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關鍵詞:地質(zhì)勘察工程地質(zhì)體分析選擇與布置收集資料
公路工程地質(zhì)勘察工作是一項前期和基礎工作,通過勘察、測試,分析公路走廊帶范圍內(nèi)的工程地質(zhì)條件,評價地基的承載能力,從靜力學的角度提供基礎設計和施工所需要的工程地質(zhì)資料,著重解決保證基礎對路基和其上構造物是否有足夠的承載能力的有關問題及災害環(huán)境下重大工程安全性的時空預測與分析評估。它的優(yōu)劣程度直接影響到相關項目的設計與實施,所以必須制定一套合理的流程標準來規(guī)范其行為。
公路工程地質(zhì)勘察流程(見圖1) 共分以下7 個步驟:收集資料、綜合分析、建立地質(zhì)體宏觀模型、工程地質(zhì)體分析、勘探方法的選擇與布置、綜合勘察手段的實施、歸納工程地質(zhì)結論與建議。
準備階段理論運用及初步抽象階段理論結合實踐與感性化階段
理論聯(lián)系實踐的具體化階段實踐回到理論尋求指導階段
概略工程地質(zhì)測繪
實踐與理論反饋過程 總結實踐成果用理論表達階段
外業(yè)的操作實施
圖1 公路工程地質(zhì)勘察流程
1 收集資料
收集路線通過地區(qū)既有的有關資料,是前期的重要內(nèi)容,也是勘察的一種主要方法。資料是否齊全對以后的勘察效果和質(zhì)量有相當大的影響。資料包括以下幾部分: ①擬建公路資料,包括公路等級、路線通行方案、專家意見等。②區(qū)域地質(zhì)資料,包括巖土、地質(zhì)構造、筑路材料等。③地形地貌資料,主要為地形圖,地形與地貌的類型、成因、特征及發(fā)展過程。④區(qū)域水文地質(zhì)資料,如地表水流水文資料,地下水類型、分帶及分布情況,埋藏情況、變化規(guī)律。⑤各種特殊地質(zhì)地段及不良地質(zhì)現(xiàn)象的分布與發(fā)育特征。⑥地震資料,如沿線及附近地區(qū)地震歷史、地震烈度、峰值加速度及與地質(zhì)構造、地貌的關系。⑦其他資料,如區(qū)內(nèi)代表性工程的主要工程措施與經(jīng)驗、室內(nèi)試驗成果、氣象、人文工程活動等。
2 綜合分析
對收集的資料進行綜合分析與研判解釋是一個很重要的步驟,它可以初步掌握路線所經(jīng)地區(qū)的主要工程地質(zhì)條件概況和特點,如地層層序、厚度、時代、成因及其分布情況;巖性、風化破碎程度及風化層大致厚度;土石類別、工程性質(zhì)及對工程的影響。根據(jù)地貌形態(tài)特征,可以推斷當?shù)貛r土與水文地質(zhì)等條件,各地質(zhì)單元形成原因和條件;從巖石的礦物組成、顯微特征、巖體結構、物理力學性質(zhì)、滲透性等諸方面可研究與評價路線的工程橫向分帶性,系統(tǒng)研究各分帶的工程地質(zhì)特征能及早針對各帶提出相應的工程對策。同時也會提出諸如以下的問題:地形是否復雜、地貌單元是否單一、巖土結構是否簡單、有無特殊巖土層、基巖風化嚴重與否、基巖頂面起伏狀況、區(qū)域地質(zhì)構造發(fā)育程度、地下水對工程有無不良影響、路線走廊帶是否穩(wěn)定等工程地質(zhì)條件的復雜程度問題??傊梢灶A見性地發(fā)現(xiàn)可能存在的主要工程地質(zhì)問題,并通過對此類問題的研究、分析和工程經(jīng)驗的消化、吸收,減少今后工作的盲目性,對評價和合理選取巖體參數(shù)以及指導工程設計具有實際應用意義,對系統(tǒng)論證建在其上的構筑物的合理設計、工程措施和安全運行也具有重大意義,有一定的后果前瞻性,提高了工作效率和工作質(zhì)量。
3 建立地質(zhì)體宏觀模型
地球在漫長的內(nèi)力地質(zhì)作用下構架了現(xiàn)有宏觀地質(zhì)體,形成了大量規(guī)模不等的地質(zhì)結構體、結構面,同時也造就了地質(zhì)災害發(fā)生的物質(zhì)基礎。通過對所收集資料的綜合分析,可建立一個路線走廊帶的地質(zhì)體宏觀模型,該模型是一個由地形地質(zhì)圖和縱斷面圖相互疊加的立體。按地質(zhì)體與重大工程的多尺度結構及其賦存環(huán)境多源信息綜合集成的方法和技術,對地質(zhì)體進行三維建模處理,并對地質(zhì)結構面及其多尺度關聯(lián)、地質(zhì)體的差異特性和分類及相似性進行研究,進而研究區(qū)域工程地質(zhì)模型。在其上可概略性地總結地形與地貌特征、巖土性質(zhì)(如軟質(zhì)巖和硬質(zhì)巖) 及散體狀巖土體的分布與發(fā)育規(guī)律、不良地質(zhì)現(xiàn)象的分布范圍。然后按地貌、巖土組構與構造活動性進行初步橫向分帶與分段,并根據(jù)各模型段所體現(xiàn)的規(guī)律特征抽象成一個全線工程地質(zhì)分段一覽表,編制地質(zhì)體宏觀模型工程地質(zhì)分段說明。在地質(zhì)體模型上擺放路線就可充分認識到地質(zhì)體與工程體接觸界面分形形貌和力學機理,通過對多因素藕合的地質(zhì)體與工程體進行整體穩(wěn)定性分析,可選出擬用的工程大概施工方案及安全監(jiān)控措施,總結各分形地質(zhì)段的主要工程地質(zhì)條件及其對路線與構造物的影響。建立地質(zhì)體宏觀模型是前期工作最重要的步驟,自此后大部分勘察工作都在計劃之內(nèi),具有理論指導實踐的意義。
圖2 地質(zhì)體宏觀模型示意圖
4 工程地質(zhì)體分析
