岩土勘察技术在复杂地形地质条件的运用

杨历生

（中国有色金属长沙勘察设计研究院有限公司，湖南 长沙 410000）

岩土工程勘察是指根据建设工程的要求，对建设场地的地质情况、环境特征、岩土工程条件等进行查明、分析、评价，最终编制勘察文件的一系列过程。我国建设工程涉及的种类日益增多，在一些较为复杂的自然环境中，受地质地形条件的影响，岩土工程勘察必须采用特殊技术，既需要保证勘查结果的真实性、准确性，又要避免对生态环境造成较大破坏[1]。

1 勘察技术综述

岩土勘察技术主要是指在岩土工程的施工中，随着工程进度的推进，依照工程需求，利用各种勘察技术对施工场所的地质和环境进行勘察、分析，从而为工程项目建设做好准备。提前勘察为工程项目的设计和施工创造有利的条件，确保工程项目的安全性和稳定性，提升工程项目的整体质量。随着科学技术的发展，建筑工程的技术不断更新升级，岩土工程勘察技术有了更多细分种类，质量也得到了极大的提高。

1.1 岩土勘察的主要步骤

研究勘察、初步勘察及详细勘察 3 个阶段。可行性研究勘察是岩土工程勘察工作中最重要的一项，主要目的是从几个意向区域中选择一个最为合适的地点，收集这些区域的地质特点进行综合分析，综合考量这些地点的地震发生频率、曾有建筑、建设目的和当前的施工技术等。初步勘察是为了扩大设计要求而开展的工作，主要是为了设计出符合当前岩土勘察技术的初步施工方案，为下一步细化工作做出充足的准备。详细勘察需要结合多方面的工作进行，为工程最终确定一个合适的施工方案。进行详细勘察工作时要结合工程设计、施工条件、地基处理要求，进行一系列的技术论证和评价，为岩土工程施工中可能出现的问题提供可行的解决方案，从而保证整个工程正常施工。

1.2 岩土工程中应用勘察技术的重要意义

我国幅员辽阔，地势情况非常复杂，岩土类型多种多样，为岩土工程的勘察和施工带来了很大的困难。因此，在我国岩土工程实施中，岩土工程勘察技术至关重要，直接影响着建筑施工进程。勘察技术的应用可以帮助施工人员更好地了解施工现场的地质情况，从而为岩土工程项目的后续工作提供科学化、准确化的沿途数据，还能及时发现岩土工程施工中的一些潜在问题，从而采取预防对策。

2 复杂地形地质条件下岩土工程勘察技术简析

2.1 复杂地形原位测试技术

原位测试技术是在岩土原来位置，或是模拟出与原位置状态极为相似的应力环境后，对岩土性质开展测试。此种测量方式的原理为：岩土层原来所处的位置，能够基本保持天然结构、天然含水量、天然应力状态，使岩土工程勘察的重要参数—工程力学性质指标维持极高的精度。原位测试包括静力触探、动力触探、标准贯入试验、十字板剪切、旁压试验、静载试验、扁板侧胀试验、应力铲试验、现场直剪试验、岩体应力试验、岩土波速测试等。原位测试技术原理比较简单，常用于室内检测条件与工程实际情况相差过大的情况。此外，当土层、地基的基础受力状态较为复杂，或是超出预期、计算准确度不足、勘察人员缺乏经验、整体基础的原味真型试验较为简单，均可以采用原位测试技术。需要注意的是，如果重要的建设工程，必须进行适度的原位测试。如图 1所示，为岩土工程弹性力学参数原位测试仪测量原理示意图，其中上部所示为纵横波地面（表面）测试示意图；左下所示为纵横波单孔测试示意图、右下所示为纵横波跨孔测试示意图[2]。

2.2 地形地质测绘技术

地形地质测绘技术是工程学领域的基础技术之一，是指对自然地理要素、地表人工设施的形状、大小、空间位置及属性等进行测定、采集并绘制成图。应用于复杂地形地质条件下的岩土工程勘察作业时，研究测定及推算目标点的几何位置、岩土结构形态、组分构成等，通过具体数据，对施工现场的地形地质条件进行测评和分析后，有助于判断地形地质的复杂程度，进而对施工现场的地质构造予以确认，最终目的在于找出施工现场存在的所有地质问题并判断能否及时解决，既可以提高勘察的准确性，也能提高工程的安全系数。

2.3 复杂地区岩层钻探技术

与上述两种技术相比，岩层钻探技术的复杂性、作业难度较高。此种技术主要使用的工具为台式或车装钻机，在钻探作业中，需要使用泥浆，目的在于保护岩土壁层；而在回转时，往往采用“彩芯”的作业方式。为了提升勘察准确性、避免出现意外情况，应该将砂土层岩心采取率控制在75%左右；对黏土层的岩心采取率最小值应该控制在90%，开展正常作业，土层水平、垂直方向的变化将会成为重要参数，有助于精确探测土层变化的整体趋势，故而必须借助智能化设备，时刻记录，如果条件允许，应该实时传输到总控端。

3 岩土工程施工勘察现状

随着岩土工程技术的发展，岩土工程技术在数量和种类上都得到了很大的提升。丰富的工程实践经验也加快了技术升级的速度，提高了大量工程技术效率的提升。岩土工程的主要勘察对象就是岩土体，我国的广阔地形和复杂地势给岩土勘察工作带来了很多的挑战。无论是对勘探工具、人员素质还是指导规范都提出了很多的要求。因此，在当前的工程技术施工中还存在一些亟待解决和改善的问题。

