浅析岩溶地区工程地质勘察方法技术

【关键词】岩溶；岩土工程；勘察方法；探测技术；技术 

　　1.岩溶岩土工程勘察方法及探测技术 

　　在岩溶地区，岩土工程勘察分析方法及岩溶探测技术，除了常规的钻探手段外，目前国内主要采用以下方法或手段。 

　　①工程地质调查与测绘：包括岩溶地形地貌调查、地层岩性、水文地质调查、测量及试验等内容的野外调查，能够从宏观上把握岩溶发育的分布和特点，并据此进一步进行工程地质勘探工作，该方法简单，方便实用，能获得直观的野外工程地质基础资料。 

　　②遥感技术：地球资源卫星遥感（MSS、TM、SPOT）、航空遥感、热红外遥感、侧视雷达遥感等在70年代引进我国以后，具有调查面积大，重复性好等特点，对于研究岩溶地貌形态、岩溶层组划分、地质构造等都能取得较好的效果，被广泛应用于岩溶地区的工程地质勘察工作，该技术一般用于大型工程选址，而一般的工业与民用建筑用得不多。 

　　③工程地质原位测试技术：主要采用原位标准贯人试验、动力触探试验等测定溶洞和土洞中充填物、岩溶塌陷堆积物的工程地质性质和地基土承载力，该技术在各岩溶地区有较成熟的应用经验，施工简单，成本较低，应用广泛。 

　　④示踪试验：用示踪剂（荧光染料等）进行岩溶地下水联通试验以及长期观测的研究，以查明岩溶的发育程度和溶洞相互连通、分布情况，该方法简单，较方便可靠，但不适用于无地下水的溶洞。 

　　⑤模型试验：采用一定尺寸规模的试验装置，模拟砂、土层在各种条件下（如不同水动力条件）的岩溶地基的稳定性或岩溶塌陷过程一般用于岩溶塌陷的研究。 

　　⑥插钎：用一定长度钢钎（筋）按一定的间距插人上覆土层，用来查明土层中是否发育有岩溶土洞。例如广西桂林岩溶地区，在地基基坑开挖后，一般采用插钎来进一步查明土层中是否存在土洞或塌陷软弱层，实践证明该法效果显著。该方法还具有施工简单，经济实用的特点。 

　　⑦管波探测法：管波探测法是在钻孔中利用“管波”作为探测物理场，探测孔旁一定范围内的溶洞、溶蚀裂隙、软弱夹层等不良地质体的最新孔中物探方法，即利用桩位中心的一个勘察钻孔，通过发射管波，采集记录并分析管波反射信号，就可探明整个桩位范围内的岩溶、软弱夹层及裂隙带的发育和分布情况，并评价嵌岩桩基桩持力层的完整性。 

　　2.不同岩溶发育地区的勘察方法与技术 

　　岩溶地区工程勘察还必须根据不同地段岩溶发育特点、类型，结合工程特点选择勘察手段和方法，合理布置工作量，确定研究范围，有针对性地进行勘察和研究。 

　　2.1岩溶补给区和径流区工程勘察 

　　2.1.1地下水补给区岩溶发育特点 

　　岩溶地下水补给区主要发育溶蚀沟槽、石牙、岩溶峰丛、溶蚀落水洞、溶蚀漏斗等岩溶地貌，多呈垂向发育，较为密集，具有发育较浅、埋藏浅和规模大小不等的特点，有土层覆盖区的溶蚀沟槽及岩溶洞隙顶部易发育土洞。但应该注意，原径流区的古岩溶经地壳上升运动后成为补给区的岩溶也有水平发育的溶洞（一般为干溶洞），应分别研究。 

　　2.1.2地下水径流区岩溶发育特点 

　　岩溶地下水径流区的岩溶主要以较为集中的地下水平溶洞、暗河为主，局部汇水补给地段有垂向落水洞和溶隙发育，并且地下溶洞相连，有土层覆盖区，接触带土体通过潜蚀或渗压作用易形成土洞。一般主干溶洞、暗河多呈水平发育，发育较深，一般不易对地面工程构成危害，但对于大型地下工程，如水电站、地下厂房等也会构成危害 

　　2.1.3岩溶补给区和径流区工程勘察方法和手段 

　　岩溶补给区和径流区工程勘察的总体原则是：先进行地面调查，了解岩溶发育情况、分布特征，并结合物探方法，判断可能存在覆盖型落水洞的区域和地下溶洞、土洞的发育位置，再结合工程情况采取有效的方法和手段进行重点勘探。 

　　①一般工民建勘察：在地面调查和适宜物探的基础上，对重点地段和具体建筑地基进行高密度钎探和加密钻探，适当加深孔深，以满足评价工程地质稳定性要求。 

　　②桥梁桩基础勘察：先进行地面调查和物探，对岩溶发育进行评价，再进行勘探。在岩溶发育区，由于地下岩溶发育位置不易确定，最好每棵桩位打一或多个勘探孔，孔深要大于桩长，以确保桩基稳定。 

　　③水库库区和坝区勘察：一般不宜在岩溶地区建水库，必须修建时在地面调查和物探的基础上，采用系统的钻探、压水试验和必要的连通试验，评价库区渗漏情况，坝区勘探布孔范围要比一般非岩溶地区大，并注意充填古溶洞，因其在库水压力下有产生潜蚀管涌的可能。 