地質(zhì)體宏觀模型上擺放路線和主要構造物后就有具體的微地貌及小范圍內(nèi)工程地質(zhì)條件的問題,也就是具有針對性的單個工程地質(zhì)體的問題,這是公路工程地質(zhì)勘察的重點,此步必須在野外踏勘,進行概略性工程地質(zhì)測繪(踏勘) 后方有深層次的認識。首先是研究小尺度單個工程地質(zhì)體的快速建模與表征方法,總結其基本模式與識別標志,并結合采用分形與隨機擾動疊加的方法,用小尺度地質(zhì)體基本模式,利用地質(zhì)類比法重構中尺度地質(zhì)體,綜合分
析工程體與地質(zhì)巖土體的特征及其相互關系,提出合理的原則性勘察指導思想。
工程地質(zhì)測繪主要包括:土的成因、物理化學性質(zhì)、工程分類及在水平與垂直方向上的變化規(guī)律;巖層的產(chǎn)狀和接觸關系,主導性軟弱結構面的發(fā)育情況及對路線、路基的影響;地質(zhì)構造如斷裂、褶皺位置、構造線走向、產(chǎn)狀等形態(tài)特征和地質(zhì)力學特征對構造物的影響;地表水水位、流量、沖刷、洪水位與淹沒情況;地下水類型、分布、循環(huán)條件對公路工程的影響;特殊地質(zhì)、不良地質(zhì)的分布范圍、形成條件、發(fā)育程度、分布規(guī)律及對公路工程的影響。
對工程地質(zhì)體的分析是動態(tài)的,應結合工程地質(zhì)條件和工程體的屬性、特征進行綜合考慮,對象包括以下幾個方面:一般路基、陡坡路堤、深路塹、高路堤、特殊路基、橋位、隧道、構造物、筑路材料等。
4.1 一般路基:其勘察重點是基底土的液塑限類型、顆粒組成類別、密實程度及含水情況;松散可壓縮巖土層、可液化土層的分布范圍和成因類型、位置與厚度;水位高低及路基不均勻沉降的可能性。
4.2 陡坡路堤:其勘察重點是上邊坡松散巖土體的工程地質(zhì)特征及穩(wěn)定性、下邊坡工程地質(zhì)條件與防護工程類型及穩(wěn)定性、整個山坡在應力改變后的穩(wěn)定性,調(diào)查、評價對堆積體運動有較大影響的與坡面方向垂直的結構面,確定最佳路塹與路堤坡比,同時考慮繞避或路線高度調(diào)整帶來的連鎖反應。
4.3 (深) 路塹:其勘察重點是上覆土層特征及土與基巖接觸面的橫向坡度與穩(wěn)定情況;巖石軟硬及破碎程度等基本性狀、風化帶劃分及其厚度,主導性優(yōu)勢軟弱夾層和軟弱結構面的性質(zhì)及其與路線的相對關系;原有人工邊坡的邊坡值及其穩(wěn)定性;水文地質(zhì)條件和不良工程地質(zhì)條件的主要特征;路塹邊坡的上、下防護問題,并應確定路塹邊坡比、土石工程分類及相關工程措施;對路塹開挖后果應作進一步考慮,是否有激化深層次的山體和邊坡滑移或坡面失穩(wěn)的潛在可能;同時利用棄方作路基填料應作相關分析評價。
4.4 (高) 路堤:其勘察重點是確定基底一定深度內(nèi)各地層的厚度和物質(zhì)成分特征,覆蓋層與其下基巖接觸面的形態(tài)和坡度,以及硬殼層、軟弱土層的尺度和物理力學性質(zhì),明確有關不良現(xiàn)象及環(huán)境水對路堤的危害程度,并提出處理措施。同時評價堆積體是否存在垂直下陷與水平側(cè)向位移以及路堤堆積體的防護問題,必要時還應對填料作出說明。
4.5 特殊路基:在工程地質(zhì)勘察的各階段均為重點,該類病害影響路線方案選擇、路線布設與構造物設計,應查明病害類型、規(guī)模、性質(zhì)、發(fā)生原因、發(fā)展趨勢、危害程度,提出繞越依據(jù)或處理措施。
4.6 橋位:其勘察重點首先是要能發(fā)現(xiàn)深、大斷裂破碎帶等直接影響橋位穩(wěn)定的宏觀大前提,然后才是具體的橋位與墩臺工程地質(zhì)條件,注重巖土結構層的空間分布與巖土特征及其間的軟弱層、斷層面、基巖面等優(yōu)勢結構面,應提出合理的持力層與基礎形式,同時還應考慮到環(huán)境水的影響。
4.7 隧道:應詳細調(diào)查巖體裂隙的幾何特征,如隙寬、粗糙度、充填情況、連通性等,及巖體裂隙剪切力學特性與地下水滲流關系;同時應評價開挖應變局部化過程及結構功能蛻化過程的時變可靠性,并提出襯砌方案及全深度、多斷面、多測點的長期連續(xù)、智能化監(jiān)測建議。
4.8 構造物:其勘察重點是整體穩(wěn)定前提下的具體巖土、水文工程地質(zhì)條件,應提出各種工程方案與力學參數(shù)及不良地質(zhì)現(xiàn)象的處理措施。
4.9 天然筑路材料:勘察重點包括筑路材料的儲量、位置、品質(zhì)與性質(zhì)、采運條件及用于公路工程的可能性、實用性。
5 勘探方法的選擇與布置
應根據(jù)勘察階段要求的內(nèi)容和深度、所勘察的道路等級、工程規(guī)模及其工作難易程度的不同選擇勘察方法,應注意運用新技術、新儀具、新設備、新方法,使工程地質(zhì)勘察技術具有先進性。其要求是應編制具體工程勘察的施工組織設計,內(nèi)容必須包括勘察方案說明、勘探點分布一覽表與單個的勘探點設計任務書及人員、設備的組織和施工期限。
工程可行性研究階段以地質(zhì)調(diào)查為主,在路線重要控制點處可布置鉆孔與物探。初勘階段所采用的勘察方法,主要為工程地質(zhì)調(diào)查與測繪及綜合勘探。一般情況下,采用物探、鉆探、原位測試與室內(nèi)試驗等,以必要的工作量完成本階段的勘察任務。
此階段必須對該公路工程有結論性意見,給設計方案的確定提供工程地質(zhì)依據(jù)。詳細階段的勘察方法,以鉆探、原位測試和室內(nèi)試驗為主,主要針對具體路段、橋位及構造物基礎位置、形式、埋深而進行,主要是以在方案基礎上的各種參數(shù)提供為主。
6 綜合勘察手段的實施
