邱 龍， 朱登峰， 王換成

(1.杭州蕭山城市建設(shè)投資集團(tuán)有限公司，浙江 杭州 311200； 2.浙江明燧科技有限公司，浙江 杭州 310000； 3.浙江科技學(xué)院，浙江 杭州 310023)

0 引 言

綜合勘察技術(shù)是目前巖土勘察技術(shù)中較為先進(jìn)的技術(shù)，與傳統(tǒng)的工程勘察技術(shù)相比較具有更強(qiáng)的適應(yīng)地形地質(zhì)情況變化的能力以及較高的精度。地質(zhì)勘察工作以更加準(zhǔn)確地描述或反映勘察位置巖土分布情況為目的，為準(zhǔn)確地進(jìn)行設(shè)計(jì)提供了有力的保障。綜合勘察技術(shù)以施工區(qū)域地質(zhì)地貌特點(diǎn)為依據(jù)選擇合適的勘察方法，并采用科學(xué)的方法簡(jiǎn)化勘察方法，具有先進(jìn)性、準(zhǔn)確性、真實(shí)性、適應(yīng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，對(duì)于保證設(shè)計(jì)工作的準(zhǔn)確性具有重要的意義。因此，需要采用全面科學(xué)的管理方法，最大限度地利用綜合勘察技術(shù)的特點(diǎn)，保證巖土勘察工程的順利進(jìn)行。

1 綜合勘察技術(shù)的重要性

巖土工程勘察是指結(jié)合建設(shè)工程的規(guī)定要求，查明、分析以及評(píng)價(jià)建設(shè)場(chǎng)地的地質(zhì)、環(huán)境特征和巖土工程條件，并編制勘察文件的活動(dòng)。巖土工程勘察工作是進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工必要條件和基礎(chǔ)[1]。對(duì)于地質(zhì)條件非常復(fù)雜的工程，單一的勘察手段會(huì)對(duì)勘察成果的準(zhǔn)確性帶來偏差，嚴(yán)重影響工程后續(xù)施工的質(zhì)量和安全，甚至造成工程安全事故的出現(xiàn)[2]。為了確?，F(xiàn)場(chǎng)的勘察結(jié)果以及施工質(zhì)量，就要對(duì)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新和完善，根據(jù)具體的地質(zhì)環(huán)境特點(diǎn)綜合采用多種勘察方法來進(jìn)行勘察工作，即綜合勘察技術(shù)。

綜合勘察技術(shù)是在傳統(tǒng)單一勘察技術(shù)的基礎(chǔ)上延伸而成的功能性齊全的巖土工程勘察技術(shù)，具有適用范圍比較廣泛、精確度較高等優(yōu)勢(shì)，使得巖土工程勘察工作的效率和質(zhì)量得到很大的提升。綜合勘察技術(shù)是在橫波反射勘察技術(shù)、高密度電阻率技術(shù)以及大地電場(chǎng)巖性檢測(cè)等技術(shù)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的融合性技術(shù)，綜合了每種技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)，以及特有的工作原理和適用優(yōu)勢(shì)，同時(shí)簡(jiǎn)化和優(yōu)化了操作流程，甚至在具體的操作中只要一名技術(shù)人員就可以完成。另外，這些技術(shù)手段在使用期間都不會(huì)產(chǎn)生廢棄物和噪聲，具有良好的環(huán)保功能。應(yīng)用綜合勘察技術(shù)的意義重大，可以提高工作的效率、準(zhǔn)確度和施工質(zhì)量，保證建設(shè)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)勘察企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

2 工程實(shí)例分析

本次選擇一個(gè)巖溶地段進(jìn)行地質(zhì)勘察分析，工程所在位置海拔高程為1 225～1 267 m，平均相對(duì)高差為42 m。該地區(qū)屬于巖溶侵蝕低山區(qū)斜坡帶斷面，地形坡度呈5%～15%坡度變化，巖溶發(fā)展向南北延展，呈現(xiàn)南低北高的地貌地形形態(tài)。本次選取巖溶地質(zhì)能夠更直觀介紹勘察過程中需要達(dá)到的勘察目的和勘察內(nèi)容。

2.1 勘察目的及任務(wù)