　　2.2岩溶排泄区工程勘察 

　　2.2.1地下水排泄区岩溶发育特点 

　　地下水排泄区，岩溶多数为盆地边缘的暗河、溶洞和盆地覆盖型岩溶，一般裸露暗河、溶洞规模较大，为地下水集中排泄点。覆盖型岩溶多为管道式溶洞，埋藏于第四系含水层之下，溶洞之间互相连通，形成富水性很好的岩溶含水层。岩溶地下水排泄区的地质危害主要是开采岩溶地下水时，引起溶洞口上覆土层的局部失稳或沉陷造成工程危害。一般岩溶管道发育，并且充填物少，单井涌水量大，井水不易抽清。上覆土层较薄（<30m）的岩溶水开采区，易产生岩溶塌陷或沉陷，并且由于溶洞出口不易确定，可能产生的塌陷位置不易判断，对工程威胁较大。 

　　2.2.2岩溶排泄区工程勘察 

　　岩溶排泄区多为盆地边缘裸露型岩溶排泄带或盆地覆盖型岩溶，其工程地质问题是一个复杂的系统环境工程地质问题，要采用系统的方法进行勘察研究。一般局部的、浅部的工程勘察很难发现和评价可能产生的岩溶危害。 　　①裸露型岩溶排泄区（带）的勘察，遵循先调查再重点集中勘探的原则。一般裸型岩溶工程地质问题比较清楚，以调查为主再结合必要的物探。 

　　②盆地埋藏型岩溶区工程勘察。覆盖型岩溶区工程勘察不能限于局部勘探，要进行较大范围的系统分析研究。在调查和收集有关勘探资料，水文工程地质资料的基础上，对可能产生岩溶危害的地段采用物探、抽水试验和钻孔勘探等综合方法进行勘察研究。除了进行一般的工程地质评价外，还要专门对可能产生的岩溶危害问题进行评价，以提供处理方案。 

　　2.2.3岩溶地区进行工程勘察综合方法的运用 

　　在岩溶地区进行工程勘察工作，不能机械的应用某一种方法解决问题，应根据实际情况综合运用各种勘察手段，充分全面地对岩溶地区的工程场地作出正确评价和判断，为工程的下一步工作提供全面正确的地质勘察资料，下面是一个综合方法运用的实例。 

　　某水库勘察，该水库位于南河流域仁和坪向斜南翼“u”形河谷内，溶洞、洼地、落水洞较发育，河流两岸群峰耸立，峡谷切割深度大，两岸陡峭。近期开发河段河床底部基岩大都裸露，河床覆盖厚度3～5m。水库岩溶勘探方案为：在全面地质测绘的基础上，采用物探先行、物探指导钻探和巷探的成果验证物探效果的勘探方法。根据物探资料，在有坝肩埋深50～80m电阻率高等值线内出现较多低电阻率值封闭曲线，说明在该深度范嗣内灰岩完整性较差，溶蚀作用强烈，岩溶发育，即在高程480～520m出现一期岩溶发育，后经钻探资料证实，在钻孔8和钻孔9中，深度为50～60m，高程为480～500m，有溶洞出现，证实高程480～500m以上为强渗漏带，各方勘探成果表明，在480m高程以下岩体透水性弱，按70m坝高设计，库水位高程470～480m，正处在透水性较差的岩性段，可以判断右岸渗漏条件较好，不可能形成大的渗漏通道。本工程根据据综合勘察资料分析对该库区作出如下工程评价：①山体内部岩溶下限高程在440m（或450m）以上，其上为岩溶比较强烈发育段，其下是岩溶不发育或微弱发育段；②地下水平岩溶发育地段：下坝址右岸，物探异常显示在470～520m高程之间，这与钻孔揭露的岩洞情况完全一致，下坝址左岸，物探异常显示在450～480m高程之间，而钻孔揭露岩洞情况也证实了其一致性，该区在上述高程范围内是岩溶最发育时期；③470～520m高程段，显示该时期河谷右岸上、下坝址河间地块岩溶现象比左岸更发育，450～480m高程段河谷右岸上、下坝段间地块岩溶现象欠发育，而左岸的羊子洞一带该高程溶蚀发育，这种差别可能与当时河流展布有关；④540～560m高程的岩溶系统与当地溶蚀洼地、槽谷高程相当，此高程的岩溶系统被溶蚀剥蚀作用破坏，只在较高处残留水平溶洞；⑤450m左右及以下，是本区地壳快速上升发育期，相应形成陕谷陡崖地貌，从几个钻孔中都证实此高程以下岩石很完整，没有发现溶洞，l、2、3号平硐揭示，山体内岩体十分完好，很少见到岩石溶蚀现象，压水试验也证实，其岩体透水性很小；⑥临谷坡几个溶洞形态及沉淀物特征指示表明，这些水平溶洞都是地下水集中向南河河谷排泄的出口，溶洞大多顺层发育。通过此工程实例可总结出如下结论： 

　　①岩溶工程地质是一个复杂的工程地质问题，溶洞间的相互关系复杂，通过综合勘探方法可取得较好的效果。 

　　②在勘察中要充分发挥物探技术的先进性、全面性及钻探的直观性特点，并使其能相互渗透、互为补充，使各种勘探手段有序的进行，不断在工作过程中调整方案、发现问题和解决问题，提高地质的勘探水平。 

　　3.结语 

　　综合勘探在岩溶地区地质勘察中是科学可行的。岩溶地区的岩溶发育状况是一个比较复杂的问题，在实际工作中，我们应针对工程具体情况，综合考虑现场工程地质条件，采取综合的和合理有效的勘察方法，对场地岩溶的发育规律和趋势了解清楚，并对工作区作出正确的评价，提出合理方案和建议。同时，应加强与后期施工的联系，对每次工程勘察中出现的各种情况进行分析，及时总结经验。