此階段的任務是具體運用前述理論成果進行勘探,要求必須按勘察方案說明、勘探點分布一覽表與單個的勘探點設計任務書進行施工,各種勘察方案與勘探點的勘察必須到位,數(shù)據(jù)必須真實、準確。同時該過程也是個與理論互動反饋過程,應根據(jù)工程地質(zhì)條件復雜程度的實際情況進行微調(diào),若發(fā)現(xiàn)異常及遇到未考慮到的地質(zhì)狀況,在必要時可增加勘探手段和增加工作量。
7 工程地質(zhì)評價結論與建議
工程地質(zhì)評價結論與建議是工程項目的勘察成果總結,必須以定性的方式下結論。首先是路線方面的工程地質(zhì)勘察評價:應對路線走廊、橋位、隧址等工程地質(zhì)條件控制點、高路堤、深路塹邊坡、特殊路基、比選方案及公路環(huán)境保護和文物保護做出總體科學論證,并結合全線工程地質(zhì)特征,做出評價,內(nèi)容主要有穩(wěn)定性、經(jīng)濟性、適宜性等定性評價。其次是對單個工程地質(zhì)體必須作定性和定量評價:巖土體的變形性狀及其極限值、巖土體的強度及其穩(wěn)定性與極限值(包括斜坡及地基的穩(wěn)定性) 、巖土體及水體與公路工程的共同作用、巖土體后期變化的預估、對工程耐久性的影響。通過宏觀力學特征和微觀顆粒組構的綜合分析,結合工程類比法和專家意見,提出具體的處治方案與物理力學設計參數(shù)。同時在建議方面應指出各種偶然因素造成的可能危害和相應的處理措施,以及下一階段勘察建議。
8 結語
【關鍵詞】工程地質(zhì)勘察技術;存在問題;解決措施
工程地質(zhì)勘察技術是工程建設過程中一個重要的環(huán)節(jié),工程地質(zhì)勘察技術作為工程建設項目選址工程地質(zhì)條件的重要勘察手段,對工程建設項目質(zhì)量起到至關重要的作用。
一、工程地質(zhì)勘察技術的方法
工程地質(zhì)勘察技術的主要方法有勘探與取樣、原位測試與室內(nèi)試驗工程地質(zhì)測繪。
1、工程地質(zhì)測繪是工程勘察的基礎工作,一般在勘察的初期階段進行。這一方法的本質(zhì)是運用地質(zhì)、工程地質(zhì)理論,對地面的地質(zhì)現(xiàn)象進行觀察和描述,分析其性質(zhì)和規(guī)律,并藉以推斷地下地質(zhì)情況,為勘探、測試工作等其他勘察方法提供依據(jù)。在地形地貌和地質(zhì)條件較復雜的場地,必須進行工程地質(zhì)測繪;但對地形平坦、地質(zhì)條件簡單且較狹小的場地,則可采用調(diào)查代替工程地質(zhì)測繪。工程地質(zhì)測繪是認識場地工程地質(zhì)條件最經(jīng)濟、最有效的方法,高質(zhì)量的測繪工作能相當準確地推斷地下地質(zhì)情況,起到有效地指導其他勘察方法的作用。
2、勘探工作包括物探、鉆探和坑探等各種方法。它是被用來調(diào)查地下地質(zhì)情況的;并且可利用勘探工程取樣進行原位測試和監(jiān)測。應根據(jù)勘察目的及巖土的特性選用各種適當?shù)目碧椒椒?。鉆探和坑探也稱勘探工程,均是直接勘探手段,能可靠地了解地下地質(zhì)情況,在巖土工程勘察中是必不可少的。其中鉆探工作使用最為廣泛,可根據(jù)地層類別和勘察要求選用不同的鉆探方法。當鉆探方法難以查明地下地質(zhì)情況時,可采用坑探方法。物探是一種間接的勘探手段,它的優(yōu)點較之鉆探和坑探輕便、經(jīng)濟而迅速,能夠及時解決工程地質(zhì)測繪中難于推斷而又急待了解的地下地質(zhì)情況,常與地質(zhì)測繪配合使用,也可作為鉆探和坑探的先行或輔助手段。由于物探成果判釋常具多解性,方法的使用又受地形條件等的限制,所以其成果需用勘探工程來驗證。當鉆探方法難以準確查明地下情況時,可采用探井、探槽等,就是用人工或機械方式進行挖掘坑、槽、井、洞,以便直接觀察巖土層的天然狀態(tài)以及各地層的地質(zhì)結構,并能取出接近實際的原狀結構土樣??辈旆椒☉鶕?jù)勘察要求和實際情況選用。
3、原位測試與室內(nèi)試驗主要是為巖土工程問題分析評價提供所需的技術參數(shù),包括巖土的物性指標、強度參數(shù)、固結變形特性參數(shù)、滲透性參數(shù)和應力、應變時間關系的參數(shù)等。原位測試一般都借助于勘探工程進行,是詳細勘察階段主要的一種勘察方法。
二、工程地質(zhì)勘察技術工作存在的問題
1、對工程地質(zhì)勘察技術重要性認識不夠的問題。地質(zhì)勘察主要是兩個方面,一是揭示地質(zhì)構成,二是提供土體的力學指標; 地質(zhì)構成決定基礎處理方案的選擇,力學指標對工程造價影響很大。眾所周知,地下是看不見摸不著的,只有靠鉆探勘察,建設場地是唯一性的,勘察成果也沒有可比性,因此建設單位選擇一家專業(yè)技術強,操作規(guī)范嚴謹,能準確提供成果的勘察單位相當重要,對建筑的安全、工程施工順利進行、節(jié)約投資都有重要的意義。
2、未能認識到地質(zhì)勘察質(zhì)量重要性的問題。地質(zhì)勘察工作包含兩個方面的工作:一方面,分析場地工程地質(zhì)結構,直接決定地基及基礎處理方案的選擇;另一方面,制定出相關合理的力學指標,指標參數(shù)的合理性直接影響項目的工程總造價。我們都知道,對于地下結構來說,我們既看不見也又摸不著,所以,只有借助一些合理的手段來進行勘察。例如:鉆探勘察。由于建筑場地的唯一特性,使得勘察結果根本不存在任何可比性,這樣一來,我們就必須選擇一專業(yè)技能較強的施工單位,從而使操作更規(guī)范,確保勘察結果的準確性,與此同時,這對施工的順利開展以及減少資金投入具有非常重要的現(xiàn)實意義。
