岩溶地区工程地质勘察关键技术研究

吕 杰

（武汉中地环科水工环科技咨询有限责任公司,湖北 武汉 430205）

岩溶在发育的过程中,最为显著的特点就是不够均匀和统一,这就导致岩溶地区的实际地质情况非常复杂化,因此,在开展勘察的过程中,仍然采用以往的地质方法,如坑探、槽探等,则实际的结果无法达到满意的程度。此外,在进行勘察的过程中,由于相关人员对于岩溶的认识并不足,因此,在应用勘察方法的过程中,无法保证科学性和合理性,进而使工程的处理不当时有发生,使工程失误的几率进一步增加,损失严重。所以,在对岩溶地区进行勘察之前,必须要对岩溶地区的地质状况进行实时的了解,对地下岩溶的分布情况进行实时的掌握,从而为后续的地质勘探提供有力的参考依据。所以,深入探讨并研究岩溶地区工程地质勘察关键技术,有着非常重要的现实意义。

1 岩溶地区工程地质勘察关键技术

1.1 地质测绘技术

在实际开展地质测绘的过程中,非常重要的内容有两方面,即地表测绘和洞穴调查。

在开展地表测绘的过程中,最基本的要求就是对各种有关地质要素进行全面的了解和掌握,并且以此为基础,对场区岩溶现象的分布进行查明,此外,还要实时明确地下水的实际分布情况以及运行情况,主要包含以下内容：首先,对于测区内岩溶与非岩溶地层,不但要对其水平方向上的分布情况和相互间隔情况进行了解,还要对垂直方向上的分布情况和相互间隔情况进行掌握；其次,对场区岩溶地层内各种不同力学性质结构面的产状进行实地的测绘,将其之间存在的配套关系全部了解清楚,对不同水理性质的结构面的主导方向进行区分；最后,以天然以及揭露水点的实际分布情况作为主要依据,对其是否与暗河系相关进行判断,配合后续的洞穴调查。在开展洞穴调查的过程中,主要包含以下两方面的内容：第一,查明洞穴的形态特征,并且对其和地质构造的关系进行明确,其中,最需要重视的测量内容是顶板高度即结构面的产状,为后续岩溶的发育规律研究提供参考依据,将更加详细的资料进一步提供给后续顶板稳定性的分析工作；第二,理清地下水系的来龙去脉是非常必要的。对地下通道进行全面探查的过程中,必须要特别注意地面天然水系之间的联系,将其全部了解清楚之后,还要全面清晰地明确地下水系的补给来源。

1.2 地球物理勘探技术

在应用该技术的过程中,需要特别注意的一项内容,即要综合全面地利用物体本身的不同物理特性。物体特性不同,选用的物探方法也有极大的不同。在实际探测的过程中,会采用以下几种方法：高密度电阻率法、自然电位法、视电阻率法、探地雷达法。将地球物理勘探应用于岩溶地区的工程地质勘察,简单地来讲,就是地质解译实际存在的各项指标和阐述。更加具象化的分析,就是通过各种勘探技术获取天然或者人工的地质分布情况,进而使整体工程建设地质屋内存在的“透视性”得以实现。在应用的过程中,不但可以对地面上的所有地质数据信息进行实时的测量,还可以对地下与地面之间的一些隧道等进行考察和探究。随着社会经济的不断发展,在开展探测的过程中,电子计算机技术等也被应用进来,可以极大程度地促进物探方法的发展。在当前阶段,除了前文所述的一些物探方法以外,地质雷达微重力法以及地震层析成像技术应用进来等都得到充分的应用。不论是任何一种方法,其实际的应用前提各不相同。只有以实际的前提条件为基础,在基础得到全面满足的情况下,才能获取满意的效果。所以,在确定使用某一种勘探方法之前,必须对该地的实际地质情况进行全面深入的判断和分析,只有如此,才能使相关方法的最大效益全面发挥出来。虽然如此,在进行实际勘察的过程中,还是需要对钻探手段实际发挥作用进行全面的监控,不论是何种方法,其既有相应的应用优点,也有相应的应用缺陷,应该对长处进行适当的提取,对短处进行适当的弥补,明确不同方法的适用条件。根据大量的实践经验可以进一步发现,根据实际地质条件选用适宜的勘探方法可以使勘察的成本降低,与此同时,还能使勘察的工期得以缩短,使勘察工作的质量全面提升。将物探定性与钻探定量结合使用,可以对工程的实际地质情况进行较为全面的了解,进而将更加准确的依据提供给相应的设计。