3.1 勘探工具陈旧、技术落后

岩土工程对勘探技术的精密度要求比较高，在岩土勘探过程中只有保障了岩土勘探的精密度，才能为岩土工程施工的不同阶段提供准确、详细的数据作参考，结合实际情况制定更为合理的施工方案。但是，最新的勘察技术在岩土工程中的应用并不广泛，目前的机器设备严重落后于时代的发展，大大降低了岩土工程测量的精确度，也影响了整个工程的施工周期。

3.2 指导规范匮乏

当前，我国岩土工程的施工技术发展没有得到足够的重视，也缺乏政府的相关政策扶持，导致我国岩土勘察的相关指导性文件比较少，与国际主流的勘察标准脱节，也无法对勘探结果进行有效的监督，严重影响了我国岩土工程勘探技术的进一步发展。由于没有相关规定，技术人员在进行勘察工作的时候缺乏统一的标准，全凭经验判断，导致在岩土工程施工中问题频发，增加了后期的施工成本。

3.3 工作人员综合素质相对较低

从当前的情况来进行分析，主要是借助于数字化技术来搜集空间定位信息，在地理信息技术以及数据库技术的引导下，构建地质信息数据库系统，已经变成了地质学工作人员的重要任务。现阶段，我国对勘察技术的革新与发展不够重视，从业人员对勘察技术的认识也不充分，导致我国尚未建立完整的勘察知识系统。由于技术能力不足，导致技术人员在勘察工作中难以识别工作的要点和难点，也无法对工程问题进行预测，难以体现勘察技术的价值，无法在岩土工程施工中发挥其重要作用。

4 提升在复杂地形地质条件下岩土工程勘察质量的有效方式

4.1 借助数字智能化手段提高地质测绘水平

随着我国国力的提升，建设工程不再局限于城市、乡村等地形地势相对简单、供人民群众正常生活、工作的区域，而是逐渐向偏远地区扩散。比如 5G 基站成功建立，信号覆盖珠穆朗玛峰北侧全境，正是建立在极其严格的复杂地形岩土工程勘探的基础之上。基于此，提升在复杂地形地质条件下岩土工程的勘察质量的首要思路在于借助数字智能化手段，对现有岩土工程勘察技术进行升级，进一步扩大勘察范围，尽可能地提升数据的精确程度。比如全面收集建设工程所在区域的长久以来的土层变化情况，还应包含造成“非正常变化”的主要原因，将相关信息输入智能化数据模拟分析系统中，经过大数据分析之后，总结出相关规律，为所有进行的复杂地形、岩土勘察提供更加良好的参考。

4.2 提高对勘察和取样工作的重视程度

无论在何种复杂的条件下，开展岩土工程勘察作业时，若要提升结果的精度，勘查过程和样本取制样过程都是不可忽视的重要环节。基于此，提高勘察质量的第二个思路在于重视过程、提升取制样工艺。一般来说，如果土层的结构形式、基础样式等存在不同之处，如前文所述，勘查深度和勘察点布设必然存在差异，此时必须采用不同的勘查方案。比如勘查混转型住宅地基时，如果层数超过10 层，则钻孔勘察深度不可盲目加深。应该在18m 深度开展第一次勘查；之后需要围绕建筑的承载能力、预期沉降等反复论证之后，决定是否增加钻探深度。

4.3 引入基于北斗卫星定位系统的定点勘察方法

在一些特殊地形地质中，由于自然环境较为恶劣，重型勘察机械无法运抵，故而只能通过人工方式，逐渐“接近”目标区域。在此类长久性的岩土工程勘察过程中，需要“积小胜为大胜”，故而前期的努力不能浪费。基于此，可以引入基于北斗卫星定位系统的测控点布设勘查方法，通过卫星传递勘察信息，并在系统中完成模拟推进的全过程，为实地作业提供基础。如图 2 所示，为基于北斗卫星定位系统的岩土工程勘察示意图。其中勘察人员携带终端及勘查设备逐渐靠近目标区域，选择合适位置布置好勘察点位之后，将在系统中予以记录。在后续的勘察过程中，其他人员获得的指引将更加明确，从另一个角度不断提升了勘察结果数据的精准度[3]。

图2 基于北斗卫星定位系统的岩土工程勘察示意图

4.4 注重通过地下水勘查，获得相关信息

地下水的存在对于岩土工程勘察的影响程度较为严重，基于此，注重对地下水的勘察，不仅能够提升整体质量，还可以通过地下水，获取有关信息。然而地下水勘查在具体实施过程中存在一定的难度，特别是勘察时机的把控，一般在成功钻探最后一个钻孔后的24 小时之内，勘察效果能够真实反映岩土的真实情况，超过时限或提前勘探，均会使结果受到不小的影响。不仅如此，地下水很可能受周边地区水源的影响，故而勘察人员开展相关作业前，应该充分收集目标地区地下水位历史变化情况，总结出相关规律，从而得出精确的水层分层水位数值。

5 结语

整体来看，岩土工程勘察应该围绕选址勘察（重点在于对勘察方案的可行性展开论证）、初步勘察、详细勘察三个阶段。在复杂地形地势条件下，以上述三项内容作为基本框架，引入数字智能化手段，完善各项勘察细节，能够得出较为准确的结果。在可持续发展理念下，岩土工程勘察及后续的大规模工程建设，必须满足环保要求，特别是对地下水的保护，提升工程的“绿色指数”。