3、勘探方法問題。一些勘察部門用所謂的靜載荷試驗壓裂探坑兩側(cè)土層為準來確定承載力,其做法是一種誤導,是不科學的。由于壓裂較淺和較深的兩側(cè)土層所需的壓力大小都不一樣,究竟取用哪一壓力定值來作為地基承載力。另外,壓裂兩側(cè)土層又怎能替代或者說明該壓力值就是豎直方向土層地基持力層的承載力。
4、工程地質(zhì)勘察技術缺乏監(jiān)管的問題。一是工程地質(zhì)勘察技術在工程的前期階段進行,由建設單位自主選擇勘察單位,一般建設單位缺少這方面的專業(yè)知識,對地質(zhì)勘察的重要性認識不足,因此對勘察單位要求不高,有個成果就可以,鉆探費用上考慮多點,對技術的要求就輕了。二是地質(zhì)勘探是野外作業(yè)、土工試驗和資料整理,整個過程只有勘探單位獨自完成,沒有監(jiān)督。現(xiàn)在施工圖審查也對地質(zhì)勘察成果進行審查,那都是事后了,只要資料造得過得去都能通過,地質(zhì)構成與實際施工嚴重不符時有發(fā)生,力學指標的精確性更是無法判別。
三.地質(zhì)勘察技術工作問題的解決措施
1、提高工程地質(zhì)勘察技術質(zhì)量措施。提高勘察質(zhì)量我們就必須要選用最合理的勘察手段。具體可以做到以下幾點:第一,事先了解場地及附近的工程地質(zhì)資料、周圍構造物情況等,并且及時和工程設計人員進行溝通與交流,有效解決地質(zhì)問題;第二,勘察工作啟動前,應根據(jù)現(xiàn)場實際情況,編制勘察綱要,經(jīng)技術負責審核,公司總工審定后方可進行下一步工作。第三,按綱要進行井然有序的勘察工作,若發(fā)現(xiàn)地層異常區(qū)域,應加大勘察力度,如加密鉆孔結合地調(diào)分析等綜合手段,詳細查明異常區(qū)地層結構。
2、要重視初級階段的勘察工作。在地質(zhì)勘察階段,必須充分考慮到影響地質(zhì)勘察的諸多影響因素,應盡量顧及建筑物配置因素與相關的施工工藝要求。對于取樣工作來說,指的是采取試驗的樣本,并不是普通鑒別所用的巖土樣。在采取樣品時,均能體現(xiàn)出樣品的真實性尤其是在選取土樣時,應該要注意到土層結構特點,盡可能使平面與刨面的土層分布均勻。如果土層比較穩(wěn)定且土質(zhì)均勻,可以適當放寬取樣的距離。
3、勘察方法不科學的解決措施。充分利用先進的技術和方法。近年來,隨著科學技術的不斷發(fā)展,工程勘察結合多種理論的發(fā)展,研究出了多種新型工程勘察方法,另外,又引進了多種功能為一體的勘探設備,具有很多的優(yōu)點,例如:速度快、采集密度大、成本偏低等。這樣一來,解決了傳統(tǒng)的勘察手段存在的諸多缺點問題,除此之外,還可以解決當前很多巖土工程問題。由此看來,為快速解決巖土工程的技術問題,結合使用多種地質(zhì)勘察手段,從而起到相互補償各自缺點的作用。
4、加強技術管理。要提高勘察質(zhì)量,必須加強技術管理:要求勘察技術人員持證上崗,上崗證分項目負責和技術員兩大類,項目負責應該具備注冊巖土工程師資格,或經(jīng)驗豐富、取得顯著技術成績的本專業(yè)工程師以上職稱資格;技術員應該具有一定工程經(jīng)驗且經(jīng)培訓考核合格。項目負責主持項目勘察,編寫勘察綱要、勘察報告,參加施工驗槽及工程專題會議;技術員負責執(zhí)行勘察綱要技術要求,進行現(xiàn)場編錄等每個項目合同備案時,勘察單位應提供相應的項目負責和與鉆機數(shù)量匹配的技術員資料同步備案。
結束語
參考文獻:
[1]張倬元.工程地質(zhì)勘查[J].地質(zhì)信息,2008(08)
關鍵詞:巖溶地質(zhì);勘察;探測技術
Abstract: the karst rock to soluble, especially of carbonate rock (such as limestone, gypsum, etc), containing carbon dioxide by the running water dissolution, sometimes to deposition and the formation of the landscape. Often a peculiar shape, a cave, a Clint, stone ditch, stone forest, cave, underground river also have cliffs. Not only can lead to significant karst geological disasters happen, if the ground subsidence, landslides and so on, also to the project construction itself brings about many adverse effects, especially concealed karst existence, more harmful. Therefore, in the karst area for engineering construction, how to scientifically and effectively to the influence of the karst hazards and reasonable evaluation is very important. This paper, from the southwest common karst geological tries to explore the karst area engineering geology prospecting method and detection technology, refers for the colleague.