1.3 工程钻探技术

在实际的地质调查过程中,最常用的一种方法就是工程钻探技术,但是在应用该技术的过程中,实际花费的时间相对较多。应用该技术,不但可以对实际钻取的位置进行明确,还能进一步明确附近的地层情况,此外,还可以综合全面地利用实际的岩土芯,在室内开展相关的测试,保证相关岩土信息的准确性和时效性。在机具安置的过程中,除了地形条件外,其他条件下都可以将钻探技术应用进来。将钻探技术应用进来,其主要的目的,就是对相对较深地段的岩溶发育情况进行实时了解,特别是对于一些地表并没有任何岩溶现象的地区,又或者是存在覆盖层的地区,不但要将地质调查和物探成果应用进来,还要结合工程的实际要求,实时全面的指导具体钻孔的布置情况。在开展地质勘查的过程中,会将各种钻探方法应用进来,而对于钻探方法的选择,则要以实际的工程情况作为依据,进而合理选取。

1.4 遥感技术

对于遥感技术而言,在实际调查的过程中,不但具备调查面广的优势,而且实际的重复性还相对较高,此外,相关的遥感图像可以真实反映出实际的地表特征,还能全面详细地反映出整体的空间关系。此外,在应用该技术的过程中,相应的遥感影像还具备信息量大的特点,而且视域非常广阔,不但可以对岩溶的地貌形态进行全面识别,还能对岩溶层组的划分进行全面了解,不仅如此,还能进一步洞悉地质的构造特征,是其他勘测技术不能匹及的。遥感技术主要的适用地区,就是我国的南方地区,以及具备裸露型特点的岩溶地区。遥感技术包含的内容也非常多,不但有航空遥感技术,还有地球资源卫星遥感技术,不仅如此,还有侧视雷达遥感技术和热红外遥感技术等,在岩溶地区的工程地质勘察中,已经将这些技术广泛地应用进来。

1.5 静力触探技术

在进行岩溶地区工程地质勘察的过程中,将静力触探技术应用进来,其主要的目的,是对软土和黏性土以及砂类土的承载力进行确定。而且对于静力触探技术而言,其主要的适用方向就是覆盖型岩溶工程的地质勘察。将静力触探法应用于岩溶地区的工程地质勘察,主要就是以实际覆盖层中具体土质的贯入阻力为实际依据,进而将真实完整的地质情况获取出来。在应用静力触探的过程中,可以在覆盖型岩溶工程地质勘察中应用进来,简单的来讲,就是以实际的地层条件为重要的基础,将静力触探手段应用进来,可以使其他勘探手段无法解决的问题得以解决,而且实际的效果还非常不错。在勘察覆盖型岩溶工程的过程中,将静力触探手段应用进来,有一个最为关键的点,就是将第四系覆盖层中是否存在隐蔽土洞的情况进行全面查明,不仅如此,还要明晰实际的土洞规模和埋藏位置,此外,还要对具体的范围进行判定。第二点,就是以实际的钻探物探资料为实际的基础,进而应用针对性的静力触探孔针布置。以实际情况为主要出发点,通过静力触探PS-h曲线的解释,则可以根据实际的异常值出现与否,对裂隙带存在的情况,或者是土洞存在的情况进行推测。通过静力触探方法的应用,可以保证实际资料分析结果的可靠性和精准性。此外,在应用相关技术的过程中,不但会受到经济的影响,还会受到技术的限制。为了对覆盖层中潜蚀作用的分布范围和强度进行全面探明,则可以将静力触探方法应用进来,在此过程中,以不同的设计阶段为基础,以不同的地层条件和性质为依据,在开展综合勘探的过程中,将静力触探手段科学并合理的应用进来,可以使勘测的质量全面提升。还可以将静力触探与地质雷达结合,对土层中隐伏土洞与扰动土层的情况进行全面探明,实际的效果非常显著。

