呂富威

摘 要：巖土工程施工的基礎(chǔ)性工作就是巖土工程勘察，對于整個建設(shè)工程來說，也起到了至關(guān)重要的作用。巖石在成因上具有多樣性的特點，在構(gòu)造上具有復(fù)雜性的特點，這都給巖土工程勘察增加了難度。在實際巖土工程勘察工作中，經(jīng)常會遇到一些難點，本文主要是針對這些難點來進(jìn)行分析的，希望能對巖石勘察工作的發(fā)展起到一定的推動作用。

關(guān)鍵詞：巖石勘察；地質(zhì)構(gòu)造；難點；分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.084

0 引言

在巖土工程中，巖土工程勘察是最基礎(chǔ)的工作，在進(jìn)行巖土工程勘察工作的過程中，經(jīng)常會發(fā)生相鄰鉆孔巖石特性發(fā)生突變的情況，由于巖層表面通常有較厚的第四系覆蓋層，這就給巖層異常的原因分析和鉆孔間漸變點的推測帶來了更高的難度，這就需要在充分考慮鉆孔中巖芯的各種性質(zhì)和地表出露巖石的特性等的基礎(chǔ)上，再來進(jìn)行綜合性的分析。

1 巖土工程勘察的重要意義

巖土勘察活動開展的主要任務(wù)是針對建筑工程的場地及其周圍的地質(zhì)、水文地質(zhì)開展勘察活動，為建筑工程提供重要的依據(jù)資料，幫助其在位置選擇，布置、地基的設(shè)計方面與施工方面做出正確的抉擇。巖土勘察活動是建筑工程開始的必要前提條件，對建筑工程具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實意義。

巖土工程屬于是一門獨立應(yīng)用的綜合性學(xué)科，其理論基礎(chǔ)是土力學(xué)、地基基礎(chǔ)工程學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)、巖體力學(xué)；工作內(nèi)容主要是在土木工程中對于巖土的利用、改造和整治，與建筑、水利等各種工程都有聯(lián)系。通過巖土勘察工作幫助建筑工程單位對建筑工程場地的地質(zhì)、水位、地層結(jié)構(gòu)、巖土性質(zhì)等狀況進(jìn)行了解與全面掌握。

2 巖土工程勘察中各個階段的工作內(nèi)容

我們將巖土勘察工作分為下面三個階段。

（1）可行性研究勘察階段?？尚行匝芯靠辈祀A段的工作重點是對現(xiàn)有資料進(jìn)行搜集和分析，緊抓重點，為現(xiàn)場勘探工作做準(zhǔn)備。其工作內(nèi)容主要包括以下幾點：①對工程所在場地的地質(zhì)、地貌、礦產(chǎn)、水質(zhì)等有關(guān)的資料進(jìn)行搜集，同時也要搜集當(dāng)?shù)匾延薪ㄖ慕?jīng)驗；②對現(xiàn)有資料進(jìn)行搜集與分析的基礎(chǔ)上，對工程所在場地的巖性、地下水、地層、地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)現(xiàn)象等進(jìn)行深入了解；③如果現(xiàn)有資料不能將工程所在場地的復(fù)雜地質(zhì)條件說明清楚的話，要開展工程地質(zhì)測繪以及工程物探、鉆探等必要的勘探工作。

（2）初步勘察階段。初步勘察階段工作內(nèi)容主要包括以下幾點：①按照選址方案的范圍，安排適當(dāng)?shù)臏y試與勘探工作；②搜集與擬建工程有關(guān)的文件、資料、圖紙；③對于場地內(nèi)存在的不良地質(zhì)要查明其位置、成因及其對場地穩(wěn)定性的影響程度；④地質(zhì)構(gòu)造、對地層結(jié)構(gòu)、地下水埋藏條件、巖土工程特性進(jìn)行初步勘察；⑤對構(gòu)造斷裂地質(zhì)與場地穩(wěn)定性的聯(lián)系進(jìn)行探測；⑥如果工程所在場地屬于季節(jié)性凍土地區(qū)，要對其凍結(jié)深度進(jìn)行調(diào)查；⑦對高層建筑進(jìn)行初步勘察時，要初步分析評價工程降水方案、地基基礎(chǔ)類型等；⑧對當(dāng)?shù)匾延械慕ㄖ?jīng)驗及勘察資料進(jìn)行搜集整理。