Keywords: karst geological; Reconnaissance; Detection technology
中圖分類號:F407.1文獻標識碼:A 文章編號:
一、巖溶地質(zhì)的形成
巖溶(又稱喀斯特),是指流水對可溶巖石(碳酸鹽巖、硫酸鹽巖、鹵化物鹽巖等)進行以化學溶蝕作用為主要特征(包括水的機械侵蝕以及物質(zhì)的運移與再沉淀) 的綜合地質(zhì)作用,以及由此產(chǎn)生的各種現(xiàn)象的總稱。巖溶在我國特別是西南地區(qū)發(fā)育較為普遍,它可能導致水源漏失、地面塌陷、巖溶滲漏、山體崩塌、滑坡、礦坑突水突泥、地裂等不良地質(zhì)現(xiàn)象。
溶洞的形成是石灰?guī)r地區(qū)地下水長期溶蝕的結果。石灰?guī)r的主要成分是碳酸鈣(CaCO3),在有水和二氧化碳時發(fā)生化學反應生成碳酸氫鈣[Ca(HCO3)2],后者可溶于水,于是有空洞形成并逐步擴大。在自然界,溶有二氧化碳的雨水,會使石灰石構成的巖層部分溶解,使碳酸鈣轉(zhuǎn)變成可溶性的碳酸氫鈣。由于石灰?guī)r層各部分含石灰質(zhì)多少不同,被侵蝕的程度不同,就逐漸被溶解分割成互不相依、千姿百態(tài)、陡峭秀麗的山峰和奇異景觀的溶洞。這種現(xiàn)象在南斯拉夫亞德利亞海岸的喀斯特高原上最為典型,所以常把石灰?guī)r地區(qū)的這種地形籠統(tǒng)地稱之喀斯特地形。
二、巖溶勘察的要求
擬建工程場地或其附近存在對工程安全有影晌的巖溶時,應進行巖溶勘察。巖溶勘察宜采用工程地質(zhì)測繪和調(diào)查、物探、鉆探等多種手段結合的方法進行,
并應符合下列要求:
1、可行性研究勘察應查明巖溶、洞隙的發(fā)育條件,并對其危害程度和發(fā)展趨勢作出判斷,對場地的穩(wěn)定性和工程建設的適宜性做出初步評價;
2、初步勘察應查明巖溶洞隙及其伴生土洞、塌陷的分布、發(fā)育程度和發(fā)育規(guī)律,并按場地的穩(wěn)定性和適宜性進行分區(qū)。
3、詳細勘察應查明擬建工程范圍及有影響地段的各種巖溶洞隙和土洞的位置、規(guī)模、埋深,巖溶堆填物性狀和地下水特征,對地基基礎的設計和巖溶的治理提出建議。
4、施工勘察應針對某一地段或尚待查明的專門問題進行補充勘察。當采用大直徑嵌巖樁時,尚應進行專門的樁基勘察。
三、巖溶工程地質(zhì)合理的勘察方法及探測技術
在巖溶地區(qū),巖土工程勘察分析方法及巖溶探測技術,目前國內(nèi)主要采用以下方法或手段。
1、工程地質(zhì)調(diào)查與測繪:包括巖溶地形地貌調(diào)查、地層巖性、水文地質(zhì)調(diào)查、測量及試驗等內(nèi)容的野外調(diào)查,能夠從宏觀上把握巖溶發(fā)育的分布和特點,并據(jù)此進一步進行工程地質(zhì)勘探工作,該方法簡單,方便實用,能獲得直觀的野外工程地質(zhì)基礎資料。
2、地球物理勘探:適用于對巖體中復雜的巖溶洞穴進行探測,除了電阻率(電剖面和電測深)法、高密度電法、無線電波透射法、地面地震反射波法、聲波透射法、微重力法、射氣測量等以外,80年代以后發(fā)展起來的探地雷達GPR(地質(zhì)雷達)、層析成像(CT)技術等在巖溶工程地質(zhì)勘察中也得到了廣泛的應用,尤其是在確定巖溶溶洞、土洞及塌陷等的分布、形態(tài)和充填情況時,發(fā)揮了很大的作用。針對巖溶塌陷的形成機理復雜,其發(fā)生具有突發(fā)性和隱蔽性,采用監(jiān)測地面沉降、地面和房屋開裂的方法來監(jiān)測塌陷,效果并不好,而采用地質(zhì)雷達等直接監(jiān)測和巖溶管道系統(tǒng)中水(氣)壓力的動態(tài)變化傳感器自動監(jiān)測的間接監(jiān)測技術來監(jiān)測塌陷則能取得較好的效果。在查明大范圍的區(qū)域巖溶發(fā)育和深部巖溶的分布規(guī)律方面,地球物理勘探是最理想的方法之一,但探測的準確程度受場地的干擾、技術人員的解釋水平等因素影響。
關鍵詞:工程物探方法;物探與鉆探相結合
引言
