复杂地形地质条件岩土勘查技术的应用分析

严从容， 王亚凌， 严 蔚

(江苏省水文地质工程地质勘察院，江苏 淮安 223002)

随着社会基础建设的不断完善，建设规模的扩大和复杂程度提升，导致对岩土勘查技术的要求也逐渐提高。岩土勘查成果质量是影响工程建设质量的重要因素，尤其是在复杂地形地质条件下，若不能准确地查明施工区域的地质特征、地质结构等，将严重影响工程后期的设计、施工进度和安全性。本文着重分析复杂地形地质条件下的岩土勘查技术具有重要的指导意义。

1 复杂地形地质条件下岩土勘查技术的特点

1.1 复杂的地形地质条件

复杂地形地质条件下的岩土勘查具有鲜明的特点，即施工区域的地形特征、地质结构较为复杂，不仅表现在地形地貌多变，而且体现在多种构造系统的组合上，即施工区域一般具有复杂的地质构造。因此，在复杂地形地质条件下，必须对勘查技术做出调整，确保对施工区域的地形地貌变化特征以及地质构造发育特征精确了解，为后期工程设计提供最基础的、更可靠的依据。

1.2 区域资料不齐全

在制定岩土勘查方法之前，需要收集建设区域的区域水文资料、工程资料、地质资料等，为合理制定大比例尺的岩土勘查奠定基础。但是，在复杂地形地质条件下，区域水文、工程、地质资料通常十分欠缺。这是由于复杂地形地质条件下的地形大多数是断崖、陡崖、陡坡、河流阻挡等特殊地形，受陡峭的地形或者河谷水流等因素制约，前期地质勘查人员无法到达相应的地质点位上，仅通过小比例尺稀疏控制的方法对复杂地形区域的地质概况进行分析、总结，导致施工区域的地质勘查资料精度不高、误差较大，甚至是空白区，即严重缺少相应的区域地质资料。

1.3 更高要求的勘查技术

在复杂地形地质条件下进行岩土勘查时，需要更高的勘查技术要求才能完成相应的勘查任务，主要体现在两个方面：一是复杂地形地质条件下，地形地貌、地质结构变化较大，因此，必需加强区内地质体形态、深度、产状等的准确绘制，这就要求开展更高的填图精度；二是对勘探人员的专业素养能力的要求更高，主要表现在面对复杂的地形、地质构造等错综复杂的地质现象时，要求勘探人员对复杂地质情况的调查、勘探要具有丰富的专业知识和综合分析判断的能力。

2 基于复杂地形地质条件下的勘查技术

2.1 岩土体的钻探勘查技术

钻探勘查技术是了解岩土层纵向变化的重要手段，也是当前岩土勘查技术中最常用的、最可靠的勘查技术。在岩土勘查过程中，可以借助一定规律分布的钻孔点位对施工区域深部的岩土体进行控制，即反映了纵向上各个岩土层之间的变化，为后期岩土层的物理力学性能计算以及地基基础的布设有着重要的指示意义。在勘查区域开展钻探工程过程中，要对岩芯进行分类采样工作，即按照岩、土、水分类采集，通常采取率大于90%，并做好岩土层的详细记录，如起始位置、视厚度、轴夹角、岩石裂隙发育程度等内容。

2.2 岩土体的实验技术

岩土体的实验技术主要指的是对施工区域内的各类岩土体进行测试分析，得到岩土体的天然含水量、天然密度、饱和密度、干密度、比重、孔隙比、饱和度、液限、液性指数、塑性指数、内聚力、内摩擦角、压缩系数、压缩模量等物理力学性质指标，为岩土工程的设计提供可靠的参数依据。岩土体的实验技术是获得岩土体的定量指标及岩土体中地下水的赋存状况等信息的重要手段，能够为施工区域水文地质条件和工程地质条件的分析提供依据。

2.3 岩土体的原位测试实验

岩土体的原位测试实验可分为两种类型，一是定量方法，二是半定量方法，前者主要是在已成型的实验方法基础上进行原位实验，后者主要是在完成原位测试过程中利用某一特定条件进而获得相应的实验结果。

