如何提高巖溶地區巖土工程勘察質量
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1巖溶地區巖土工程勘察的方法
巖溶,又稱喀斯特,主要是可溶性巖石與水相互作用形成的,巖溶地區主要分布在我國西南地區,該地區地形地貌復雜,有各種各樣的石灰巖地形。目前巖溶地區巖土工程常用的勘察方法有三種,分別是鉆探、物探和工程地質調查與測繪。1.1鉆探鉆探是利用鉆機向地下鉆進,在地層中會形成圓柱形鉆孔,之后在不同深度的鉆孔剖面上取得巖、土、水等實驗樣本,從而通過實驗研究對所勘察的地層巖土性質、地下水的賦存情況與底層的埋藏深度與厚度都有詳細的了解。1.2物探物探又稱地球物理勘探,是通過對所在區域地球物理場的研究與觀測來探知地層巖土屬性、地質構造的方法。物理場有重力場、地磁場、地溫場和電場等,對應的勘探方法則是重力勘探法、磁法勘探、地溫法勘探和電法勘探。在巖溶地區通常通用的物探方法是電阻率法、高密度電法、地質雷達和淺層地震法。(1)電阻率法。電阻率法是早期電法勘探巖溶地區最常用的方法之一,是利用不同性質的巖石之間導電性不同,從而分析所在區域電流場的分布規律,并確定巖石和水資源分布的方法。這里的導電性用電阻率表示,電阻率是指電流垂直通過單位橫截面積、單位長度的巖石時,所受阻力的大小,導電性越好,電阻率越低,導電性越差,則電阻率越高。這種探測方法不僅可以探測到豎直方向上巖溶地區的地質情況,還可以根據電流場的分布規律,探測到周邊一定范圍內的情況。(2)高密度電阻率法。高密度電阻率法是一種陣列的勘探方法,是通過巖溶地區內巖石的電阻率差異,觀測人工施加電流場后研究區域內的電流分布情況,然后通過信號轉換裝置,將電信號結果輸出為所測區域地電斷面的圖像,從而直觀的判斷巖溶區域內的地質情況。高密度電阻率法在勘探覆蓋性巖溶地區的第四系土洞發育、灰巖巖溶、斷裂發育情況以及確定灰巖的分布情況等方面,都能取得較好的地質效果。與傳統電阻率法相比,高密度電阻率法成本低、效率高,實現了勘探數據的自動化,而且輸出結果的成像技術也從一維和二維發展到了三維,既便于分析研究,又提高了勘探的精度。但是高密度電阻率法有一個明顯的缺點,就是對所探測區域場地的要求較高,要求地勢平坦。(3)地質雷達法。地質雷達法又稱探地雷達法,是利用電磁波的特性對巖溶地區進行勘探的方法,主要是發射天線定向發射高頻短脈沖電磁波,再通過反饋回來的信息實現對熔巖地區的地質勘探。由于巖溶地區內部空間形態比較復雜,反射波電信號在傳遞時會相互干擾,重疊,容易使探測結果出現誤差。(4)淺層地震法。地震勘探是指通過研究人工震源激發的地震波在地下介質中的傳播規律來解決地質問題的一種物探方法。在淺層地震勘探技術中,常被用來勘察巖溶地質的勘察方法有:地震波CT層析成像技術、井間超聲波層析成像技術、瑞雷波面法等。淺層地震法在巖溶勘察中,具有使用儀器占地小,應用范圍廣、精度高、可靠性強、成圖直觀、受外界干擾小的特點,可以較為精確地反映和區分溶洞大小和溶蝕發育等。而且該勘探方法較前幾種勘探方法的勘探深度更深,可以勘探地下60m處的深度,但是在數據采集和計算時工作量較大,對于勘察人員的技術要求水平也比較高。1.3工程地質調查與測繪工程地質調查與測繪是采用搜集資料、調查訪問、地質測量、遙感技術等方法,明確所勘探地區的地質特點,并繪制成相應的工程地質圖的方法。測繪前要搜集區域內地質資料、氣象資料、地震資料、水文及工程地質資料和遙感資料。測繪的方法主要分為兩種,一種是相片成圖法,一種是實地測繪法。①相片成圖法是利用地面攝影、航空衛星攝影得到的相片,在室內進行解譯。②實地測繪法,分為路線法、布點法和追索法。路線法是沿著一些選擇的錄像、穿越測繪場地,將沿線所測繪或調查的地層、構造、地質現象、水文地質、地質界線和地貌界線等填繪在地形圖上;布點法是根據地質條件復雜程度和測繪比例尺的要求,于現在地形圖上布置一定數量的觀測線路和觀測點;追索法是沿地層走向或某一地質構造線,或某些不良地質現象界線進行布點追索,主要目的是查明局部的工程地質問題。