該工程所處的地貌為河谷山嶺，河床寬度為200 m，綜合考慮地質(zhì)條件、氣象水文資料、河道的通行情況和防洪要求，為準(zhǔn)確地判斷和設(shè)計(jì)提供可靠的巖土勘察數(shù)據(jù)文件，以減小該地區(qū)巖溶地質(zhì)對(duì)橋梁建設(shè)的影響。

2.2 綜合勘察技術(shù)應(yīng)用

2.2.1 地質(zhì)工程調(diào)查

巖溶屬于不良的地質(zhì)狀況，因此勘察工作需要更加精準(zhǔn)詳細(xì)。除一般現(xiàn)場(chǎng)勘察外，通常為了更好地了解地層巖性，還需要搜集以下情況的勘察資料：

(1) 地貌特征：包括現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地的地貌組合方式、巖層的走向、水流分布狀況等由基本表層可以直觀反映出的特點(diǎn)。對(duì)于巖溶路段泉水特點(diǎn)、暗河的位置也需要進(jìn)行明確，需要根據(jù)巖溶的發(fā)育狀況，以及巖溶覆蓋層厚度、結(jié)構(gòu)造型、空間大小勘察出河流的位置和走向，同時(shí)根據(jù)巖層的發(fā)育作用規(guī)律、水文地質(zhì)情況、節(jié)理發(fā)育程度等地貌特征單元，反映出不良地質(zhì)的產(chǎn)生和地貌巖層之間相關(guān)聯(lián)性。

(2) 地質(zhì)巖層特性：采用特殊的地質(zhì)勘察方法確定巖層的分布層狀、可溶性巖石的礦物成分含量、溶巖的埋置深度和溶巖厚度等巖層基本特征，以及巖層接觸關(guān)系、分布規(guī)律特點(diǎn)、分布范圍等特征，對(duì)于設(shè)計(jì)安全性具有重要意義。巖溶地質(zhì)通常是以碳酸鹽作為主要的組成結(jié)構(gòu)。

(3) 地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)：應(yīng)著重查明巖溶地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造類型，比如節(jié)理發(fā)育、地層裙皺、地質(zhì)斷層等。地質(zhì)構(gòu)造的性質(zhì)、產(chǎn)狀及位置等性質(zhì)特征也能夠反映出地下水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及相關(guān)聯(lián)系。另外，根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造分析巖溶發(fā)育規(guī)律，不同地質(zhì)構(gòu)造和巖溶發(fā)育程度及部位特征具有一定的差異性，由此可以區(qū)劃巖溶發(fā)育地帶。

(4) 巖穴特點(diǎn)及分布：對(duì)于巖洞、地下暗河，應(yīng)查明地下空間的大小，洞穴暗河之間的交織分布狀況、連通形式、平面走向等。地下水位高程、流速大小、水量大小、徑流方向、排泄途徑等都是地質(zhì)勘察需要調(diào)查明確的情況，洞內(nèi)堆積物的結(jié)構(gòu)特征、組成成分、物理化學(xué)性質(zhì)等也都是地質(zhì)勘察的重要內(nèi)容[3]。

(5) 水文地質(zhì)資料：對(duì)于巖溶地區(qū)的巖溶泉、溶井、湖泊和池塘分布、地下暗河位置等，勘察階段要查清所處的地層層位、巖溶水位的位置、季節(jié)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、流量大小、流速大小、與地面水體的連通條件等相關(guān)內(nèi)容。常采用連通試驗(yàn)來查明地下暗河之間的水力關(guān)系，通過巖性組成和水的成分檢驗(yàn)查明溶洞及地下腐蝕類型，即物理化學(xué)性質(zhì)。

(6) 巖溶地區(qū)覆蓋層：采用合適的方法查明覆蓋層的厚度、狀態(tài)性質(zhì)、節(jié)理裂隙發(fā)育狀況、結(jié)構(gòu)特征，構(gòu)造巖性特征、物理力學(xué)性質(zhì)以及與構(gòu)造的相互關(guān)系。巖溶地區(qū)覆蓋層厚度對(duì)于地面穩(wěn)定性有著重要作用，一般情況下巖溶部位越深，上部覆蓋層越厚，地表面塌陷可能性越小。