工程地質(zhì)勘查的目的就是為擬建設場地查清地下巖土體包括一些未明目的物、構造斷裂帶、地下水等的物理力學性質(zhì)、賦存狀態(tài)、分布特征等工程地質(zhì)條件,為設計、施工部門提供依據(jù)。目前主要的勘探方法有鉆探、槽探、探井和物探等,其中因鉆探資料具有直觀、可靠的特點而使鉆探成為最常用的勘探手段,但由于鉆探只是在點線上揭示目的物,在一些較復雜的地質(zhì)條件下,如石灰?guī)r地區(qū)、大采空區(qū)地段等,很難完整地反映地下巖土層的變化情況,為查清巖土層在地下空間的展布情況,往往需施工大量鉆孔,費時費力,效率較低;而在物探方面隨著近幾年物探方法、技術的發(fā)展及先進的儀器設備的應用,可以以極高的效率完成對地下巖土體的形態(tài)、規(guī)模、分布的圈定及一些物理力學參數(shù)提供資料,但由于物探方法的多解性、復雜性使物探工作很難單獨地進行,被較少應用。
1直流電阻率法
工程地質(zhì)勘察中常遇到目的體埋深不大,規(guī)模較小的情況,在進行電法勘察時,要求小點距、高密度數(shù)據(jù)采集,這時用常規(guī)電法開展工作就顯得施工效率太低且精度不夠,當前探測地下巖土體最常用的是高密度電阻率法。高密度電阻率法進行二維地電斷面測量,兼具常規(guī)剖面法與測深法的功能,敷設一次導線后可進行數(shù)百至數(shù)千個記錄點的數(shù)據(jù)觀測,其信息量大、施工效率高,而且數(shù)據(jù)經(jīng)自動采集系統(tǒng)采集后,可以通過處理軟件實現(xiàn)資料的現(xiàn)場實時處理,并根據(jù)需要自動繪制和打印各種成果圖件,大大提高了電阻率法的智能化程度,很適合一般勘查中對地下目的物的探測;高密度電法野外工作裝置形式較多,總電極數(shù)與點距可根據(jù)場地與勘察深度任意選擇。
一般固定斷面掃描測量,其視電阻率斷面為一梯型剖面;變斷面連續(xù)滾動掃描測量其視電阻率斷面為一平行四邊形剖面。對高密度電阻率法資料的反演分析方法主要有邊界單元法、有限單元法和目標相關算法等三種方法,三種方法各有千秋,可根據(jù)巖土層的具體形態(tài)選擇。高密度電法勘探的出現(xiàn)使得電法勘探的野外數(shù)據(jù)采集工作得到了質(zhì)的提高和飛躍,同時使得資料的可利用信息大為豐富,使電法勘探智能化程度向前邁進了一大步。下面是用高密度電阻率法求取石灰?guī)r基巖面的一個實例:廣東平遠河披水橋工程地質(zhì)勘查共施工鉆孔四個,其地層自上而下為砂卵石層、含礫粘土層、二疊系灰?guī)r。其中各孔內(nèi)砂卵石層厚度變化不大,但灰?guī)r巖面起伏非常明顯,左側(cè)鉆孔最淺處埋深僅7m,往右依次為9. 2m, 18m,最右側(cè)鉆孔至48m猶未能見到基巖,鉆孔中灰?guī)r巖芯完整,未見溶蝕、溶洞現(xiàn)象。后進行橋樁超前孔施工時,發(fā)現(xiàn)入巖面相差很大,且見較大溶洞, 2#基礎處水平相距2. 5m,入巖面竟相差10m。為全面了解地下基巖面情況,采用高密度電法測量,共布設四條測線,點距2m,通過已有的鉆探資料選取測量參數(shù),并校正深度,最終得出成果圖件,可以看出灰?guī)r視電阻率在250~300Ω·m左右,灰?guī)r巖面呈石林狀起伏分布,整體呈左高右深趨勢,溶洞反映相當明顯,在最右側(cè)鉆孔未見基巖處,顯示基巖面約60m深。后經(jīng)鉆孔證實與實際情況基本吻合。
2地質(zhì)雷達
地質(zhì)雷達以其輕便、抗干擾性強、分辨率較其它物探方法高的特點,被廣泛地應用于地質(zhì)勘探、公路質(zhì)量檢測、文物考古等領域。地質(zhì)雷達的探測深度和分辨率主要與天線的中心頻率、天線距離、偶極方向等設備參數(shù)及地下介質(zhì)電性、電磁波在地下介質(zhì)中的傳播速度等巖土層物理性質(zhì)有關。目前的雙天線地質(zhì)雷達的觀測方式主要有兩種:剖面法和寬角法。其中剖面法就是發(fā)射天線和接收天線以固定間隔沿測線同步移動,每移動一步便得到一個記錄,整條測線的記錄就是地質(zhì)雷達的對地下探測的時間剖面圖像,這種記錄可以準確的反映正對測線下方的地下物體變化情況。寬角法觀測則是一個天線固定不動,而另一天線沿測線移動,通過記錄地下不同層面反射波的雙程走時而求取地下介質(zhì)的電磁波傳播速度、地下介質(zhì)的電性參數(shù)。地質(zhì)雷達的資料處理與地震波的處理相似,可應用數(shù)字濾波、反褶積、偏移繞射處理、多次疊加等技術手段進行,一般都有專門的處理軟件。下面是地質(zhì)雷達配合鉆探在對地下溶洞探測的實例:山東臨沂地區(qū)某廠區(qū)內(nèi)部分道路及地面出現(xiàn)裂紋和下陷,懷疑地下有溶洞等物體,需進行勘探,由于不知地下物體的具置、形狀,如果純粹利用鉆探方法,則不僅費時費力,而且還可能勞而無功,拖延處理。
