铁路工程中不良地质勘察方法研究

辛 星

（中国铁路设计集团有限公司，天津 300308）

1 滑坡和错落

1.1 地质特点概述

滑坡一般表现为山坡呈现出明显的“U”形地貌，后壁相对陡峭，坡面呈台阶状，山坡前端向河床延伸，两侧地层出现扰动和错位状态。错落相对滑坡而言，其坡面呈现出更加明显的高差，坡体更加陡峭，其结构存在垂直下落的倾向。

1.2 勘察方法

（1）钻探。对规模相对较大的滑坡或错落，钻探是比较常用的勘察手段。其勘察目的在于，查明出现滑坡（错落）体的位置、深度以及地层组成等，明确与滑坡（错落）紧密联系的地下含水层的分布情况、水的来源、运用状态等。

（2）挖探。挖探根据具体的方式不同，可分为井探、硐探、坑探、槽探等多种。通过对地层地质情况进行直观的查验，研究岩石的具体性质，可以明确地层分布情况，进而明确滑坡（错位）的具体范围及扩展方向。探坑和探槽两种挖探方式，一般会对滑坡（错位）边缘的地质物质和滑坡剪口端进行检查。由于探坑、探槽能够使地层充分暴露出来，因此十分便于区分滑动地层，进而对滑动带位置及分布进行界定。

（3）地球物理勘探。地球物理勘探根据具体方式的不同，可分为电法勘探、地质雷达勘探、声波探测等。其工作原理在于根据地下不同地层中各类物质的物理特性来分析地下构造特征。由于受多种因素的影响，滑坡（错落）地球物理勘探结果往往存在一定的误差，因此在具体地质勘察过程中，要将钻探、挖探等方法统筹起来使用，通过互相补充，达到最大限度降低勘察成本、确保精准度的效果。

2 危岩、落石和崩塌

2.1 地质特点概述

危岩指由于落差较大的陡坡产生了松动、位移、变形、裂缝并随时可能由于重力作用向下坠落的岩体。落石指一些脱离原位置，在重力作用下下坠的岩体。崩塌指落差较大的陡坡在内力或外力作用下，急剧向下滚落的地质现象。

2.2 勘察方法

由于危岩、落石和崩塌常常处于落差和高度都非常大的陡坡、峭壁等位置，采取钻探勘察方法难度系数高、危险性大，且需要投入较大成本，因此，对危岩、落石和崩塌的勘察不宜采用其他不良地质通用的勘察方式，应把勘察重点放在查明具有典型性的危岩岩体以及规模界限上。具体的勘察方法应根据该不良地质的具体表现来确定。比如，对危岩、落石和崩塌界限清晰的，可通过地质调查的手段来查明，一般不再采取勘察地质实体的办法；对需要查明其后部卸荷裂隙位置的，可以结合实际情况采取一定规模的挖探方法；对规模较大、单一通过挖探方法不易查清卸荷裂隙位置的，可采取水平钻孔的方法；在确定危岩、落石和崩塌涉及范围时，可在现场进行落石实验。在整个勘察过程中，具备条件的可充分运用无人机测量、三维激光扫描等手段，提高勘察的效率和精准度。

3 岩堆

3.1 地质特点概述

岩堆的形成与危岩、落石和崩塌等不良地质条件有着密切的联系，其产生原因是陡峭山坡上的岩体崩塌之后，由于受到重力作用，堆积在了山坡底部较为平缓的位置，形成松散的堆积实体。其内部结构较为疏松，一般由大小碎岩构成，泥沙含量较低，胶结情况较少出现。

3.2 勘察方法

由于岩堆密度较低、结构较为松散、整体稳定性较差，往往容易对铁路工程的稳定性造成较大影响，极有可能诱发滑坡等现象。因此，对岩堆的勘察，可参照滑坡的勘察方法处理。在具体勘探方法的使用上，应综合地球物理勘探、钻探、坑探等多种勘探方法，查明岩堆的密实性、物理结构、岩堆形态以及岩堆基底的稳定性。在勘探点的选择上，应根据整治项目建立在轴线断面上，深度应到达岩堆基底稳定的地层3m以上，并且要确保深度高于岩堆最大岩体直径的1.5倍。在进行钻探的过程中，应同步检查岩堆层的含水量大小，以及岩堆以下的地下水位，出现软弱夹层时应采取样本进行物理力学实验。

4 泥石流

4.1 地质特点概述

泥石流指在山势较为陡峻或坡度较大的山坡地带，由于降水原因（如大规模的集中降雨、冰雪融水等），大量石块、土层被裹挟起来，形成流量大、流速快、冲击力强、给下游造成严重危害的洪流。在铁路工程施工过程中，难以避免通过高山或陡坡地带，势必会受到泥石流的威胁。因此，加强对泥石流的勘察十分重要。