2.4 物理勘探技术

复杂地形地质条件下的地质结构通常也是复杂的，导致在较小的范围内岩土体结构的变化较大，因此，为了提高岩土勘查的准确性以及更充分了解岩土层的变化特征，可以采用高密度电法及声波测井技术。利用岩土体的电性差异，或者借助声波在不同介质中存在传播时差，进而对比分析纵向上岩土体结构的变化特征。岩土体勘查过程中，不同的地质地貌特征具有不一致的深部特征，如在岩溶发育的区域，深部溶洞极为发育，是影响工程建设安全性的重要因素，而声波测井技术可以有效的识别出深部溶洞等结构。在复杂地形地质条件下，地质构造极为发育，但是地表一般受后期风化、河流搬运等因素的影响，导致地质构造在地表的反映并不明显，甚至不多数构造属于隐伏构造，通过物探、声波测井等技术对深部隐伏构造结合钻探、地质调查资料进行解译，进而提高岩土勘查质量，为后期岩土工程设计提供基础依据。

3 基于复杂地形地质条件下的岩土勘查应用

某大桥为路线跨越山间沟谷而设，地貌单元属构造、剥蚀侵蚀高山峡谷地貌，坡面局部冲沟较发育，局部为负地形洼地。拟建桥梁沿江布设于河流右岸斜坡地带，桥位轴线地面高程介于947.08～1 117.21 m，高差为170.13 m，岸桥台位于山前斜坡地带，地形坡度18°～28°，地形起伏较大，地势较陡峭(图1)。综上所述，拟建大桥建设区域的地形地质条件较为复杂，为了提高拟建大桥的工程质量和安全性能，必需做好拟建区域的岩土工程勘查。勘查方法的选择如下：

图1 大桥建设区域局部地形地质照片

(1)地质调绘，在分析已有的工程地质资料基础上，按照设计提供的桥梁平、纵面进行工程地质调绘，比例尺1∶2000，调绘范围为桥轴线纵向两侧各200～250 m，内容包括地形地貌、地质构造、地层界线及岩层产状、特殊性岩土与不良地质成因、性质、厚度、分布范围等。

(2)钻探技术，选用机动灵活、场地适应性强的XY-100(150)型钻机，水上钻孔采用200型钻机；采用硬质合金钻头，回转钻进，全断面取芯；采用钢管跟管护壁，确保钻探、取样、原位测试工作的质量。

(3)取样技术，在钻孔内对不同岩性及不同位置分别采取岩样进行单轴天然及饱和抗压强度试验，并在桥墩位置采取岩样作重度、抗拉、抗剪及变形试验。

(4)原位测试，进行重型圆锥动力触探试验，用于碎石类土和砂类土等土层，利用试验数据对比分析地基土的均匀性及物理力学性能、估算地基土承载力等。

(5)室内试验，获取地基岩、土物理力学指标及场地土、地下水的腐蚀性分析成果，为场区地基土的岩土工程评价提供重要依据。

(6)地球物理方法，对大桥主墩位置ZK66+900～ZK67+180(K66+870～K67+150)、ZK68+118～ZK68+337(K68+038～K68+250)范围进行了地球物理方法实验，采用高密度电法，完成物探勘察(高密度电法)1 690 m(8条)；物探资料推断解释是根据已知推断未知的原则，首先对各物性参数进行统计，初步确定物性异常范围，然后根据物性参数推断地层及位置、埋深等；根据异常的形态及突变的大小，确定异常的真假，再根据物性参数结合已知地质情况对异常进行地质推断解释。

4 结语

本文以某大桥的工程勘查为例，分析了针对复杂地质环境岩土工程勘查技术的合理选用，如地质调绘、钻探技术、室内实验、原位测试分析、地球物理方法等，并取得了良好的勘查成果，为该大桥的修建提供了可靠的物理力学参数等，并为大桥的修建提出了建议，如桥址区桥墩可选用钻孔灌注桩，桥台可采用嵌岩桩基础，桩端应进入稳定中风化地层等。