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岩土工程勘察中综合勘察技术运用分析

2020-04-22杨建平

中国金属通报 2020年14期
关键词:岩体岩土围岩

杨建平

(江西省核工业地质局二六三大队,江西 吉安 343000)

在土木工程建设施工中,岩土工程勘察发挥出了重要作用,为形成高度可行、科学合理的施工建设方案提供了真实、全面的地质数据信息参考。在岩土工程勘察的支持下,岩土工程的施工顺利程度及质量得到更好提升,能够预防地下物质对工程建设带来的负面影响。为了保证岩土工程勘察的效率效果,引入综合勘察技术是必然选择。

1 工程概述

某隧道工程位于我国山区,单洞长度为7250m,埋深最小为522m、最大达到561m。对于本工程来说,其处于低山丘陵区域,高度差最小为96m、最大达到600m。在工程施工区域内,存在着厚度较高的全强风化层,其大部分的基岩直接裸露在外。花岗岩、元古界片麻岩为下层基岩的主要成分。由于该场地内部包含破碎带以及断裂带,因此勘察的困难程度相对较大。在本次岩体工程勘察中,主要使用了综合勘察技术,为了进一步保证勘察结果的真实性与准确性,展开了三阶段的勘察工作,具体如表1。

2 综合勘察技术在岩土工程勘察中的具体应用

2.1 遥感与测绘技术的应用

在本隧道工程中,实际施工建设区域的范围相对较广,且区域内部包含破碎带以及断裂带,因此勘察的困难程度、工作量相对较大。此时,若是依旧延用人工方式测量,则不仅无法保障勘察速度,也难以维护勘察精度与质量。基于此,在本次岩体工程勘察中引入了遥感与测绘技术(原理图如图1),主要操作步骤如下所示:提前完成多种遥感器的准确,在电磁波的支持下更加迅速、真实、全面的获取待测目标的多样性信息数据;将遥感器设置于与待测目标存在一定距离的区域,开启遥感器发射电磁波,并接收、分析反射电波,以此实现测量数据信息的获取;对获取到的反射电波展开加工处理与深入解析,在此基础上判断出相应区域内是否包含不良地质或特殊岩土[1];连接计算机与遥感器,促使获取到的遥感数据全部传递至计算机系统内,依托测绘软件实现相应隧道建设施工区域的地质图绘制。

图1 遥感与测绘技术原理图

表1 不同勘察阶段的主要内容

2.2 钻探技术的应用

钻探技术是岩土工程勘察中常用的一种综合勘察技术,在钻机的支持下提取地下岩石与土壤样本,结合样本的性质分析,完成对工程区域内地质情况的分析与评估。在本隧道工程的地质勘察中,就选用了该综合勘察技术,其主要流程如下所示:结合隧道施工现场的复杂地势情况,提取具有代表性的地段展开钻孔的设置;将钻机打入钻孔中,提取地下岩石、土壤、水、气体等事物的样本;观察岩芯,对隧道围岩的类型展开判断;分析地下气体的类型,判断是否可能发生岩爆问题。在本次岩体勘察中,设置了2 个钻孔,其中一个设置于断裂带范围内、另一个设置于隧道口区域,因此提取到的岩土样本具有极高的代表性。

2.3 地应力测试技术的应用

随着地球运动,地壳会形成多种应力场,与岩土工程的施工安全性与质量有着极为紧密的联系[2]。基于此,要在岩土工程勘察中完成天然状态下区域岩体内部应力大小的测量,即实施地应力测试。地应力测试的常见方法包括应力解除技术、应力恢复技术以及水压致裂技术,在本次隧道工程的勘察中,选用了应力解除技术,主要流程为:在岩体表面进行钻进操作,完成测量孔的设置;将测量元件设置于测量孔内,获取岩体变形的初始值;在钻机的支持下提取岩芯样本,促使岩芯与围岩实现有效脱离;对应力解除过程中获得的所有参数进行准确、全面记录,完成相应区域地应力测试数据的获取。

3 综合勘察技术在岩土工程勘察中的应用成效探究

3.1 围岩及水文地质的勘察结果

对该隧道工程施工建设区域的围岩以及水文地质展开勘察,得到的数据结果主要如下:在该隧道工程施工建设区域内,围岩等级包含3 个级别,即3 级、4 级以及5 级,其中3 级围岩的占比达到最高,即区域内存在80%的3 级围岩;经过水文地质勘察,确定出在该隧道工程施工建设区域内,基岩内部包含的裂缝水埋深最低为0.3m、最高达到15.6m,矿化度最低为0.02、最高达到0.3;该区域内存在的地表水以及地下水具有一定的腐蚀性,但是实际的腐蚀效果相对较小,难以对隧道工程的施工质量产生负面影响,因此可以进行忽略。

3.2 地应力测试结果

对该隧道工程施工建设区域的地应力展开测试,得到的数据结果主要如下:1 孔观测点的深度选定为180m,此时的抗压强度为99.68、压力达到5.82MPa、应力比稳定在19.04;观测点深度选定为260m,此时的抗压强度为98.67、压力达到10.45MPa、应力比稳定在15.4。2 孔观测点的深度选定为180m,此时的抗压强度为55.41、压力达到12.85MPa、应力比稳定在10.23;观测点深度选定为260m,此时的抗压强度为60.2、压力达到15.69MPa、应力比稳定在12.27。

结合上述测量结果数据能够看出,在该隧道工程施工建设区域内,当测量深度的不断增高时,区域内岩体的抗压强度随之下降、压力逐渐增强,且应力比也显示出逐步下滑的发展趋势。在该建设区域内,可以在与隧道轴线夹角呈现出10°~30°的方向获取最大主应力,且该数值相对较小,证实本隧道工程施工建设区域中围岩的稳定性相对较高。

3.3 工程稳定性评价

根据综合勘察结果,可以展开本次隧道工程的稳定性总体评价,具体有:第一,在本工程建设施工区域,洞口位置的岩石主要为风化岩,在受到风力侵蚀、雨水浸泡等因素的影响下,该区域岩石的总体稳定性呈现出下滑趋势。为了消除由于洞口风化岩稳定性降低而造成的负面影响,尽可能维护隧道工程的质量,可以引入支护技术,以此达到强化洞口稳定性的效果。第二,根据隧道洞口外其他区域的地质勘察结果可以得出,发生岩体破碎的概率相对较大,且由于区域内一些位置存在基岩裂缝水,在降水量较大的条件下(如梅雨季节、强降雨天气等),发生渗漏水问题的可能性大幅提升。出于对隧道工程质量、使用年限以及安全性的考量,必须要在隧道施工过程中引入防水技术,结合U 型排水槽的设置,达到有效防控渗漏水病害的目标。第三,对该隧道施工区域的气候条件进行深入分析发现,该区域的降水量大小受到季节性变化的影响,即梅雨季节降水量高、干旱季节降水量低,出于对隧道工程施工质量以及安全性的更好保障,引入强排水措施是必然选择。

4 总结

综上所述,为了保证岩土工程勘察的效率效果,引入综合勘察技术是必然选择。在隧道工程中,依托遥感与测绘技术、钻探技术、地应力测试技术这些综合勘察技术的应用,能够获取具有代表性的、真实的地质信息数据,明确了应力比的发展趋势,实现了对工程稳定性的全面评价,为后续施工技术与工艺的选定提供了更多参考,维护了隧道工程的施工质量与安全性。

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