工程地质剖面中偏移钻孔的利用方法探讨

万晓锋

（1.西安建材地质工程勘察院有限公司，陕西 西安 710003；2.中国建筑材料工业地质勘查中心陕西总队，陕西 西安 710003）

1 概述

工程地质剖面是根据工程需要，在工程区域内地表某方位获取一条剖面线，以该剖面线上的工程地质调绘、钻探、物探、室内试验等综合地质勘察资料为依据，划分剖面地层，绘制分层线，标明相关的地质要素和符号，从而获得该剖面地质信息的二维图件。地质剖面是揭示勘探深度范围内的垂向地层结构、岩体属性特征等工程地质信息的重要工程图件，是地层在垂直方向上最直观有效的表达方式。工程地质剖面图对系统地分析区域地质情况，了解项目地质信息效果显著，正确绘制工程地质剖面，对指导工程设计和施工意义重大。

2 工程地质剖面图绘制方法与常见问题

2.1 资料收集

工程地质剖面可反映多方面工程地质信息，工程地质剖面绘制前需收集区域地质资料、钻孔资料、原位测试、物探成果、岩土试验、水文资料等，其中钻孔资料是工程地质剖面图绘制的最基础资料，钻孔的位置、地层信息等资料对工程地质剖面绘制的准确性有着决定性作用。

2.2 剖面绘制方法

工程地质行业随着社会发展，基础应用软件已基本成熟，工程地质剖面图的绘制基本已实现软件自动化。以工程地质勘察行业目前应用较广的理正软件为例，在绘制工程地质剖面前，需要技术人员先将工程信息、钻孔位置、地层、水位等资料录入理正数据库；然后根据剖面需要，按剖面方位依次选取多个钻孔；调用软件剖面图绘制功能，进行剖面比例、标注方式、填充方法等信息调整，而后实现工程地质剖面自动化生成。

2.3 软件生成工程地质剖面常见问题

系统软件在生成剖面图时，仅可执行系统指令，不具备自主判断功能，针对于位置信息与剖面方位重合的钻孔，软件绘制的剖面基本可反映工程实际情况；但在实际应用过程中，许多工程钻孔与工程地质剖面并不重合，即工程地质钻孔相对于工程地质剖面发生偏移，称为“偏移钻孔”。由于偏移钻孔与实际剖面存在位置偏差，导致钻孔的实际高程与剖面存在差异、地层信息并不一致，特别是在路线勘察（如公路、铁路勘察）中，该问题尤为突出。因此将偏移钻孔直接应用于工程地质剖面图的绘制不符合工程实际，需对偏移钻孔根据工程实际情况予以处理后方可用于钻孔绘制。

3 偏移钻孔的成因

在工程地质勘察过程中，钻孔布置应以准确反映勘探位置的工程地质情况为原则。正常情况下钻孔应布置于勘探对象影响区域内的合适位置，在实施过程中通过测量定位，准确施钻，以保证工程资料的准确性。但在实际生产过程中，钻孔位置往往最终会发生偏离，造成钻孔偏移的原因主要有以下3个方面：

（1）现场孔位调整。在工程勘察中，多数情况下场区地形地貌等条件极为复杂，受地形、构筑物等多方面因素的影响，勘察预定点位往往无法直接实施工程地质勘察工作，在不影响工程勘察质量的前提下，工程技术人员常根据现场实际情况，对勘探点位实施调整，该类情况下位置调整要考虑规范要求和现场地质情况多方面因素，偏移距离一般相对较小，该类钻孔应充分利用。

（2）设计调整。工程项目整体周期相对较长，需要经过单位自审、咨询审查、专家审查，与政府相关部门沟通等多个环节，因此常会出现部分钻孔在勘察实施阶段钻孔位置准确，但后期资料整理过程中，因多方面原因导致设计变更，构筑物位置相比于勘察阶段发生调整，勘探点位则发生偏移。该类情况下点位偏移距离随机性较大，部分勘探点由于偏移距离远而失去利用价值，需重新进行补充勘察。

（3）规范规定设置偏移。规范针对于不同的构筑物，勘探点的布置方式不尽相同；为了保证工程或构筑物安全等，规范规定部分构筑物钻孔布设应偏离构筑物一定距离。如《公路工程地质勘察规范》规定，公路隧道钻孔一般为宜沿隧道中心线，布置于洞壁外侧不小于5m处，该类钻孔应充分利用。

4 偏移钻孔利用的必要性

现阶段实际生产过程中，工程项目多具有工期紧、任务重、设计变更量大、勘察利润空间小等多方面特点，钻探工作压缩量较大；通过合理方法，对已完成钻孔进行综合利用，对避免重复钻探，缩短勘察工期，节约勘察成本有利；同时通过合理的技术方法，利用偏移钻孔绘制工程地质剖面，可使得工程地质剖面更符合工程，勘察成果更真实可靠，有据可依。

5 偏移钻孔利用方法

5.1 钻孔分类

工程地质钻孔根据地层信息，可大致分为3类：

（1）土质钻孔：钻孔勘察深度范围内，地层均以细粒土、粗粒土以及基岩风化物等为主，其岩土体特征如土层厚度、土体状态等受沉积环境影响较大，地层均一性相对较差，土质偏移钻孔利用后的地层厚度一般与实际情况存在一定的差异。