3瑞雷波法
瑞雷波法可分為穩(wěn)態(tài)瑞雷波法和瞬態(tài)瑞雷波法。因穩(wěn)態(tài)瑞雷波法設備較笨重,成本較高,一般難于推廣應用,而瞬態(tài)瑞雷波法以其簡便、快速、分辨率高的優(yōu)點被廣泛應用于工民建巖土工程勘察和環(huán)境地質(zhì)災害調(diào)查與評估當中。瞬態(tài)瑞雷波測試是由一個垂直作用于地面的沖擊震源(爆炸、落重、鐵錘等)產(chǎn)生信號,用兩個或多個檢波器從震源開始沿垂直于測線方向直線布置,對一定頻率范圍內(nèi)的瑞利波信號進行記錄、提取,并利用專門軟件進行正演和反演分析。瑞雷波法尤其適用于層狀巖土體的探測、識別。
4瞬變電磁測深法
(TEM)瞬變電磁測深法是近幾年來發(fā)展起來的電法勘探分支方法,它利用采集的數(shù)據(jù)求取各個測點在不同深度的視電阻率,做出視電阻率的剖面圖,進而利用視電阻率異常來分辨和定位地下目的物的幾何形態(tài)與展布。它除了具有電磁法穿透高阻層能力強、分辨能力好,采用人工源隨機干擾影響小、探測效率高、成像清晰直觀明了等優(yōu)點外,還具有耦合方便、受地形影響小的突出優(yōu)點,在一些場地狹窄,其他物探方法難于開展工作的條件下,采用瞬變電磁法往往可取得良好的效果。更為難得的是由于該方法探測的為純二次場,故可采取簡單加大發(fā)射功率的方法以增強二次場提高信噪比,增加探測深度。正是由于瞬變電磁法的一系列優(yōu)點使其在工程勘查、地質(zhì)礦產(chǎn)、路基工程等領域獲得廣泛的應用。
5總結
在工程地質(zhì)勘探中常用的物探方法尚有高分辯率淺層地震反射法、折射波法、高分辨率電阻率法、電阻率層析成像技術等,限于篇幅在這里不再一一敘述。實踐表明,在工程地質(zhì)勘查中,單純利用一種勘探手段,往往不能取得良好的勘查效果,而將多種勘探手段有機地綜合利用,卻往往可取得事半功倍的收獲。
參考文獻:
[1]李大心 探地雷達方法與應用 1994
[2]張忠良;王峰 淺談運用物探手段來尋找地下空洞 1996
【關鍵詞】 巖土工程 地質(zhì)特征 勘察方法
1 礦區(qū)地質(zhì)特征
1.1 構造
1.1.1 斷裂構造
礦區(qū)內(nèi)非常發(fā)育的斷裂構造,斷裂方向主要呈現(xiàn)出北東向,此外在北西向還有部分規(guī)模非常小的斷裂構造。這兩種斷裂都擁有多期活動的特點。礦區(qū)在北東向的斷裂構造主要有以下5個特點:(1)地貌上表現(xiàn)為明顯的筆直類型沖溝。(2)斷面主要呈現(xiàn)出舒緩波狀。(3)斷層傾角往往較為陡峭,主要在65~86°之間。(4)斷層兩盤有非常集中的剪節(jié)理帶發(fā)育,斷層面與剪節(jié)理面之間的夾角為銳角,其反映了斷層擁有右旋剪切的特征。(5)斷層帶通常存在劇烈的硅化腐蝕變化,部分區(qū)域存在石英脈充填現(xiàn)象,其中部分斷層演變成為了關鍵的礦化帶。斷裂帶內(nèi)部各種類型的超糜棱巖、斷裂角礫以及糜棱巖都非常發(fā)育。在礦區(qū)內(nèi)部北西和北東方向的斷裂呈現(xiàn)出平行集中分布,規(guī)模和大小各不相同,長度范圍從幾百米到幾千米,寬度范圍從幾十厘米到幾米。其主要的力學性質(zhì)呈現(xiàn)出壓扭性,后期有可能轉(zhuǎn)變?yōu)閺埮ば远兂煽氐V構造。
1.1.2 韌性剪切帶
該礦區(qū)內(nèi)部的韌性剪切帶發(fā)育處于礦區(qū)內(nèi)部的圍巖與巖體的接觸部位,該剪切帶順北東方向進行延伸,順著韌性剪切帶存在一條巨大的糜棱巖帶,該糜棱巖呈現(xiàn)出透鏡層狀和透鏡狀展布,該是韌性剪切有可能較弱。剪切帶內(nèi)部各個部分的韌性剪切程度有一定區(qū)別,糜棱巖化呈現(xiàn)出諸多程度。
1.2 巖漿巖
該礦區(qū)內(nèi)部姑婆山的巖體與紀留、震旦、三疊系、泥盆地層呈現(xiàn)出侵入接觸,該巖體呈現(xiàn)出巖基產(chǎn)出類型,主要巖石類型為細中粒斑狀的花崗閃長巖和黑云母花崗兩種,面積高達400平方千米,由于其影響該區(qū)域接觸變質(zhì)和變質(zhì)普遍發(fā)育。