（3）詳細(xì)勘察階段。詳細(xì)勘察階段工作內(nèi)容主要包括以下幾點：①明確建筑工程的范圍，對其范圍內(nèi)的各層巖土的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)等特點進(jìn)行查明工作；②獲取工程建筑總平面布置圖，對建筑物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)特點、建筑物的地面整平標(biāo)高，地基設(shè)計的要求等有一個明確的了解；③提供地基變形計算參數(shù)，對建筑物的差異沉降以及整體斜度進(jìn)行預(yù)測；④對與不良地質(zhì)作用有關(guān)的資料開展細(xì)致的調(diào)查，提出整治方案；⑤對地下水埋藏條件開展細(xì)致的調(diào)查；⑥根據(jù)抗震設(shè)防烈度的不同，對場地進(jìn)行具體的分類與勘測；⑦對水、土與建筑材料所產(chǎn)生的腐蝕性進(jìn)行判定；⑧對需要深基坑開挖的場地提供支護(hù)設(shè)計參數(shù)；⑨對地下水和地基與工程之間的影響進(jìn)行判斷，并給出合理的防治方案；⑩對樁基設(shè)計需要的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行提供。

3 在巖土工程勘察中巖石勘察的難點

在地殼中由于多種不同地質(zhì)的作用，形成了具有化學(xué)性質(zhì)及物理性質(zhì)的單質(zhì)或者化合物，這種單質(zhì)或化合物就是礦石，它具有一定的化學(xué)成分，同時也具有一定的結(jié)構(gòu)特征。多種天然固態(tài)礦物集合在一起就形成了巖石。巖石的礦物組成多樣化，巖石的構(gòu)造以及巖石的形成年代都具有很大的差異性，在對巖石勘探的過程中，巖石的特點與粉土、粉質(zhì)黏土等土類那樣具有明顯的特點，這些都使巖石勘探工作的難度進(jìn)一步加大了。

4 巖石勘察中的部分難點及分析

（1）中等風(fēng)化石英巖到微風(fēng)化石英巖和強(qiáng)風(fēng)化花崗巖到全風(fēng)化花崗巖互層。我們先來簡單地介紹一下花崗巖與石英巖，花崗巖是地殼上分布最廣的一種巖石，它屬于火成巖的一種，是地殼深處的巖漿逐漸冷卻凝結(jié)之后而形成的結(jié)晶巖體，主要是由石英、長石和云母組成的。石英巖屬于變質(zhì)巖，其主要成分是石英，石英的含量可超過85%，石英巖的形成是由于石英砂巖及硅質(zhì)巖發(fā)生變質(zhì)的結(jié)果。通常石英巖的形成是在石英砂巖或者其他硅質(zhì)巖石先發(fā)生區(qū)域變質(zhì)，然后重新結(jié)晶而來的。巖漿附近的硅質(zhì)巖石因受熱而發(fā)生變質(zhì)作用，也會形成石英巖。

花崗巖的形成主要是由于火山噴發(fā)而形成的，所以，花崗巖屬于火成巖，主要是由石英、長石和云母組成的，通常情況下，其結(jié)構(gòu)屬于厚層至巨厚層結(jié)構(gòu)，在火山噴發(fā)的過程中，受到物理作用的影響，花崗巖通常會以侵入巖的形式形成大面積的花崗巖區(qū)。所以，在花崗巖的下部通常情況下是不會有其他類別的巖石出現(xiàn)的。然而，在一次巖石勘探工作中，我們發(fā)現(xiàn)了如圖1所示的中等風(fēng)化石英巖到微風(fēng)化石英巖和強(qiáng)風(fēng)化花崗巖到全風(fēng)化花崗巖互層。

