岩溶地区的勘察新技术

2016-03-21李书敏李钊

地球 2016年3期

关键词：土洞查明物探

■　李书敏　李钊

（广东核力工程勘察院广东广州510800）

岩溶地区的勘察新技术

■李书敏李钊

（广东核力工程勘察院广东广州510800）

我国的可溶性碳酸盐岩分布较广，为岩溶的发育提供了基本条件。岩溶作为一种特殊的地质条件下形成的现象，已越来越引起人们的重视，许多学者和专家已从多个方面对其进行了研究。岩溶地区的地质勘察工作有其特殊性。本文介绍了岩溶勘测技术的应用现状，针对勘察中出现的一些问题，采取了一系列措施，取得了理想的成果。

岩溶地区地质勘察技术方法

随着社会经济的发展，岩溶地区的工程建设项目越来越多，工程勘察碰到的技术问题也越来越多。岩溶又称喀斯特，是指可溶性岩石在水的溶蚀作用下，产生的各种地质作用、形态和现象的总称。要掌握岩溶地区的基本可行的工程地质勘察方法和手段，就必需了解一个地区的岩溶发育规律和特性。针对不同岩溶发育的特点和规律采取不同的勘察方法与手段。

1　岩溶岩土工程勘察方法及探测技术

在岩溶地区，岩土工程勘察分析方法及岩溶探测技术，除了常规的钻探手段外，目前国内主要采用以下方法或手段。

（1）工程地质调查与测绘。包括岩溶地形地貌调查、地层岩性、水文地质调查、测量及试验等内容的野外调查，能够从宏观上把握岩溶发育的分布和特点，并据此进一步进行工程地质勘探工作，该方法简单，方便实用，能获得直观的野外工程地质基础资料。

（2）遥感技术。地球资源卫星遥感(MSS、TM、SPOT)、航空遥感、热红外遥感、侧视雷达遥感等在70年代引进我国以后，具有调查面积大，重复性好等特点，对于研究岩溶地貌形态、岩溶层组划分、地质构造等都能取得较好的效果，被广泛应用于岩溶地区的工程地质勘察工作，该技术一般用于大型工程选址，而一般的工业与民用建筑用得不多。

（3）工程地质原位测试技术。主要采用原位标准贯人试验、动力触探试验等测定溶洞和土洞中充填物、岩溶塌陷堆积物的工程地质性质和地基土承载力，该技术在各岩溶地区有较成熟的应用经验，施工简单，成本较低，应用广泛。

（4）示踪试验。用示踪剂(荧光染料等)进行岩溶地下水联通试验以及长期观测的研究，以查明岩溶的发育程度和溶洞相互连通、分布情况，该方法简单，较方便可靠，但不适用于无地下水的溶洞。

（5）模型试验。采用一定尺寸规模的试验装置，模拟砂、土层在各种条件下(如不同水动力条件)的岩溶地基的稳定性或岩溶塌陷过程一般用于岩溶塌陷的研究。

（6）插钎。用一定长度钢钎(筋)按一定的间距插人上覆土层，用来查明土层中是否发育有岩溶土洞。例如广西桂林岩溶地区，在地基基坑开挖后，一般采用插钎来进一步查明土层中是否存在土洞或塌陷软弱层，实践证明该法效果显著。该方法还具有施工简单，经济实用的特点。

（7）管波探测法。管波探测法是在钻孔中利用“管波”作为探测物理场，探测孔旁一定范围内的溶洞、溶蚀裂隙、软弱夹层等不良地质体的最新孔中物探方法，即利用桩位中心的一个勘察钻孔，通过发射管波，采集记录并分析管波反射信号，就可探明整个桩位范围内的岩溶、软弱夹层及裂隙带的发育和分布情况，并评价嵌岩桩基桩持力层的完整性。

2　各阶段岩溶地区建筑岩土工程勘察要求和方法

岩溶地区勘察不同于一般建筑场地的工程地质勘察。其显著特点是始终将查明和分析岩溶的岩土体结构、稳定状态及其潜在危害置于突出地位。在不同的勘察阶段采用相应的勘察手段和技术方法，布置相应适当的勘察工作量。岩土工程勘察各阶段的要求和方法是不同的，一般可分为：

可行性研究勘察、初步勘察、详细勘察、施工勘察等。可行性研究勘察阶段应查明岩溶洞隙、土洞的发育条件，并对其危害程度和发展趋势作出判断，宜采用工程地质测绘及综合物探的勘察方法。

初步勘察阶段应查明岩溶洞隙、土洞的发育程度和规律，并对场地的稳定性和建筑适宜性作出初步评价。岩溶洞隙及其伴生土洞、地表塌陷的分布、发育程度和发育规律，并按场地的稳定性和建筑适宜性进行分区。

宜采用工程地质测绘、钻探及综合物探方法，对物探发现有异常的地段，应选择有代表性部位布置钻探孔进行验证核实，并在初划的岩溶分区及规模较大的地下洞隙地段适当增加勘探孔，钻探孔深应穿过表层岩溶发育带。

详细勘察阶段应查明建筑物范围或对建筑有影响地段的各种岩溶洞隙及土洞的状态、位置、规模、埋深、围岩和溶洞内的充填物性状，地下水埋藏特征；评价地基的稳定性。在岩溶发育区的下列部位应查明土洞和土洞群的位置：（1）土层较薄、土中裂隙及其下岩体岩溶发育部位。（2）岩面张开裂隙发育，石芽或外露的岩体交接部位。（3）两组构造裂隙交汇或宽大裂隙带。（4）隐伏溶沟、溶槽、漏斗等，其上有软弱土分布覆盖地段。（5）降水漏斗中心部位。当岩溶导水性相当均匀时，宜选择漏斗中地下水流向的上游部位；当岩溶水呈集中渗流时，宜选择地下水流向的下游部位。（6）地势低洼和地面水体近旁。采用物探勘察时宜按建筑物轴线布置物探测线，并宜采用多种方法判定异常地段及其性质。对基础下和邻近地段的物探异常点或基础点顶面荷载大于2000kN的独立基础，均匀布置验证性钻探孔。当发现有危及工程安全的洞体时，应采取加密钻孔或物探等措施。必要时可采取顶板及洞内堆填物的岩土试样进行物理力学性质试验。其勘探应符合下列规定：①当基底下土层厚度不足时，应将勘探孔全部或部分钻入基岩。当在预定深度内遇见溶洞时，应将勘探孔钻入洞底以下一定深度(具体深度应根据建筑物所采用的基础来确定)，一般不应小于洞底以下2m。②当需查明浅埋岩溶的岩组分界、断裂及岩溶土洞的形态或验证其他勘探手段的成果时，应采取岩土试样或进行原位测试，并应布置适量的探槽或探井。③在土洞发育地段，应沿基础轴线或在每个单独基础位置上以较大密度布置静力触探或小口径钎探，查明土洞、地表塌陷的分布。④其它措施：a.加大灰岩区勘探孔的深度，确保每个钻孔对灰岩及岩溶情况的揭露符合规范和相关规程的要求。b.对每一勘探地层尽可能多地采取试样并进行原位测试，保证每一层位的分析评价手段不少于两种；试样的采取及原位测试应充分考虑到场区、建筑类型的特点，且应具有良好的代表性。