2 礦床地質(zhì)特征
2.1 礦體特征
該礦區(qū)內(nèi)部礦體呈現(xiàn)出脈狀,礦體主要產(chǎn)于外接觸帶、圍巖接觸帶以及巖體內(nèi)部。當前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了12余條各種類型的礦脈,有2 條長度在1880米以上的礦脈,而其中最長和最寬的礦脈為K1礦脈,當前該礦帶實際控制長度已經(jīng)接近1880米,控制寬度可以達到6~42米,呈現(xiàn)出斷續(xù)的串珠狀延展。該礦區(qū)主要有礦脈兩組,一組陡傾斜礦脈的延伸方向為70~80°,它是鎢錫礦關鍵賦存區(qū)域;另一組陡傾斜礦脈的延伸方向為40~50°,它是鉛、銅、銀、鋅礦關鍵賦存場所。
2.2 礦石物質(zhì)成分
主要的有用礦物包括黑鎢礦、白鎢礦、磁鐵礦、錫石、褐鐵礦、黃鐵礦、方鉛礦、黃銅礦、毒砂、閃鋅礦等。脈石礦物主要有高嶺石、石英、絹云母、黑云母和長石等。
2.3 礦石結構構造
礦石結構主要有半自形結構、自形結構、包裹結構、他形結構、交代殘余結構、填隙結構等。主要的礦石構造包括星點狀、塊狀、團塊狀、細脈狀和浸染狀構造,次要的構造為角礫狀構造。
2.4 礦石賦存狀態(tài)以及有用組分
礦石有用組分主要包括鐵、錫、鎢,伴生的有益組分包括銅、鋅、鉛、金、銀。伴生的特殊有益組分―金主要以自然金的形態(tài)賦存于黃鐵礦當中,而銀主存在于金屬硫化物當中。
2.5 礦石類型
依據(jù)氧化程度礦石類型包括混合礦石、原生礦石、氧化礦石三種。依據(jù)礦石結構構造和礦物成分的特點可以把本礦石區(qū)區(qū)分為多金屬硫化物型和石英黃鐵礦型兩類。
2.6 圍巖蝕變
該礦區(qū)內(nèi)部圍巖蝕變的最主要類型包括黃鐵礦化、矽卡巖化、綠泥石化、絹云母化、硅化等,次要的為高嶺土化、鉀化、綠簾石化、孔雀石化等。在圍巖蝕變劇烈的地段,蝕變呈現(xiàn)出水平分帶,蝕變中心主要有黃鐵礦化、硅化,向側(cè)邊部分逐漸過渡成為絹云母化、高嶺土化、赭石化、矽卡巖化、綠簾石化等。
3 勘察因素及找礦標志
3.1 勘察因素分析
3.1.1 礦區(qū)地層與形成礦體的關系
花崗閃長巖和黑云母花崗巖是構成多金屬含金礦床非常適宜的地層條件。成礦元素在長期經(jīng)歷接觸變質(zhì)、動力變質(zhì)、區(qū)域變質(zhì)作用以后逐漸遷移富集,并且最終變化成為礦體。
3.1.2 構造與形成礦體的關系
該礦區(qū)內(nèi)部歷經(jīng)了長時間的多期構造運動,而且伴隨著構造運動還侵入了大規(guī)模巖漿。當這種構造活動同步于巖漿期的后熱液活動的時候,就有較大幾率形成礦體。北東向的斷層隸屬于脆性斷層,通過微小的斷裂漸漸連接拓展而成,所以在一條斷層當中僅僅部分地段形成了礦體。另外,該礦區(qū)內(nèi)部正在發(fā)育呈現(xiàn)緩傾斜性的糜棱巖帶,其為韌性剪切帶類型的礦床創(chuàng)造了良好的構造條件。
3.1.3 巖漿巖與形成礦體的關系
巖漿巖與形成礦體的關系主要表現(xiàn)在以下兩個方面:(1)是為形成礦體創(chuàng)造了大量的成礦物質(zhì);(2)是為形成礦體提供需要的礦化劑和熱源。當?shù)V區(qū)內(nèi)部花崗入侵活動頻繁發(fā)生時,并呈現(xiàn)出大面積分布,在圍巖蝕變區(qū)域這部分酸性巖漿的入侵活動能夠為形成金屬礦床創(chuàng)造足夠多的熱動力,同時巖漿期后熱液則為形成礦體提供了基礎的物質(zhì)來源。
3.2 找礦標志
3.2.1 構造標志
大部分的礦脈往往賦存在北東東向和北東向的破碎斷裂帶內(nèi)部,斷裂構造能夠作為強有力的找礦標志。
3.2.2 蝕變標志
和形成礦體密切關聯(lián)的蝕變類型有:硅化、黃鐵礦化、矽卡巖化、絹云母化綠、泥石化,由以上蝕變復合構成的蝕變往往作為最為有力的找礦標志。地表找尋金礦的重要標志是赭石化,在赭石當中如果可以發(fā)現(xiàn)大量淋蝕化空洞, 其原因可能是當中的金屬礦物部分已經(jīng)被淋積在空洞下部的巖石當中。
參考文獻:
[1]孫建中.關中活斷層和地裂縫的年代學研究[J].地質(zhì)力學學報,2008,4(4):55-56.
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