2.2.2 鉆探勘察

鉆探勘察是最常用、精確度高的勘察方法對(duì)于查明巖溶發(fā)育強(qiáng)度、發(fā)育規(guī)律及巖體的發(fā)育特點(diǎn)具有重要作用，可明確地下巖土體分層、巖溶的分布范圍、充填物特點(diǎn)。通過鉆探勘察可開展各種地球物理勘探工作，可用于核對(duì)和檢驗(yàn)電磁波透視的地層結(jié)構(gòu)和地下水的分布狀態(tài)。鉆探勘察需要選擇具有代表性的位置，鉆孔布置原則主要包括以下幾點(diǎn)：

(1) 鉆孔分為控制性鉆孔、一般性鉆孔，以控制性鉆孔為主，一般工程中控制性鉆孔數(shù)量約占工程地質(zhì)鉆孔總量的一半。

(2) 結(jié)合地下物探的方法和水文地質(zhì)試驗(yàn)要求，選擇合適的勘探方法，對(duì)鉆孔的勘探深度、布置形式、護(hù)壁防護(hù)方法都有好處。

(3) 盡量綜合利用每一個(gè)鉆孔，有利于更加準(zhǔn)確地進(jìn)行地質(zhì)測(cè)繪和物探工作。

(4) 橋基鉆孔勘察一般在巖溶地區(qū)需要進(jìn)行2次或多次，有利于更加準(zhǔn)確地描述地層及巖溶狀況。

(5) 對(duì)塌陷較為嚴(yán)重和密集的地段，勘探剖面需要沿著塌陷的擴(kuò)展方向布置，為提高可控制程度需增加若干橫向短剖面。

(6) 巖溶區(qū)的鉆探勘察，為了更好地了解巖性、地質(zhì)土體的分布，以及水化學(xué)性質(zhì)和空間變化規(guī)律，應(yīng)加密鉆孔，增加勘探位置。

2.2.3 遙感勘探技術(shù)

科學(xué)研究領(lǐng)域已經(jīng)大量地采用遙感技術(shù)進(jìn)行勘探作業(yè)，不僅提高了勘探效率，而且增加了對(duì)地形地貌的直觀把握，準(zhǔn)確性更高。遙感勘探技術(shù)利用遙感器從空中來探測(cè)地面物體的裝置，其原理是利用波譜在不同物體上的響應(yīng)不同，有效地識(shí)別地面上不同地物類型。作為一門利用空間變化進(jìn)行探測(cè)的技術(shù)，其在地質(zhì)調(diào)查中得到快速發(fā)展。

遙感圖像是利用大部分出露于地表的淺灰、灰色色調(diào)的獨(dú)特形態(tài)辨認(rèn)出來地表事物。我國(guó)地域分布南方呈現(xiàn)濕熱氣候，多雨高溫有利于巖溶發(fā)育，衛(wèi)星圖片和航拍片具有密集點(diǎn)狀和深色調(diào)的形態(tài)特征。遙感圖像中巖溶地表形態(tài)可表現(xiàn)為：

(1) 炎熱叢林分布：叢林茂密連成一片，在遙感圖像上呈現(xiàn)花生殼狀紋或麻點(diǎn)狀紋，航拍片上則呈現(xiàn)瘤狀或斑狀圖像。處于巖溶地區(qū)的叢林，山峰由于距離原因無法連成片，使得遙感圖像上呈現(xiàn)花紋狀或不均勻麻點(diǎn)狀，航片圖像出現(xiàn)錐狀、塔狀、饅頭狀。

(2) 山體巖石分布：巖溶地表植物稀少，呈平行形成白色粗而且短的樹枝狀影紋。

(3) 山石遙感分布：巖溶山體巖石受侵燭、沿垂直節(jié)理、裂隙溶燭的影響，在航片上顯示為深灰色麻斑狀圖像。

3 巖土工程中綜合勘察技術(shù)的應(yīng)用分析

3.1 大地電磁場(chǎng)巖體性質(zhì)檢測(cè)技術(shù)

