萬曉鋒

（1.西安建材地質(zhì)工程勘察院有限公司，陜西 西安 710003；2.中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心陜西總隊，陜西 西安 710003）

1 概述

工程地質(zhì)剖面是根據(jù)工程需要，在工程區(qū)域內(nèi)地表某方位獲取一條剖面線，以該剖面線上的工程地質(zhì)調(diào)繪、鉆探、物探、室內(nèi)試驗等綜合地質(zhì)勘察資料為依據(jù)，劃分剖面地層，繪制分層線，標(biāo)明相關(guān)的地質(zhì)要素和符號，從而獲得該剖面地質(zhì)信息的二維圖件。地質(zhì)剖面是揭示勘探深度范圍內(nèi)的垂向地層結(jié)構(gòu)、巖體屬性特征等工程地質(zhì)信息的重要工程圖件，是地層在垂直方向上最直觀有效的表達(dá)方式。工程地質(zhì)剖面圖對系統(tǒng)地分析區(qū)域地質(zhì)情況，了解項目地質(zhì)信息效果顯著，正確繪制工程地質(zhì)剖面，對指導(dǎo)工程設(shè)計和施工意義重大。

2 工程地質(zhì)剖面圖繪制方法與常見問題

2.1 資料收集

工程地質(zhì)剖面可反映多方面工程地質(zhì)信息，工程地質(zhì)剖面繪制前需收集區(qū)域地質(zhì)資料、鉆孔資料、原位測試、物探成果、巖土試驗、水文資料等，其中鉆孔資料是工程地質(zhì)剖面圖繪制的最基礎(chǔ)資料，鉆孔的位置、地層信息等資料對工程地質(zhì)剖面繪制的準(zhǔn)確性有著決定性作用。

2.2 剖面繪制方法

工程地質(zhì)行業(yè)隨著社會發(fā)展，基礎(chǔ)應(yīng)用軟件已基本成熟，工程地質(zhì)剖面圖的繪制基本已實現(xiàn)軟件自動化。以工程地質(zhì)勘察行業(yè)目前應(yīng)用較廣的理正軟件為例，在繪制工程地質(zhì)剖面前，需要技術(shù)人員先將工程信息、鉆孔位置、地層、水位等資料錄入理正數(shù)據(jù)庫；然后根據(jù)剖面需要，按剖面方位依次選取多個鉆孔；調(diào)用軟件剖面圖繪制功能，進(jìn)行剖面比例、標(biāo)注方式、填充方法等信息調(diào)整，而后實現(xiàn)工程地質(zhì)剖面自動化生成。

2.3 軟件生成工程地質(zhì)剖面常見問題

系統(tǒng)軟件在生成剖面圖時，僅可執(zhí)行系統(tǒng)指令，不具備自主判斷功能，針對于位置信息與剖面方位重合的鉆孔，軟件繪制的剖面基本可反映工程實際情況；但在實際應(yīng)用過程中，許多工程鉆孔與工程地質(zhì)剖面并不重合，即工程地質(zhì)鉆孔相對于工程地質(zhì)剖面發(fā)生偏移，稱為“偏移鉆孔”。由于偏移鉆孔與實際剖面存在位置偏差，導(dǎo)致鉆孔的實際高程與剖面存在差異、地層信息并不一致，特別是在路線勘察（如公路、鐵路勘察）中，該問題尤為突出。因此將偏移鉆孔直接應(yīng)用于工程地質(zhì)剖面圖的繪制不符合工程實際，需對偏移鉆孔根據(jù)工程實際情況予以處理后方可用于鉆孔繪制。

3 偏移鉆孔的成因

在工程地質(zhì)勘察過程中，鉆孔布置應(yīng)以準(zhǔn)確反映勘探位置的工程地質(zhì)情況為原則。正常情況下鉆孔應(yīng)布置于勘探對象影響區(qū)域內(nèi)的合適位置，在實施過程中通過測量定位，準(zhǔn)確施鉆，以保證工程資料的準(zhǔn)確性。但在實際生產(chǎn)過程中，鉆孔位置往往最終會發(fā)生偏離，造成鉆孔偏移的原因主要有以下3個方面：

（1）現(xiàn)場孔位調(diào)整。在工程勘察中，多數(shù)情況下場區(qū)地形地貌等條件極為復(fù)雜，受地形、構(gòu)筑物等多方面因素的影響，勘察預(yù)定點(diǎn)位往往無法直接實施工程地質(zhì)勘察工作，在不影響工程勘察質(zhì)量的前提下，工程技術(shù)人員常根據(jù)現(xiàn)場實際情況，對勘探點(diǎn)位實施調(diào)整，該類情況下位置調(diào)整要考慮規(guī)范要求和現(xiàn)場地質(zhì)情況多方面因素，偏移距離一般相對較小，該類鉆孔應(yīng)充分利用。