2.1鉆探。2.1.1完善鉆探施工方案。鉆探的方法分為很多種,像沖洗法、沖擊法、取巖芯法等,不同的鉆探工藝有不同的特點,在實際鉆探施工之前,需要根據現場的地形地貌和其他特征,科學、合理的選擇有效的鉆探技術,制定出行之有效的工程方案。同時還要對鉆探施工期間可能出現的情況進行預測,并制定出有效的解決措施,這樣才能為整個勘察工程打下良好的基礎。2.1.2加強場地處理。由于巖溶地區地形地貌比較復雜,地面凹凸不平,在此條件下進行施工肯定會影響鉆孔精度,因此,在實際施工之前,一定要對施工區域的土地進行整平處理,確保鉆機水平安裝,在此基礎上還可以對鉆機進行固定。另外由于巖溶地區土層結構復雜,并不穩定,因此在鉆孔達到設計深度時,要嚴格按照流程進行下一道工序,防治因操作不當引起的土層地基下陷、坍塌等現象。2.1.3優化鉆機工藝與設施。(1)提高鉆芯采取率,要根據勘探區域內大體地質條件和勘探技術工藝正確選擇取芯方法和工具;在取芯困難的巖礦層中,應盡可能選用金剛石或硬質合金鉆進;在斷層和破碎的巖層中,應用專用反循環單動雙管鉆具及無泵鉆具取芯,以保證巖礦芯的采取率。(2)降低孔深誤差,校正孔深、丈量鉆具尺寸時需要用鋼卷尺;經常使用的精密儀器要經常校正。2.1.4提高工作人員技能水平。利用鉆探勘探巖溶地區時,會利用鉆機與其他各項輔助設施進行施工,而施工人員的技能水平是保證施工質量和施工安全的重要基礎。為此,在實際勘探之前,有關部門要對施工人員進行技能培訓,可以利用虛擬現實技術模擬現場施工環境鍛煉施工人員的實操水平,并制定考核制度和持證上崗制度,培訓過后對施工人員進行全面考核,考核通過的人員才可以進行操作。與此同時還要加強施工過程中的監管力度,完善管理制度,監督部門的原則是,嚴格執行,有效落實,只有這樣才能保證每一位施工人員嚴格按照施工標準進行施工,以此提高整個工程的質量和效率。2.2物探。2.2.1保證測網的敷設精度。(1)測網的密度。測網密度小,很可能在普查階段漏掉一些礦體、溶洞,因此就要設計好測網密度。為了測網可以更好地反映出異常情況,測線應盡量垂直于探測對象的走向。(2)在物探勘察時,如果測區面積過小,當遇到異常情況時,很難做出科學合理的解釋,此時如果測區足夠大,可以將地下各個異常區域和正常區域的關系顯示出來,工作人員就可以很容易做出正確的判斷。當然測區過大一定會增加工作量和工作成本,因此在測區面積大小選擇時,要沿用經濟、合理的原則,科學制定物探方案,選擇測網面積。2.2.2保證數據的準確性。通常情況下,物探常會利用先進的探測技術與定位技術進行數據的測量,在此期間,為了保證觀測數據的準確性,要特別注意以下幾點;觀測數據時,應做好重復觀測,避免偶然誤差的產生;選擇精密的儀器;提高野外工作中室內計算的準確性。不同的勘探手段其觀測進度也有所不同,因此在實際勘探期間要根據勘探方法對勘探工藝或者地形地貌進行一些有效改正,以促進物探數據的準確性。2.2.3保證成圖的精度物探方法的最終成果通常都是由效果圖展示出來的,因此效果圖的精度亦關系著整個勘探工程的質量。首先就是坐標線和比例尺,一定要與野外觀測的數據一致,其次在選擇參數上,也要能客觀的體現出物探工作成果與熔巖地區的實際地質特征。2.3工程地質調查與測繪2.3.1克服環境影響熔巖地區地質環境相對復雜,地形切割較大,通視條件差、交通不便,在實際測繪時應提前關注氣象信息,加強對于測繪項目周邊環境的觀察,在建設基礎控制網與收發信號塔時,要盡量選擇視野開闊和外部磁場干擾小的地方,這樣才有利于細化測量線路和保證數據的準確性。2.3.2優化測繪方式。隨著時代的發展和科學技術水平的提升,現如今數字化、信息化的測繪技術已經代替了傳統的手工測繪方式。以地理信息系統、遙感系統和全球衛星定位系統為核心的測繪技術是當下主流的測繪手段,在實際測繪期間,有關人員要科學合理選用測繪方式,保證實地測繪的高效性與實用性。2.3.3加強測繪監管。工程地質調查與測繪的工作內容廣泛,涉及面廣,因此在實際測繪期間,要完善地質測繪監管體制,既要制定完善的管理制度,同時也要對測繪工作質量實施動態監管跟蹤,保證測繪人員能夠嚴格按照任務需求進行測繪,對于測繪期間出現的問題也能夠及時解決,以此提高工程地質調查與測繪的工作質量。2.3.4培養測繪人才。科學技術是測繪操作的核心支撐,測繪技術人員是測繪工作的質量基礎。先進的地質測繪儀器和技術促進了地質測繪工作的質量和效率,同時也要求技術人員能夠與時俱進掌握當下先進的測繪工藝,這樣才能有效提升地質勘察的質量。
3結語
總之,巖土工程勘察報告質量對工程的安全和造價起到重要作用,勘察成果的質量將直接影響建設項目的工程安全。在巖溶地區的地質勘察中,針對提高巖溶地區巖土工程勘察質量的問題,提出了上述措施,供參考。
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作者:陳土均 單位:深圳市大升高科技工程有限公司
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