借助電場(chǎng)對(duì)巖性進(jìn)行檢測(cè)被稱為大地電場(chǎng)巖性檢測(cè)技術(shù)。其通過太陽(yáng)發(fā)射的較強(qiáng)的電磁波，依靠接收地下反射的電磁波來實(shí)現(xiàn)大地檢測(cè)，得到各種勘察地質(zhì)信息數(shù)據(jù)。這種檢測(cè)技術(shù)的設(shè)備體積較小、重量較輕，具有便于攜帶的優(yōu)點(diǎn)。此檢測(cè)方法的技術(shù)圖如圖1所示，這種檢測(cè)方法在使用過程中一般不造成環(huán)境和地質(zhì)的破壞，同時(shí)也不產(chǎn)生廢棄物，而且具有較高的準(zhǔn)確率，其所用的設(shè)備儀器場(chǎng)源的穩(wěn)定性也較高，接收低頻天然電磁波不會(huì)對(duì)地下管道造成影響。

3.2 高密度電阻率技術(shù)

基于不同的巖土工程的介質(zhì)之間有著較大差異的情況，假定認(rèn)為讓電流進(jìn)入地層中增加一個(gè)電場(chǎng)，在電流進(jìn)入地下后，需要勘察人員對(duì)電流的變化及其分布狀況進(jìn)行分析，從而有效地對(duì)巖土的特性進(jìn)行分析判斷。高密度電阻率技術(shù)工作原理流程圖如圖2所示[4]。該技術(shù)在應(yīng)用的時(shí)候，借助供電電極將直流電傳送到地下，建立對(duì)應(yīng)的觀測(cè)區(qū)域電場(chǎng)，僅僅通過變化供電裝置的排列順序、位置就可以實(shí)現(xiàn)勘察不同區(qū)域的巖土結(jié)構(gòu)，通過該方法使電流輸送方向和大小進(jìn)行發(fā)生不同的變化。及時(shí)地記錄電流的輸送引起的電場(chǎng)的變化狀況，依據(jù)地面電阻率的變化得出巖土介質(zhì)的導(dǎo)電性能斷定其性質(zhì)與特征。

圖2 高密度電阻率技術(shù)工作原理流程圖

3.3 工程測(cè)繪技術(shù)

3.3.1 巖土工程勘察方式

巖土工程勘察技術(shù)是綜合勘察技術(shù)的重要組成部分，通過基礎(chǔ)的地質(zhì)測(cè)繪方式進(jìn)行地形地貌的勘察，在地質(zhì)工程中具有重要作用。地質(zhì)測(cè)繪是巖土勘察中重要的技術(shù)方法，對(duì)于實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)判斷巖土性質(zhì)具有重大的意義和作用。利用地質(zhì)測(cè)繪方法，對(duì)地區(qū)區(qū)域環(huán)境、地形地貌的潛在情況進(jìn)行勘察，確定影響建設(shè)的因素，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)地貌和地形進(jìn)行描述后采用合適的比例尺反映在工程設(shè)計(jì)的圖紙上，為建設(shè)工程的精確設(shè)計(jì)提供保障，為保證工程設(shè)計(jì)安全提供最有力的技術(shù)支持，對(duì)于提高設(shè)計(jì)的安全可靠性和設(shè)計(jì)壽命具有重要作用。

3.3.2 利用反射方法進(jìn)行勘察

利用地震波的橫波在不同介質(zhì)中的反應(yīng)譜不同進(jìn)行地質(zhì)識(shí)別，這是一種地質(zhì)組成的判斷技術(shù)，通過實(shí)踐證明結(jié)合地震波的震動(dòng)特性，計(jì)算出波速在不同介質(zhì)中的傳播特性值，通過綜合勘察技術(shù)的運(yùn)用，可以準(zhǔn)確判斷勘探地質(zhì)的巖性和結(jié)構(gòu)狀態(tài)，根據(jù)巖層傳播特性還能夠分析巖層結(jié)構(gòu)狀態(tài)。橫波監(jiān)測(cè)技術(shù)具有很好的抗凹陷能力，在垂直方向?qū)M波具有放大作用，從而能夠增加勘測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

4 巖土勘察關(guān)鍵問題

4.1 綜合勘察技術(shù)在巖土工程勘察中面臨的問題

巖土工程勘探工作的工序內(nèi)容較多，過程比較復(fù)雜，需要保證每個(gè)勘探細(xì)節(jié)都能夠較為精準(zhǔn)的反映，盡可能降低工程建設(shè)過程中出現(xiàn)困境的概率。因此，勘察技術(shù)的管理要提高相關(guān)人員的素質(zhì)、完善相關(guān)的技術(shù)手段等要求就顯得尤為重要[5，6]。