從圖1的地質(zhì)剖面示意圖中，我們可以清楚地看到，石英巖出現(xiàn)在了花崗巖區(qū)，并且和花崗巖形成了互層形式而交替出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)。在對巖石地質(zhì)進(jìn)行勘察的過程中，我們發(fā)現(xiàn)在地質(zhì)剖面示意圖的左側(cè)出現(xiàn)了中等風(fēng)化的泥質(zhì)砂巖和同樣是中等風(fēng)化的礫巖形成了互層形式而交替出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)，這說明該處地質(zhì)環(huán)境的復(fù)雜程度是很高的，在歷史發(fā)展的長河中發(fā)生過非常復(fù)雜的地質(zhì)運動。通過對巖石地質(zhì)進(jìn)行勘察而得到的結(jié)果顯示，地質(zhì)剖面示意圖右側(cè)出現(xiàn)的中等風(fēng)化到微風(fēng)化的石英巖和強(qiáng)風(fēng)化到全風(fēng)化的花崗巖的交互地層結(jié)構(gòu)。在發(fā)生火山噴發(fā)的時候，該地存在多處裂隙石英巖，火山噴發(fā)出來的巖漿侵入到石英巖裂隙中，石英巖具有硬度大、耐高溫的特點，巖漿只能向裂隙中侵入，很難大面積的侵入，這就形成了位于石英巖裂隙中花崗巖，石英巖與花崗巖形成了互層形式而交替出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)。石英巖具有較強(qiáng)的抗風(fēng)化作用，在歷史發(fā)展的過程中，巖石被不斷風(fēng)化，花崗巖被風(fēng)化為強(qiáng)風(fēng)化到全風(fēng)化的一種狀態(tài)，而石英巖被風(fēng)化為微風(fēng)化到中等風(fēng)化的一種狀態(tài)。位于地質(zhì)剖面示意圖左側(cè)的中等風(fēng)化的泥質(zhì)砂巖和同樣是中等風(fēng)化的礫巖形成的互層結(jié)構(gòu)地層，礫巖與泥質(zhì)砂巖都屬于沉積巖，此處地層結(jié)構(gòu)就是在歷史發(fā)展過程中，沉積成巖出現(xiàn)分層而形成的。不管是地質(zhì)剖面示意圖的左側(cè)地質(zhì)結(jié)構(gòu)還是右側(cè)地質(zhì)結(jié)構(gòu)，都存在地層突變構(gòu)造，所以我們推測，在突變勘探孔之間存在斷裂帶。endprint

（2）在中等風(fēng)化的粉砂巖中有中等風(fēng)化的石灰?guī)r出現(xiàn)并形成夾層。我們先來簡單地介紹一下粉砂巖與石灰?guī)r。粉砂巖屬于沉積巖，其組成成分主要是粉砂碎屑，這些碎屑主要是石英組成的，也含有少量的長石和巖屑，有的時候白云母的含量會多一些，總之其成分組成還是相對簡單的。粉砂巖除了包含粉砂之外，還包含砂、黏土或者化學(xué)沉淀物等。石灰?guī)r屬于沉積巖，它是碳酸鹽巖的一種，主要是由方解石粉粒構(gòu)成的。通常包含黏土礦物、白云石、碎屑礦物，顏色通常為灰白色、灰黑色。石灰?guī)r的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，主要包含兩種，一種是碎屑結(jié)構(gòu)，另一種是晶粒結(jié)構(gòu)。碎屑結(jié)構(gòu)的組成成分主要是泥晶基質(zhì)、顆粒、亮晶膠結(jié)物。

湖泊、河漫灘、三角洲、海洋的較深水部位容易生成粉砂巖，因為這些地方的水流較為緩慢或者是具備沉積的地域環(huán)境。而石灰?guī)r的沉積屬于淺海相沉積，通過研究碎屑結(jié)構(gòu)我們可以發(fā)現(xiàn)，石灰?guī)r的形成主要經(jīng)過流水的搬運、沉積作用而形成的，晶粒結(jié)構(gòu)的石灰?guī)r主要是在生物化學(xué)作用的基礎(chǔ)上緩慢沉積而形成的。

粉砂巖與石灰?guī)r雖然都屬于沉積巖，但是他們的沉積環(huán)境卻有著很大的差異性。所以，通常情況下，粉砂巖與石灰?guī)r是不會同時存在的，但是在巖石勘探工作中，我們發(fā)現(xiàn)了如圖2所示的在巨厚層結(jié)構(gòu)粉砂巖中有石灰?guī)r夾層的出現(xiàn)。

