出现为钻探方便而在土层表面喷水问题，致使勘察结果受到影响，膨胀土取样时，也需对取样位置进行合理控制，一般为地面以下1～3.5m，不同勘测点间的距离应大于0.5m，但不得超过1m，以保证取样完整性。其二，应用室内试验技术勘测膨胀土时，应严格按照勘测工程设计要求进行，并以此为依据，合理选择多个试验项目，除以往常规项目试验外，还需根据要求展开特殊试验，确保试验结果丰富性，提高勘测数据精准性。其三，开展膨胀土勘测工作前，需计算岩土地基变形量，并根据不同地区不同条件选择与之相匹配的计算方法，并对天气条件所造成的影响加以综合考量。

3.湿陷性黄土工程。

（1）岩土介绍。

湿陷性黄土通常是在受到作用于土质本身上的压力而形成的（如图6所示），而土层原有的水分会在压力下渗入土中，致使土层整体结构受到破坏，并呈现出湿陷情况，便形成湿陷性黄土。当前常见的岩土类型包括自重型、非自重型，主要由特殊岩土形成期间所受到的自重压力来源而决定。

图6 湿陷性黄土

（2）地质特征。

黄土主要由粉粒组构成，其含量占所有成分的50%～70%，该类岩土体现出孔隙大的特点，孔隙比大于1，且自然形态下的黄土架构主要为垂直节理或较大孔隙架空形式。这一特征的形成原因是黄土中存在负孔隙压力以及可溶性盐胶结物，不具备较强的压缩性，而又在可溶盐胶结物的作用下，表现出较大的粘聚力。若黄土中渗透大量水分，土质整体压缩性也会随之增大，但粘聚力会逐渐变小。谈及到的垂直节理所起到的影响就是改变湿陷性黄土渗透系数，通常情况下，垂直渗透系数要大于水平向渗透系数的10倍以上。

（3）技术实施。

勘察湿陷性黄土时，需保证所使用的勘察技术能够达到地基岩土工程勘察技术标准，加强对勘察现场实际情况的细致分析，并结合分析结果估算该种岩土对周边地质环境的影响程度。此外，还需对黄土底层时代加以勘察，判断底层成因，并全方位测量黄土层厚度，组织专业人员检测勘察区域内黄土所属的湿陷类型，做好地下水变化幅度、黄土物理学性质等要素的综合考量。

勘察前，需严格根据现场作业图纸内容确定勘察点，还需结合周边土质类别以及岩土复杂情况合理布设勘察点具体位置，与此同时，测量黄土厚度、预计压缩层深度，以此为依据，对勘察点深度进行设计。实际勘察时，若湿陷性黄土为非自重类型，则需适当增加勘察点深度，一般在基础底面以下5m左右，而对于自重类型黄土，应再向下延伸5m，但最终深度仍需根据现场实际情况以及具体土质条件做出合理调整。

为保证勘察结果真实性、可靠性，需应用到静力触探技术以及室内试验，实现对黄土底层均匀性、岩土力学性质的进一步评价，此外，也可采用荷载试验方式进行，但需注意，该种方法的实施需依托于极具精准性的湿陷起始压力数据方可达到勘察目的。

结束语：工程建设期间，需加大对复杂区域特殊岩土的勘察力度，针对不同岩土类型合理筛选勘察技术，明确各岩土工程的地质特征，以保证勘察工作的有效、科学实施，规避地质灾害的发生，确保在可靠、全面勘察数据的支撑下，推动工程项目有序、安全施工。