4.2 現(xiàn)階段在工程建設(shè)中巖土工程勘察實(shí)施的主要內(nèi)容

4.2.1 巖土承載力及穩(wěn)定性的計(jì)算

巖層結(jié)構(gòu)會(huì)隨著地殼運(yùn)動(dòng)發(fā)生結(jié)構(gòu)性改變和穩(wěn)定性差異，最終導(dǎo)致局部巖土受力不平衡。該現(xiàn)象會(huì)增加穩(wěn)定性計(jì)算的難度。當(dāng)巖土受力不平衡程度較大時(shí)，且該狀態(tài)超出自身承受范圍，就會(huì)導(dǎo)致安全隱患的存在，會(huì)對(duì)施工造成較大的影響。在進(jìn)行巖土層的地質(zhì)信息收集時(shí)，依靠傳統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行信息收集，總結(jié)出的結(jié)論會(huì)隨著時(shí)間的推移變得不準(zhǔn)確。因此在進(jìn)行地層勘察時(shí)，應(yīng)提高數(shù)據(jù)的時(shí)效性、計(jì)算的準(zhǔn)確度,保證后續(xù)工作的質(zhì)量。通過先進(jìn)的技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)的時(shí)效性進(jìn)行處理，較大程度地提高信息的準(zhǔn)確性[7，8]。

4.2.2 勘察技術(shù)的選擇

在勘察時(shí)常發(fā)現(xiàn)，局部地區(qū)的地質(zhì)活動(dòng)較為頻繁，導(dǎo)致單一的勘察技術(shù)無法滿足實(shí)際工程要求。綜合勘察技術(shù)的出現(xiàn)就是為了解決勘察中遇到的復(fù)雜多變的問題，減少工程勘察帶來的缺陷。根據(jù)所選勘察區(qū)域的地理特點(diǎn)，采用先進(jìn)恰當(dāng)?shù)目茖W(xué)技術(shù)進(jìn)行巖土勘察作業(yè)，才能夠更好地完成勘察工作。因此在進(jìn)行實(shí)際勘察過程中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分析，選擇合理的勘察技術(shù)。合理的勘察技術(shù)是工作質(zhì)量的保證，因此在實(shí)施前應(yīng)對(duì)工作人員進(jìn)行專業(yè)技術(shù)的培訓(xùn)，提高工作技能，保證勘察工作的進(jìn)展和工作效率。

5 結(jié) 論

本文通過對(duì)綜合勘察技術(shù)在巖土工程勘察中的應(yīng)用進(jìn)行分析，總結(jié)得出以下結(jié)論：

(1) 通過綜合技術(shù)的勘察分析研究，無論選擇什么樣的勘察技術(shù)和方法，都需要分析清楚巖層的構(gòu)造及水系發(fā)育情況，針對(duì)具體地質(zhì)地貌形態(tài)做具體的分析，可以使得勘察技術(shù)結(jié)果達(dá)到設(shè)計(jì)需要的深度，從而更好地服務(wù)于企業(yè)的建設(shè)，使得工程建設(shè)達(dá)到利益最大化。

(2) 采用巖溶地質(zhì)情況實(shí)際工程案例，對(duì)綜合勘察技術(shù)中經(jīng)常采用大地電場(chǎng)巖性檢測(cè)技術(shù)、高密度電阻率技術(shù)、工程測(cè)繪技術(shù)進(jìn)行了分析介紹，明確了每一種勘察技術(shù)的適用條件和特點(diǎn)，以便更好地利用各自特點(diǎn)進(jìn)行綜合勘察技術(shù)的選用，不僅能夠節(jié)約勘察成本，還能夠提升工程勘察精度。加強(qiáng)設(shè)計(jì)和巖土勘察之間的溝通聯(lián)系，有助于勘探過程中信息收集的全面性、完整性，從而保證設(shè)計(jì)過程中所有地勘數(shù)據(jù)完整，避免出現(xiàn)由于勘探資料不全引起的設(shè)計(jì)缺陷。

(3) 就現(xiàn)階段我國(guó)面臨的勘測(cè)難題和地球物理?xiàng)l件限制條件進(jìn)行分析，明確選擇適合對(duì)應(yīng)地質(zhì)條件的勘探方法具有重要的意義和作用，使得綜合勘探技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用更加符合客觀事實(shí)的要求。