（2）設(shè)計調(diào)整。工程項目整體周期相對較長，需要經(jīng)過單位自審、咨詢審查、專家審查，與政府相關(guān)部門溝通等多個環(huán)節(jié)，因此常會出現(xiàn)部分鉆孔在勘察實施階段鉆孔位置準(zhǔn)確，但后期資料整理過程中，因多方面原因?qū)е略O(shè)計變更，構(gòu)筑物位置相比于勘察階段發(fā)生調(diào)整，勘探點(diǎn)位則發(fā)生偏移。該類情況下點(diǎn)位偏移距離隨機(jī)性較大，部分勘探點(diǎn)由于偏移距離遠(yuǎn)而失去利用價值，需重新進(jìn)行補(bǔ)充勘察。

（3）規(guī)范規(guī)定設(shè)置偏移。規(guī)范針對于不同的構(gòu)筑物，勘探點(diǎn)的布置方式不盡相同；為了保證工程或構(gòu)筑物安全等，規(guī)范規(guī)定部分構(gòu)筑物鉆孔布設(shè)應(yīng)偏離構(gòu)筑物一定距離。如《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》規(guī)定，公路隧道鉆孔一般為宜沿隧道中心線，布置于洞壁外側(cè)不小于5m處，該類鉆孔應(yīng)充分利用。

4 偏移鉆孔利用的必要性

現(xiàn)階段實際生產(chǎn)過程中，工程項目多具有工期緊、任務(wù)重、設(shè)計變更量大、勘察利潤空間小等多方面特點(diǎn)，鉆探工作壓縮量較大；通過合理方法，對已完成鉆孔進(jìn)行綜合利用，對避免重復(fù)鉆探，縮短勘察工期，節(jié)約勘察成本有利；同時通過合理的技術(shù)方法，利用偏移鉆孔繪制工程地質(zhì)剖面，可使得工程地質(zhì)剖面更符合工程，勘察成果更真實可靠，有據(jù)可依。

5 偏移鉆孔利用方法

5.1 鉆孔分類

工程地質(zhì)鉆孔根據(jù)地層信息，可大致分為3類：

（1）土質(zhì)鉆孔：鉆孔勘察深度范圍內(nèi)，地層均以細(xì)粒土、粗粒土以及基巖風(fēng)化物等為主，其巖土體特征如土層厚度、土體狀態(tài)等受沉積環(huán)境影響較大，地層均一性相對較差，土質(zhì)偏移鉆孔利用后的地層厚度一般與實際情況存在一定的差異。

（2）巖質(zhì)鉆孔：鉆孔勘察深度范圍內(nèi)，地層均為沉積巖、變質(zhì)巖、火成巖等。針對于巖質(zhì)地層，可充分調(diào)查區(qū)域地質(zhì)情況，分析其產(chǎn)狀、分布區(qū)域、規(guī)模等構(gòu)造信息，研究其區(qū)域分布特征，巖質(zhì)偏移鉆孔利用后成果一般與實際情況符合度較高。

（3）巖土層復(fù)合鉆孔：該類鉆孔多數(shù)情況下上部為覆蓋層，下部為巖層，但部分地區(qū)（如巖溶區(qū)）土層也可能存在于巖溶層中。該類鉆孔兼具土質(zhì)和巖質(zhì)鉆孔的特點(diǎn)，故巖土層復(fù)合偏移鉆孔利用后覆蓋層厚度存在一定偏差，巖層信息基本復(fù)合，巖層厚度部分存在差異。

5.2 利用方法分析

偏移鉆孔的利用與鉆孔的位置標(biāo)高、地貌單元、地層時代成因、巖層產(chǎn)狀等相關(guān)，主要通過“投影”的方式進(jìn)行利用，投影方法應(yīng)根據(jù)實際鉆孔的地層信息等區(qū)別進(jìn)行。

（1）鉆孔實際位置與剖面線位置處于不同地貌單元或鉆孔地層為不同時代成因時，剖面圖中不可利用該鉆孔，即偏移鉆孔的利用應(yīng)以同一地貌單元、同時代成因為先決條件。

（2）土質(zhì)鉆孔在同一地貌單元內(nèi)可參照鉆孔標(biāo)高投影于剖面上。

如圖1 所示，鉆孔A 位于剖面1 外側(cè)，繪制工程地質(zhì)剖面圖時，鉆孔A 不可直接用于剖面繪制。假設(shè)鉆孔A 為土質(zhì)鉆孔，與A1、A2 均處于同一地貌單元內(nèi)，且標(biāo)高相同，則在繪制工程地質(zhì)剖面圖時，鉆孔A可投影繪制于A1、A2 位置。從工程地質(zhì)角度分析，同一地貌單元內(nèi)，在原始地形地貌條件下，同一標(biāo)高位置受風(fēng)化剝蝕影響程度大致相同，鉆孔的投影利用相比于其它方式有更高的可靠度。

