对岩溶地区工程地质勘察的技术探讨

对岩溶地区工程地质勘察的技术探讨

李鹏

广州市建筑科学研究院新技术开发中心有限公司广东广州510000

摘要：在岩溶地区地质勘察中运用综合勘探是非常必要的。由于岩溶地区的岩溶较发育，这对于工程建设是一个比较复杂的问题，因此在我们实际工作中，必须针对不同的工程情况，再结合现场工程的具体地质条件，运用综合的和有效的勘察技术手段和方法，查清场地岩溶的发育规律以及分布规律，并对勘探区作出综合评价，提出合理的方案。并且应加强与后期施工的进一步联系，对每次工程勘察中出现的问题进行分析，及时总结经验教训。

关键词：工程地质；岩溶地区；勘察方法

1.岩溶地基类型

由于岩溶发育，往往使可溶岩表面石芽、溶沟丛生，参差不齐；地下溶洞又破坏了岩体完整性。岩溶水动力条件变化，又会使其上部覆盖土层产生开裂、沉陷。这些都不同程度地影响着建筑物地基的稳定。

根据碳酸盐岩出露条件及其对地基稳定性的影响，可将岩溶地基划分为裸露型、覆盖型、埋藏型三种。

1.1裸露型

地表一般缺少植被和土层覆盖，碳酸盐岩大部分裸露于地表或其上仅有很薄（小于10米）的覆盖土。它又可分为石芽地基和溶洞地基两种。

（1）石芽地基：由大气降水和地表水沿裸露的碳酸盐岩节理、裂隙溶蚀扩展而形成。溶沟间残存的石芽高度一般不超过3m。如被土覆盖，称为埋藏石芽。石芽多数分布在山岭斜坡上、河流谷坡以及岩溶洼地的边坡上。芽面极陡，芽间的溶沟、溶槽有的可深达10余米，而且往往与下部溶洞和溶蚀裂隙相连。基岩面起伏极大。因此，会造成地基滑动及不均匀沉陷和施工上的困难。

（2）溶洞地基：浅层溶洞顶板的稳定性问题是该类地基安全的关键。溶洞顶板的稳定性与岩石性质、结构面的分布及其组合关系、顶板厚度、溶洞形态和大小、洞内充填情况和水文地质条件等有关。

1.2覆盖型

碳酸盐岩之上覆盖层厚十几米至几十米，又可分为浅覆盖型（上覆土层小于30米）和深覆盖型（上覆土层大于30米）。这类土体可以是各种成因类型的松软土，如风成黄土、冲洪积砂卵石类土以及我国南方岩溶地区普遍发育的残坡积红粘土。覆盖型岩溶地基存在的主要岩土工程问题是地面塌陷、地基不均匀沉降等，对这类地基稳定性的评价需要同时考虑上部建筑荷载与土洞的共同作用。

1.3埋藏型

碳酸盐岩之上覆盖有其它非可溶性的岩石，其厚度大小不一，当上部非可溶性岩石的厚度和强度能满足建筑物的需要时，可不考虑下部岩溶的发育情况。

2.岩溶区地质勘察目的

首先我们要了解什么地质勘察，地质勘察是用科学的放法，通过科学仪器或者机械手段得到地质层的一些资料，然后经过专家、学者的分析的一个过程，根目的是要了解持力层的地基承载力，确定基础类型等等。是在对矿产普查中发现有工业意义的矿床，为查明矿产的质和量，以及开采利用的技术条件，提供矿山建设设计所需要的矿产储量和地质资料，对一定地区内的岩石、地层、构造、矿产、水文、地貌等地质情况进行调查研究工作。而地质勘测的目的是了解不同表层岩溶带、土壤、植被系统的结构，水循环及有关营养元素的运移规律；表层岩溶带的调蓄功能。总结岩溶山区岩溶水合理开发利用的模式，尤其是地表地下水库成库条件、坝址选择的技术方法、勘探工作程序；地表地下水库调度水资源的水文。岩溶山区荒漠化（水土流失）影响因素的定量评价，土地整理和控制水土流失的工程措施及效益评价；土地覆盖、荒漠化的动态监测及该区综合治理效应评价。因为斯特地区地表异常缺水和多洪灾，对农业生产影响很大。但地下水蕴藏丰富，径流系数在热带岩溶区区域为50～80%。亚热带岩溶区区域为30%～40%，温带为10%～20%，所以研究明白岩溶区对农业生产有一定的影响。

3.岩溶地区工程地质勘察的方法

岩溶地区的地质地貌情况非常的复杂，在进行勘查工作时，已经不能单凭槽探、坑探等传统的方法进行，只有在详细的了解岩溶地区的不同情况下进行才具有现实意义。因此在进行工程建设的的过程中，必须先进行地质的勘察。那么采取合理而有效的方法进行勘察就显得尤为重要。

