浅谈如何提高岩溶地区岩土工程勘察质量_陈土均.pdf

2020年第9期西部探矿工程 * 收稿日期 2020-11-11修回日期 2019-11-13 作者简介 陈土均 （1984-） ， 男 （汉族） ， 广东湛江人， 工程师， 现从事岩土工程勘察、 水文地质勘察等工作。 浅谈如何提高岩溶地区岩土工程勘察质量 陈土均* （深圳市大升高科技工程有限公司， 广东 深圳 518000） 摘要 随着建设工程对岩土工程勘察的要求越来越高，岩土工程勘察成果质量受到广泛重视。针 对岩溶地区， 展开提高岩溶地区岩土工程勘察质量的探讨。 关键词 岩溶地区； 岩土工程； 勘察质量 中图分类号 TU43 文献标识码 A 文章编号 1004-5716202009-0046-03 岩溶地区的地质勘察中,由于地形地貌多种多样, 如果存在勘察不准确的现象,就会影响勘察质量,甚至 会产生建筑工程建筑物的变形或者地基的不稳定。下 面就如何提高岩溶地区岩土工程勘察质量的相关问题 和注意事项展开讨论。 1岩溶地区岩土工程勘察的方法 岩溶， 又称喀斯特， 主要是可溶性岩石与水相互作 用形成的， 岩溶地区主要分布在我国西南地区， 该地区 地形地貌复杂， 有各种各样的石灰岩地形。目前岩溶 地区岩土工程常用的勘察方法有三种， 分别是钻探、 物 探和工程地质调查与测绘。 1.1钻探 钻探是利用钻机向地下钻进， 在地层中会形成圆 柱形钻孔， 之后在不同深度的钻孔剖面上取得岩、 土、 水等实验样本， 从而通过实验研究对所勘察的地层岩 土性质、 地下水的赋存情况与底层的埋藏深度与厚度 都有详细的了解。 1.2物探 物探又称地球物理勘探， 是通过对所在区域地球 物理场的研究与观测来探知地层岩土属性、 地质构造 的方法。物理场有重力场、 地磁场、 地温场和电场等， 对应的勘探方法则是重力勘探法、 磁法勘探、 地温法勘 探和电法勘探。在岩溶地区通常通用的物探方法是电 阻率法、 高密度电法、 地质雷达和浅层地震法。 （1） 电阻率法。电阻率法是早期电法勘探岩溶地 区最常用的方法之一， 是利用不同性质的岩石之间导 电性不同， 从而分析所在区域电流场的分布规律， 并确 定岩石和水资源分布的方法。这里的导电性用电阻率 表示， 电阻率是指电流垂直通过单位横截面积、 单位长 度的岩石时， 所受阻力的大小， 导电性越好， 电阻率越 低， 导电性越差， 则电阻率越高。这种探测方法不仅可 以探测到竖直方向上岩溶地区的地质情况， 还可以根 据电流场的分布规律， 探测到周边一定范围内的情况。 （2） 高密度电阻率法。高密度电阻率法是一种阵 列的勘探方法， 是通过岩溶地区内岩石的电阻率差异， 观测人工施加电流场后研究区域内的电流分布情况， 然后通过信号转换装置， 将电信号结果输出为所测区 域地电断面的图像， 从而直观的判断岩溶区域内的地 质情况。高密度电阻率法在勘探覆盖性岩溶地区的第 四系土洞发育、 灰岩岩溶、 断裂发育情况以及确定灰岩 的分布情况等方面， 都能取得较好的地质效果。与传 统电阻率法相比， 高密度电阻率法成本低、 效率高， 实 现了勘探数据的自动化， 而且输出结果的成像技术也 从一维和二维发展到了三维， 既便于分析研究， 又提高 了勘探的精度。但是高密度电阻率法有一个明显的缺 点， 就是对所探测区域场地的要求较高， 要求地势平 坦。 （3） 地质雷达法。地质雷达法又称探地雷达法， 是 利用电磁波的特性对岩溶地区进行勘探的方法， 主要 是发射天线定向发射高频短脉冲电磁波， 再通过反馈 回来的信息实现对熔岩地区的地质勘探。由于岩溶地 区内部空间形态比较复杂， 反射波电信号在传递时会 相互干扰， 重叠， 容易使探测结果出现误差。 （4） 浅层地震法。地震勘探是指通过研究人工震 源激发的地震波在地下介质中的传播规律来解决地质 问题的一种物探方法。在浅层地震勘探技术中， 常被 46 ChaoXing 2020年第9期西部探矿工程 用来勘察岩溶地质的勘察方法有 地震波CT层析成像 技术、 井间超声波层析成像技术、 瑞雷波面法等。浅层 地震法在岩溶勘察中， 具有使用仪器占地小， 应用范围 广、 精度高、 可靠性强、 成图直观、 受外界干扰小的特 点， 可以较为精确地反映和区分溶洞大小和溶蚀发育 等。