4.2 勘察方法

因为泥石流的发生与滑坡、危岩、落石和崩塌等不良地质有着紧密的联系和较为一致的地质特点，所以对泥石流地区进行勘察时，也应综合采取地球物理勘探、钻探、坑探等多种勘探方法。勘察的主要目标任务是查清泥石流沉积区域堆积实体的组成成分、实体厚度以及泥石流内部形态。在勘察过程中，应重点注意以下两个方面的内容。（1）勘察泥石流堆积物深度时，应将钻层延伸至泥石流堆积物基底以下的岩土层内，深度大于3m以上，且应大于堆积物中最大石块直径的1.5倍。（2）进行泥石流工点地质试验时，应重点把握好三个部分：①提取具有代表性的土样查明泥石流流体密度和进行颗粒分析时，要在现场进行，防止外部环境干扰发生变化。②对大型泥石流沟进行勘察时，要在补给区采集土样进行自然含水率和自然密度等试验，根据实际需要可对泥石流堆积物进行取样，土样做黏度和静切力试验。在这一过程中，应特别注意，对泥石流堆积物进行取样时，要从典型的、具有代表性的地点选取。③土样做黏度和静切力试验时，可离开现场在室内进行。

5 风沙

5.1 地质特点概述

铁路工程线路设计过程中，不可避免地涉及戈壁、沙漠区域。这一类区域往往覆盖厚实的砂粒、石块等，在风力的作用下，通过风蚀、沙埋等作用，侵蚀铁路路基、掩埋铁路轨道，给铁路运行造成威胁。

5.2 勘察方法

（1）遥感勘察。依托现代科技手段，可以实现航空遥感勘察，通过遥感仪器传输的图像进行勘察和判定，能够直观了解风沙活动的范围、运动特点及发展趋势。另外，通过对不同时期内该区域遥感的图像，还可以测量出沙丘的运动轨迹和移动速度，为科学设计铁路线路和建设方案提供重要参考。

（2）地质调绘。通过细致精确的地质调绘，在相关区域地形图上进行标注和绘制，可以直观地反映出该区域风沙活动和演进的特点，从而推算出风沙活动的总体趋势，有效规避风沙在铁路工程线路设计中带来的不良影响。现场勘察除了要把风沙作为勘察对象外，还要把区域内的砂土层作为重点勘察对象。通过现场勘察，能够确定砂土层的紧密和厚实情况，从而确定其作为地基所能达到的承载能力。风沙地区的勘察方法，应综合采取地球物理勘探、触探、挖探等勘察方法，其要点主要如下：放射性测井、弹性波法等适合地球物理勘探；无泵反循环钻进方法适合较为松软的砂层；冲击钻进等方法适合较大砂石地层。在选择勘察地点时，应遵循以下原则：在风沙较弱区域，应沿铁路设计线设置勘察地点；在风沙强烈、活动频繁区域或地基下地层结构复杂区域，应根据横截面来布置勘察地点；勘察地点之间的间隔应根据风沙活动情况以及铁路工程建设特点来确定。

6 岩溶

6.1 地质特点概述

岩溶是岩石长时间经受地下水或地表水的侵蚀，而发生的一种物理和化学现象。其构造上具有明显的特殊性，一般具有一定程度的地下水或地表水径流，同时还存在溶洞等形态，使得地质构造存在极大的不稳定性，给施工造成了极大的安全和质量隐患。

6.2 勘察方法

对岩溶这种不良地质的勘察，应采取综合物探的方法。在勘察点安排钻孔时，应着重了解以下内容：一是岩溶地层的厚度；二是岩溶发育阶段，据此界定含水量高的区域；三是探定规模较大的岩溶洞穴的深度和分布情况，摸清暗河的流量、流速、流向等指标。

7 人为坑洞

7.1 地质特点概述

人为坑洞指由于人类生产、生活活动而形成的坑洞，也是不良地质的一种表现形式，主要包括人类采挖的矿区、窑洞，以及古墓、采土洞等各类地下工程，等等。人为坑洞的存在，破坏了地层原有的结构，加剧了不稳定性，使得原地层在外部环境的作用下发生变形、坍塌。

7.2 勘察方法

对人为坑洞的勘察，应根据当地的地形、地质条件综合采取方式方法。其勘察要点如下：一是重点了解坑洞的内部构成，坍塌及进水情况，有害气体组成成分及密度，暗流、暗河等的位置状态等；二是对一些无法掌握坑洞位置规律，进入坑洞进行直接查看或存在一定危险性或无法进入的，可以采取地质雷电、弹性波法等进行综合勘探，并根据物探的情况，有针对性地进行钻探，从而保障勘探的精准性；三是在进行钻探时，应确保钻探的深度大于坑洞底部地层2m以上。

8 水岸坍塌

8.1 地质特点概述

水岸坍塌指湖边、水库等处的土层，由于长期受水的浸泡和冲击，导致土层发生坍塌。在实施铁路工程时，铁路应尽量避免靠近水岸坍塌区域。

8.2 勘察方法

在对水岸坍塌区域进行勘察时，应综合采取钻（坑）探、地球物理勘探、原位测试等相结合的勘察方法，查明水岸的地层情况、受水侵蚀情况以及坍塌范围等，勘察深度应保持在水岸相对稳定的土层坡脚线以下。

9 结束语

总之，不良地质对铁路工程的建设质量会产生巨大影响，不仅会增加工程建设和管理难度，还会威胁铁路运行的安全。因此，应准确认识铁路工程建设中常见的不良地质，并采取科学的勘察方法，为铁路工程的顺利实施提供可靠保障。