3.1钻探

钻探是工程地质勘察最直接的勘探手段。主要受地形条件影响较大，特别是对于铁路工程勘察，交通和机具搬运、安置等都很困难，因此物探对于铁路岩溶地区工程地质勘察显得尤为重要。对于交通方便的地区，几乎任何条件下均可使用钻探方法。钻探工作是了解一定深度范围内的岩溶发育情况，尤其当地表无岩溶现象或有覆盖层时，结合地质调查和物探资料，根据工程具体情况布置钻孔。工程地质勘察中使用的钻探方法较多，因而要根据具体情况选用适宜的钻探方法和机具，此外，为了利用钻孔更好地了解地下地质情况，配合钻探，往往要进行钻孔压水试验或抽水试验等水文地质工作。

3.2采用遥感技术

遥感技术用来探测识别目标物的整个发展过程的一种技术，主要运用电磁辐射的理论，将远距离的目标物辐射成电磁波信息，经过探测器的接受，传到地面的接收站，最后由接收站加工成具体的图像或数据资料。这个过程综合应用了现代物理学、电子计算机技术、数学和地学规律的相关原理。遥感技术的应用，能够大范围的将岩溶地貌形态显现出来，而且遥感图像能够从宏观上具体真实的将地表特征和地表的现象的关系显示出来，特别是在对岩溶层组划分和地质构造等方面特别的适用。

3.3地球物理勘探

采用地球物理方法对岩溶进行探测是岩溶地质调查的重要手段。岩溶洞穴与其围岩之间一般存在较明显的密度、速度和电性等物理性质的差异，目前，适用于岩溶勘察的物探方法主要有电阻率法、微重力法、钻孔电磁波透视法、五极纵轴电测深法、地震层析成像技术、瞬变电磁法、地质雷达等。物探方法的综合应用能有效查明了岩溶的分布范围、埋藏深度和发育情况。

3.4采用静力触探技术

静力触探手段在工程地质勘察中主要是用来确定软土、粘性土和砂类土的承载力。静力触探用于覆盖型岩溶工程地质勘察，主要是查明第四系覆盖层中有无隐蔽土洞存在、土洞的规模及埋藏位置、疏松裂隙带的分布及其范围等。其方法是：在依据钻探、物探资料进行了初步稳定性分区的基础上有针对性的布置静力触探孔，结合具体情况，解释静力触探PS-h是否出现异常值来推测有无土洞或裂隙带。

在覆盖型岩溶工程地质勘察采用静力触探方法，解决了钻探、物探手段受到技术和经济上的限制或场地的限制时，为探明覆盖层中潜蚀作用的分布范围和强度提供了简便的方法。在综合勘探中合理使用静力触探手段可以提高勘测质量、缩短勘测周期。另通过静力触探与其它物探方法相结合可以用来探明土层中隐伏土洞与扰动土层。

4.工程项目应用实例

某省地区大型铁路隧道工程，为典型覆盖型地基，选定地质素描、TSP、地质雷达、红外探水、钻探共五种方法为隧道所处地进行地质超前预报，揭露了暗河、溶洞、裂隙等的分布、形态和发育规律，确定了大型溶腔的边界。在施工过程遭遇了大型充填或非充填溶腔上百处，地震反射波法和超前钻探均取得较好的效果。勘察发现该隧道岩溶发育率与地表埋深的关系成反比，即垂向渗流带岩溶发育程度高，深部循环带岩溶发育程度低，但深部循环带揭示的高压富水溶腔，由于溶腔水压高、水量大、充填介质可注性差等特点，极易发生突水突泥风险，超前预报出25处高压突水地段，并在施工中得以验证，TSP未发现明显异常，还有9次是水平钻孔或超长炮孔发现的高压突水现象。

根据揭示岩溶特点进行分类，对溶腔采取分类处治，基于细致全面的勘察数据及其分析报告，研究了注浆、溶腔防护加固、隧底跨越、岩溶水引排、绕避迂回等技术的适用条件和技术措施。

5.结语

岩溶地区的岩溶发育状况是一个比较复杂的问题，在实际工作中，在研究和勘查的过程中必须针对工程具体情况，综合考虑现场工程地质条件，采取综合的和合理有效的勘察方法，对场地岩溶的发育规律和趋势了解清楚，并对工作区作出正确的评价，提出合理方案和策略。

参考文献：

[2]石东虹，段辉云.深度探讨岩溶地区工程地质勘察的合理方法[J].科技资讯，2014，（4）：32～33.

[2]邹才能，张颖.油气勘探开发实用地震新技术.北京：石油工业出版社，2015.