1.6 各种技术的综合运用及优化

基于特殊的调查背景,要想对岩溶的现象进行快速准确的查明,就要将各种技术全面应用进来,并且对其进行相应的优化。对于物探技术而言,在实际应用的过程中,具备工作时间较短的特点,而且对于钻探工作的指导性也较强,可以使钻探的工作量减少,进而使调查的时间得以缩短。此外,基于物探技术和设备的进一步更新和发展,实际的探测精度也在不断地提升,因此,在进行岩溶地区的工程勘察过程中,将物探技术大范围的应用进来,并且与其他的技术进行组合应用,可以使勘察的准确性和高效性进一步提高。

2 岩溶地区工程地质勘察注意事项

在对岩溶地区工程地质进行实际勘察之前,就要将勘察的纲要全面编写好。在编写勘察纲要的过程中,要保证内容的完整性,明确勘察的要求和目的,确保设计的详细性,此外,对于实际的施工方案而言,还要保证其科学性和合理性。在安排工期的过程中,不可过于仓促,而且也不可以因为业主对于勘察工作不太清楚,就进行一味的迁就。对于相关的勘察纲要而言,必须要保证其通过相关的审核审定之后,才能开展勘查工作。在进行实际施工的过程中,必须要以勘察纲要作为主要的指导依据,进而严格执行,切忌出现对勘察纲要置之不理的情况。在进行野外施工的过程中,必须要对勘察的质量进行实时把握。而且为了使野外第一手资料的正确性得到保证,在进行实际施工之前,就要安排相应的技能和安全培训。在进行实际勘察之前,必须要对钻机的材料齐全与否进行实时检查,如果某一个钻机的材料出现不齐全的情况,则坚决不可以将其应用于实际的勘察之中。要及时钻取样品,不可事后补样,以相关的要求作为主要的依据,进而进行封样,使其实际的检测准确性得到保证。在进行实际勘察的过程中,要将相应的资料全面整理好,而且相关的勘察报告,必须要满足国家的相关规定,还要对国家的强制性条文规定进行严格执行,使岩溶地区的工程地质勘察质量得到根本性保证。

3 工程实例

以某县城的拟建区南伞盆地为例,其属于岩溶径流区,而且具备覆盖性的特点。对于表层的第四系冲洪积层和残积土层而言,其整体的厚度在10~30m范围内。而且盆地有地下暗河穿过,以暗河周围作为主要的基点,有数十个大小不等的落水洞以及土洞分布在其周围。在雨季,由于降雨频繁,地下的水位上升,而且已经上升至地表,而在枯水季节,则地下水位会下落,下落到暗河之中。其中,有一部分的落水洞和土洞已经发生了塌陷现象,进而塌陷成为天窗,还有一部分在陷落之后,呈现凹地的状态。如果该地进一步发展,势必会对新县城的全面建设和发展产生严重影响。而且在该县城中,最大的维系额就是岩溶危害,如果不对其进行实时勘察,将有效的勘察技术应用进来,进而将相应的防治措施实施进来,则就会使建筑受到严重的危害。

4 结束语

文章对岩溶地区工程地质勘察关键技术进行了深入的分析和探讨。对于岩溶地区的工程地质勘查而言,其具备一定的特殊性,而且实际的研究价值也非常高,因此,要对其进行全面勘察。在对岩溶地区的工程地质进行实际勘察的过程中,要对关键技术的全面应用进行重视,例如地质测绘技术、地球物理勘探技术、工程钻探技术、抽水试验技术、遥感技术等,以实际的岩溶地区具体情况作为主要依据,进而对关键技术进行针对性应用,或者组合应用,可以对岩溶的发育规律进行全新的认识,而且还对岩溶区的工程地质条件进行准确评价,对其实际的水文地质条件进行实时了解,进而使岩溶地质灾害的发生得以避免,在对相关关键技术应用的过程中,不但可以使工作量进一步节省,还能使地质勘查的准确性和实效性全面实现。