根據(jù)現(xiàn)場勘察以及實驗分析來推測其成因，在本次巖土工程勘察的過程中，我們勘探出的石灰?guī)r與一般的石灰?guī)r相比，其特點是碎屑結(jié)構(gòu)的含量較多，屬于碎屑結(jié)構(gòu)灰?guī)r，并且含有少量的長石。所以我們分析，該地區(qū)原來主要是沉積環(huán)境，同時也是遠(yuǎn)古陸海交界地帶。該地域在沉積成巖的過程中，粉砂巖與石灰?guī)r處于毗鄰狀態(tài)，逐漸沉積形成了這種特殊的巖石。在歷史的長河中，經(jīng)過地殼運動，發(fā)生了地質(zhì)構(gòu)造的改變，使粉砂巖與石灰?guī)r的結(jié)構(gòu)方向由橫向轉(zhuǎn)變成了縱向，所以在巖石勘探過程中，我們發(fā)現(xiàn)了在中等風(fēng)化的粉砂巖中有中等風(fēng)化的石灰?guī)r出現(xiàn)并形成夾層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)。

（3）三個相鄰的鉆孔，巖芯分別為泥巖、石灰?guī)r、粉砂巖。我們先來簡單地介紹一下泥巖。泥巖的形成是由于泥巴與黏土固化沉積而成的。泥巖與頁巖在成分與構(gòu)造上基本上是相似的，但相對堅硬不易碎。弱固結(jié)的黏土通過中等程度的擠壓、脫水、重結(jié)晶、膠結(jié)等后生作用就可以形成強(qiáng)固結(jié)的泥巖。泥巖屬于己固結(jié)成巖，但是在層理上并不明顯，或以塊狀形式出現(xiàn)，局部失去塑性，與水相遇不會立即發(fā)生膨脹的一種沉積型巖石。關(guān)于石灰?guī)r的成因、構(gòu)造以及粉砂巖成因、構(gòu)造的描述已經(jīng)在前文中提到，在此不再贅述。泥巖、石灰?guī)r、粉砂巖都屬于是沉積巖，從三者的構(gòu)造成因來分析，他們都會在其橫向結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)大面積的區(qū)域，但我們在巖土勘探工作中卻發(fā)現(xiàn)了如圖3所示的三個相鄰的鉆孔，巖芯分別為泥巖、石灰?guī)r、粉砂巖的情況。

我們對與工程相關(guān)的資料進(jìn)行了分析研究，這次巖土工程在勘察過程中，灰?guī)r位于泥巖的南側(cè)，而礫巖位于泥巖的北側(cè)，并且呈現(xiàn)出嚴(yán)重的風(fēng)化狀態(tài)，屬于是半生巖狀態(tài)，我們將工程資料與實際的勘察情況進(jìn)行綜合分析研究后，對該地域的構(gòu)造成因進(jìn)行了推測。對于粉砂巖與石灰?guī)r的構(gòu)造形成在前文已經(jīng)提到，我們推測其是因為處于不同的環(huán)境臨界區(qū)域而沉積形成的。粉砂巖與石灰?guī)r相鄰，石灰?guī)r的另一側(cè)是泥巖，而泥巖的另一側(cè)是半生礫巖，泥巖屬于半生巖。所以我們推測在構(gòu)造形成過程中，半生礫巖與泥巖最初是以縱向結(jié)構(gòu)存在的，并且泥巖上層是礫巖，隨著地殼運動，地質(zhì)構(gòu)造發(fā)生變化，其地質(zhì)結(jié)構(gòu)的方向由縱向轉(zhuǎn)變?yōu)闄M向，在泥巖與石灰?guī)r的毗鄰處發(fā)生巖性突變，我們推測在歷史發(fā)展過程中，此處曾經(jīng)發(fā)生過斷裂帶而形成了這樣的地質(zhì)構(gòu)造，讓世人為之驚嘆。

5 結(jié)束語

在開展巖土工程勘察工作的過程中，要對地質(zhì)條件進(jìn)行精心的分析與勘察，為施工方提供正確的數(shù)據(jù)資料，以便于后期設(shè)計、監(jiān)管、施工工作的開展。對于巖土勘察工作中所遇到的問題，要進(jìn)行認(rèn)真的分析與探究，這對建筑工程的質(zhì)量具有決定性的意義。在未來的巖石勘察工作中，還會遇到本文中沒有提到的更多的特殊地質(zhì)構(gòu)造，相信隨著科學(xué)的進(jìn)步，巖石勘察工作的不斷發(fā)展，對巖石構(gòu)造的成因會有一個更清晰、明確的認(rèn)識與分析。

參考文獻(xiàn)：

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