（2）岩质钻孔：钻孔勘察深度范围内，地层均为沉积岩、变质岩、火成岩等。针对于岩质地层，可充分调查区域地质情况，分析其产状、分布区域、规模等构造信息，研究其区域分布特征，岩质偏移钻孔利用后成果一般与实际情况符合度较高。

（3）岩土层复合钻孔：该类钻孔多数情况下上部为覆盖层，下部为岩层，但部分地区（如岩溶区）土层也可能存在于岩溶层中。该类钻孔兼具土质和岩质钻孔的特点，故岩土层复合偏移钻孔利用后覆盖层厚度存在一定偏差，岩层信息基本复合，岩层厚度部分存在差异。

5.2 利用方法分析

偏移钻孔的利用与钻孔的位置标高、地貌单元、地层时代成因、岩层产状等相关，主要通过“投影”的方式进行利用，投影方法应根据实际钻孔的地层信息等区别进行。

（1）钻孔实际位置与剖面线位置处于不同地貌单元或钻孔地层为不同时代成因时，剖面图中不可利用该钻孔，即偏移钻孔的利用应以同一地貌单元、同时代成因为先决条件。

（2）土质钻孔在同一地貌单元内可参照钻孔标高投影于剖面上。

如图1 所示，钻孔A 位于剖面1 外侧，绘制工程地质剖面图时，钻孔A 不可直接用于剖面绘制。假设钻孔A 为土质钻孔，与A1、A2 均处于同一地貌单元内，且标高相同，则在绘制工程地质剖面图时，钻孔A可投影绘制于A1、A2 位置。从工程地质角度分析，同一地貌单元内，在原始地形地貌条件下，同一标高位置受风化剥蚀影响程度大致相同，钻孔的投影利用相比于其它方式有更高的可靠度。

图1 土质钻孔A与剖面1平面位置示意图

（3）岩质钻孔产状水平时可参照钻孔标高投影于剖面上。岩质钻孔投影主要考虑两方面因素：一是岩体的风化程度；二是地层信息。风化因素主要受标高位置、地形地貌等因素影响；地层信息则与地质时代相关。针对于产状水平的岩质钻孔，在同一地貌单元、地层时代范围内，某一标高上的岩层性状基本一致，具备按标高投影的条件，可参照土质钻孔，按照钻孔标高进行剖面图投影绘制。

（4）岩质钻孔岩层倾斜时应通过切割剖面图方式投影于剖面上。岩层倾斜时，钻孔投影受钻孔产状信息及剖面方位信息影响较大，投影点位置考虑岩层风化因素，宜优先根据钻孔标高选取，但必须通过绘制投影点与钻孔点剖面的方式确定投影位置的实际信息，以确保钻孔利用的准确。

如图2所示，钻孔A深度20m，0～10m为石炭系中风化砂岩，10～20m为中风化灰岩，A与A1、A2标高均相同，剖面A-A1的方位角为313°，剖面A-A2的方位角为51°，假设A-A1与A-A2的剖面长度均为10m，A处岩层产状为160°∠20°，则对应的投影剖面见图3。从投影剖面结果可以看出，A点针对于不同的投影点A1、A2，最终的投影深度有所差异，造成差异的主要原因是A点相对于A1、A2的方位不同。

图2 倾斜岩层钻孔A与剖面1平面位置示意图

图3 倾斜岩层钻孔A不同方位投影结果示意图

（5）岩土层复合钻孔投影按照钻孔标高及切割剖面图方式综合进行剖面投影。岩土层复合钻孔可分为岩层水平的岩土层复合钻孔和岩层倾斜的岩土层复合钻孔。岩层水平的岩土层复合钻孔可参照土质钻孔，采用钻孔标高进行投影；岩层倾斜的岩土层复合钻孔应选取同标高点通过切割剖面图方式进行投影，并在投影点位置绘制钻孔覆盖层厚度。

钻孔位置如图2所示，钻孔A深度20m，0～10m为粉土，10～20m 为中风化灰岩，A 与A1、A2 标高均相同，剖面A-A1的方位角为313°，剖面A-A2的方位角为51°，假设A-A1与A-A2的剖面长度均为10m，A处岩层产状为160°∠20°，则对应的投影剖面见图4。从投影剖面结果可以看出，A 点针对于不同的投影点A1、A2，最终的投影深度有所差异，深度差异主要于岩层有关，覆盖层厚度基本未生变化。

图4 岩土层复合钻孔A不同方位投影结果示意图

5.3 偏移钻孔在工程地质剖面中表现方式

由于偏移钻孔投影于工程地质剖面时，地层深度等信息可能会发生变化（图4），因此偏移钻孔在剖面图中的标注方式与常规钻孔应有所区别，如通过采用虚线或特殊标号等。在选定投影位置后，应将利用钻孔放置于选定的投影位置上，以换算后的投影点地层信息进行绘制，将原始钻孔信息如柱状图等作为补充图件附于报告相关位置，以保证资料的完整性。

6 结束语

偏移钻孔利用是工程地质剖面图绘制过程中不可避免的问题，针对于不同的地质情况，选用合适的钻孔投影方法，对确保工程地质资料的准确性意义重大。由于实际工程地质条件的复杂性，通过合理的钻孔利用也只能近似反映勘探区域地质信息，并非剖面区域内地层情况的完全真实反映，因此工程地质勘察过程中，应注重钻孔资料的收集及钻孔位置的核实，综合利用多种勘察方法辅助验证，以保证成果资料的可靠性，更好的指导工程建设。