而且该勘探方法较前几种勘探方法的勘探深度更 深， 可以勘探地下60m处的深度， 但是在数据采集和计 算时工作量较大， 对于勘察人员的技术要求水平也比 较高。 1.3工程地质调查与测绘 工程地质调查与测绘是采用搜集资料、 调查访问、 地质测量、 遥感技术等方法， 明确所勘探地区的地质特 点， 并绘制成相应的工程地质图的方法。测绘前要搜 集区域内地质资料、 气象资料、 地震资料、 水文及工程 地质资料和遥感资料。测绘的方法主要分为两种， 一 种是相片成图法， 一种是实地测绘法。①相片成图法 是利用地面摄影、 航空卫星摄影得到的相片， 在室内进 行解译。②实地测绘法， 分为路线法、 布点法和追索 法。路线法是沿着一些选择的录像、 穿越测绘场地， 将 沿线所测绘或调查的地层、 构造、 地质现象、 水文地质、 地质界线和地貌界线等填绘在地形图上； 布点法是根 据地质条件复杂程度和测绘比例尺的要求， 于现在地 形图上布置一定数量的观测线路和观测点； 追索法是 沿地层走向或某一地质构造线， 或某些不良地质现象 界线进行布点追索， 主要目的是查明局部的工程地质 问题。 2提高岩溶地区岩土工程勘察质量的措施 2.1钻探 2.1.1完善钻探施工方案 钻探的方法分为很多种， 像冲洗法、 冲击法、 取岩 芯法等， 不同的钻探工艺有不同的特点， 在实际钻探施 工之前， 需要根据现场的地形地貌和其他特征， 科学、 合理的选择有效的钻探技术， 制定出行之有效的工程 方案。同时还要对钻探施工期间可能出现的情况进行 预测， 并制定出有效的解决措施， 这样才能为整个勘察 工程打下良好的基础。 2.1.2加强场地处理 由于岩溶地区地形地貌比较复杂， 地面凹凸不平， 在此条件下进行施工肯定会影响钻孔精度， 因此， 在实 际施工之前， 一定要对施工区域的土地进行整平处理， 确保钻机水平安装， 在此基础上还可以对钻机进行固 定。另外由于岩溶地区土层结构复杂， 并不稳定， 因此 在钻孔达到设计深度时， 要严格按照流程进行下一道 工序， 防治因操作不当引起的土层地基下陷、 坍塌等现 象。 2.1.3优化钻机工艺与设施 （1） 提高钻芯采取率， 要根据勘探区域内大体地质 条件和勘探技术工艺正确选择取芯方法和工具； 在取 芯困难的岩矿层中， 应尽可能选用金刚石或硬质合金 钻进； 在断层和破碎的岩层中， 应用专用反循环单动双 管钻具及无泵钻具取芯， 以保证岩矿芯的采取率。 （2） 降低孔深误差， 校正孔深、 丈量钻具尺寸时需 要用钢卷尺； 经常使用的精密仪器要经常校正。 2.1.4提高工作人员技能水平 利用钻探勘探岩溶地区时， 会利用钻机与其他各 项辅助设施进行施工， 而施工人员的技能水平是保证 施工质量和施工安全的重要基础。为此， 在实际勘探 之前， 有关部门要对施工人员进行技能培训， 可以利用 虚拟现实技术模拟现场施工环境锻炼施工人员的实操 水平， 并制定考核制度和持证上岗制度， 培训过后对施 工人员进行全面考核， 考核通过的人员才可以进行操 作。与此同时还要加强施工过程中的监管力度， 完善 管理制度， 监督部门的原则是， 严格执行， 有效落实， 只 有这样才能保证每一位施工人员严格按照施工标准进 行施工， 以此提高整个工程的质量和效率。 2.2物探 2.2.1保证测网的敷设精度 （1） 测网的密度。测网密度小， 很可能在普查阶段 漏掉一些矿体、 溶洞， 因此就要设计好测网密度。为了 测网可以更好地反映出异常情况， 测线应尽量垂直于 探测对象的走向。 （2） 在物探勘察时， 如果测区面积过小， 当遇到异 常情况时， 很难做出科学合理的解释， 此时如果测区足 够大， 可以将地下各个异常区域和正常区域的关系显 示出来， 工作人员就可以很容易做出正确的判断。当 然测区过大一定会增加工作量和工作成本， 因此在测 区面积大小选择时， 要沿用经济、 合理的原则， 科学制 定物探方案， 选择测网面积。 2.2.2保证数据的准确性 通常情况下， 物探常会利用先进的探测技术与定 位技术进行数据的测量， 在此期间， 为了保证观测数据 的准确性， 要特别注意以下几点； 观测数据时， 应做好 重复观测， 避免偶然误差的产生； 选择精密的仪器； 提 （下转第50页） 47 ChaoXing 2020年第9期西部探矿工程 ④在每次下钻具前， 必须检查绳索取芯钻具的灵 活性， 主要检查钻具轴承和橡胶圈， 如封堵则需要及时 拆卸清洗， 合理调节钻具间隙， 如井内泥砂量过大， 则 需将卡簧座及钻头的间隙增大， 以防水路堵塞。 ⑤钻进时， 时刻注意主压力表和泵压表情况， 在井 内阻力变大的时候， 可提钻至泥层以上反复扫孔保持 井壁畅通， 不能快速提钻。 7结论及建议 （1） 针对具体地层选择合适的泥浆配比， 采用植物 胶腐植酸钾的无固相泥浆方法可靠， 适应性强， 很好 地解决了项目施工中遇到的问题。 （2） 以上方法能有效、 及时排除孔内岩粉、 减少井 壁阻力、 防止孔内坍塌、 提高润滑及取芯率等， 具体施 工过程中应根据不同地层及时调节和补充冲洗液 （泥 浆） 性能。 （3） 钻探操作中应遵循相关规范规程， 控制钻速、 钻压等指标， 保证施工顺利。 参考文献 [1]杭程， 魏厚红， 方红亮， 等.云南东川播卡矿区复杂地层泥浆 技术的应用[J].西部探矿工程,2017,292171-174. [2]刘运纪， 李小永， 王阳， 等.刚果金KOLWEZI铜钴矿床特 征及成因研究[J].2014 （4） 53-56. [3]王秋成,徐景珠.复杂地层条件下泥浆在钻进过程中的应用 [J].西部探矿工程,2013,25269-71. [4]杭程， 余汉东， 等.安徽马头铜钼矿深孔岩芯钻探施工技术 [J].西部探矿工程,2015,27851-53. [5]秦国江.低固相聚合物泥浆在复杂地层钻进中的应用[J].西 部探矿工程,2016,28177-78,82. （上接第47页） 高野外工作中室内计算的准确性。不同的勘探手段其 观测进度也有所不同， 因此在实际勘探期间要根据勘 探方法对勘探工艺或者地形地貌进行一些有效改正， 以促进物探数据的准确性。 2.2.3保证成图的精度 物探方法的最终成果通常都是由效果图展示出来 的， 因此效果图的精度亦关系着整个勘探工程的质 量。首先就是坐标线和比例尺， 一定要与野外观测的 数据一致， 其次在选择参数上， 也要能客观的体现出物 探工作成果与熔岩地区的实际地质特征。 2.3工程地质调查与测绘 2.3.1克服环境影响 熔岩地区地质环境相对复杂， 地形切割较大， 通视 条件差、 交通不便， 在实际测绘时应提前关注气象信 息， 加强对于测绘项目周边环境的观察， 在建设基础控 制网与收发信号塔时， 要尽量选择视野开阔和外部磁 场干扰小的地方， 这样才有利于细化测量线路和保证 数据的准确性 2.3.2优化测绘方式 随着时代的发展和科学技术水平的提升， 现如今 数字化、 信息化的测绘技术已经代替了传统的手工测 绘方式。以地理信息系统、 遥感系统和全球卫星定位 系统为核心的测绘技术是当下主流的测绘手段， 在实 际测绘期间， 有关人员要科学合理选用测绘方式， 保证 实地测绘的高效性与实用性。 2.3.3加强测绘监管 工程地质调查与测绘的工作内容广泛， 涉及面广， 因此在实际测绘期间， 要完善地质测绘监管体制， 既要 制定完善的管理制度， 同时也要对测绘工作质量实施 动态监管跟踪， 保证测绘人员能够严格按照任务需求 进行测绘， 对于测绘期间出现的问题也能够及时解决， 以此提高工程地质调查与测绘的工作质量。 2.3.4培养测绘人才 科学技术是测绘操作的核心支撑， 测绘技术人员 是测绘工作的质量基础。先进的地质测绘仪器和技术 促进了地质测绘工作的质量和效率， 同时也要求技术 人员能够与时俱进掌握当下先进的测绘工艺， 这样才 能有效提升地质勘察的质量。 3结语 总之， 岩土工程勘察报告质量对工程的安全和造 价起到重要作用,勘察成果的质量将直接影响建设项 目的工程安全。在岩溶地区的地质勘察中,针对提高 岩溶地区岩土工程勘察质量的问题， 提出了上述措施， 供参考。 参考文献 [1]张学明. 提高岩土工程勘察成果质量的措施与建议[J]. 科技 创新与应用, 2015. [2]张子祥. 岩土工程勘察常见质量问题及改进建议[J]. 煤田地 质与勘探, 20154123-124. [3]马洪超. 岩土工程勘察中常见问题及改进措施分析[J]. 科学 技术创新, 201536187. [4]胡江登. 岩土工程勘察中常见问题及改进措施研究[J]. 中国 新技术新产品, 20188 111-112. 50 ChaoXing