圖1 土質(zhì)鉆孔A與剖面1平面位置示意圖

（3）巖質(zhì)鉆孔產(chǎn)狀水平時可參照鉆孔標(biāo)高投影于剖面上。巖質(zhì)鉆孔投影主要考慮兩方面因素：一是巖體的風(fēng)化程度；二是地層信息。風(fēng)化因素主要受標(biāo)高位置、地形地貌等因素影響；地層信息則與地質(zhì)時代相關(guān)。針對于產(chǎn)狀水平的巖質(zhì)鉆孔，在同一地貌單元、地層時代范圍內(nèi)，某一標(biāo)高上的巖層性狀基本一致，具備按標(biāo)高投影的條件，可參照土質(zhì)鉆孔，按照鉆孔標(biāo)高進(jìn)行剖面圖投影繪制。

（4）巖質(zhì)鉆孔巖層傾斜時應(yīng)通過切割剖面圖方式投影于剖面上。巖層傾斜時，鉆孔投影受鉆孔產(chǎn)狀信息及剖面方位信息影響較大，投影點(diǎn)位置考慮巖層風(fēng)化因素，宜優(yōu)先根據(jù)鉆孔標(biāo)高選取，但必須通過繪制投影點(diǎn)與鉆孔點(diǎn)剖面的方式確定投影位置的實際信息，以確保鉆孔利用的準(zhǔn)確。

如圖2所示，鉆孔A深度20m，0～10m為石炭系中風(fēng)化砂巖，10～20m為中風(fēng)化灰?guī)r，A與A1、A2標(biāo)高均相同，剖面A-A1的方位角為313°，剖面A-A2的方位角為51°，假設(shè)A-A1與A-A2的剖面長度均為10m，A處巖層產(chǎn)狀為160°∠20°，則對應(yīng)的投影剖面見圖3。從投影剖面結(jié)果可以看出，A點(diǎn)針對于不同的投影點(diǎn)A1、A2，最終的投影深度有所差異，造成差異的主要原因是A點(diǎn)相對于A1、A2的方位不同。

圖2 傾斜巖層鉆孔A與剖面1平面位置示意圖

圖3 傾斜巖層鉆孔A不同方位投影結(jié)果示意圖

（5）巖土層復(fù)合鉆孔投影按照鉆孔標(biāo)高及切割剖面圖方式綜合進(jìn)行剖面投影。巖土層復(fù)合鉆孔可分為巖層水平的巖土層復(fù)合鉆孔和巖層傾斜的巖土層復(fù)合鉆孔。巖層水平的巖土層復(fù)合鉆孔可參照土質(zhì)鉆孔，采用鉆孔標(biāo)高進(jìn)行投影；巖層傾斜的巖土層復(fù)合鉆孔應(yīng)選取同標(biāo)高點(diǎn)通過切割剖面圖方式進(jìn)行投影，并在投影點(diǎn)位置繪制鉆孔覆蓋層厚度。

鉆孔位置如圖2所示，鉆孔A深度20m，0～10m為粉土，10～20m 為中風(fēng)化灰?guī)r，A 與A1、A2 標(biāo)高均相同，剖面A-A1的方位角為313°，剖面A-A2的方位角為51°，假設(shè)A-A1與A-A2的剖面長度均為10m，A處巖層產(chǎn)狀為160°∠20°，則對應(yīng)的投影剖面見圖4。從投影剖面結(jié)果可以看出，A 點(diǎn)針對于不同的投影點(diǎn)A1、A2，最終的投影深度有所差異，深度差異主要于巖層有關(guān)，覆蓋層厚度基本未生變化。

圖4 巖土層復(fù)合鉆孔A不同方位投影結(jié)果示意圖

5.3 偏移鉆孔在工程地質(zhì)剖面中表現(xiàn)方式

由于偏移鉆孔投影于工程地質(zhì)剖面時，地層深度等信息可能會發(fā)生變化（圖4），因此偏移鉆孔在剖面圖中的標(biāo)注方式與常規(guī)鉆孔應(yīng)有所區(qū)別，如通過采用虛線或特殊標(biāo)號等。在選定投影位置后，應(yīng)將利用鉆孔放置于選定的投影位置上，以換算后的投影點(diǎn)地層信息進(jìn)行繪制，將原始鉆孔信息如柱狀圖等作為補(bǔ)充圖件附于報告相關(guān)位置，以保證資料的完整性。

6 結(jié)束語

偏移鉆孔利用是工程地質(zhì)剖面圖繪制過程中不可避免的問題，針對于不同的地質(zhì)情況，選用合適的鉆孔投影方法，對確保工程地質(zhì)資料的準(zhǔn)確性意義重大。由于實際工程地質(zhì)條件的復(fù)雜性，通過合理的鉆孔利用也只能近似反映勘探區(qū)域地質(zhì)信息，并非剖面區(qū)域內(nèi)地層情況的完全真實反映，因此工程地質(zhì)勘察過程中，應(yīng)注重鉆孔資料的收集及鉆孔位置的核實，綜合利用多種勘察方法輔助驗證，以保證成果資料的可靠性，更好的指導(dǎo)工程建設(shè)。