膨胀性岩土地区工程地质勘察研究

摘要：岩土工程不仅具有岩土裂隙性，而且还具有岩土孔隙性的特点，因此必须采用可行性的勘察技术。文章对岩土工程的勘察内容、目的以及任务进行分析，探讨了岩土工程的勘察方法，以工程实例为例探讨了膨胀性岩土地区的工程地质勘察方法。

关键词：膨胀性岩土；地质勘察；案例分析

1岩土工程勘察的内容和目的

岩土工程勘察需要以建设工程的要求为依据，分析、评价场地情况得到结果。岩土工程勘察需要调查地质条件，对地基的稳定性、强度以及承载力进行分析，当需要进行地基加固时，岩土工程地质资料能为地基加固提供支持。岩土工程的内容包括前期调查场地地质，勘察、取样、现场测试等，除此之外还有室内试验、数据处理以及分析等[1]。岩土工程的目的在于将建筑场地的地质情况了解清楚，为施工单位以及设计单位提供相关资料，从而为建筑的安全性提供保障。

2岩土工程勘察方法与手段

2.1工程地质测绘。地质测绘是为了了解场地的地质情况，对地质环境与建筑之间的相互影响以及作用进行预测。地质测绘获取现场资料从而进行工程地质图的编制，对出露条件比较好或者基岩裸露的地区，通过地质测绘能充分发挥出其作用。2.2地质勘探与取样。2.2.1勘探。勘探方法多样，有触探、洞探、槽探、井探、钻深以及地球物理勘探等。确定勘探方法时要综合考虑勘探地区的岩土特性以及勘探的目的，例如当岩土的强度较高、勘探深度较深等时，此时就不适合使用静力触探的方法。以钻探为例，钻探的任务包括：明确风化带的分布情况、层厚以及深度；明确软弱土层的性质、地层岩性和厚度变化；弄清地下水情况；掌握地层断裂带以及裂隙情况；进行原位测试试验；长期观测地下水、开挖基槽时降水以及排水。钻探分为三步：破碎岩土体，取样以及最后的加固孔壁[2]。钻探过程中要注意对钻进深度以及岩土分层深度的精度进行控制。通过回转的方式来进行鉴别孔以及取样孔的钻探从而获得岩土样本；使用振动回转钻探的方法来进行含有块石、卵石的钻孔。对岩层要使用金刚石钻头，对风化破碎带以及软质岩可使用双层岩芯管钻头的方法；当土层在地下水位以上时需要使用干钻。在湿陷性黄土中进行钻探时，需要使用螺旋钻头。2.2.2取样。通过取样获取样品并送至实验室进行检验，从而明确岩土样的性质。取样时，取样工具以及取样方法会对取土扰动造成影响。钻孔取土时要注意取土孔要比土样大一个等级，地下水位以上要使用干钻，使用提土器、螺旋钻头、岩芯钻头等。当使用贯入式的取土器时要注意：地下水位以下不能注水，优先考虑泥浆护壁，当使用套管护壁时要注意取样位置要在套管底部下至少1m，取土器要缓慢下放，不能对钻孔的底部造成冲击；当对碎石土、砂土进行取样时，采用四分方法来取样，要注意重量要能够进行颗粒分析；当进行Ⅰ级原装土样的取样时，此时要在0.1m/s的灌入速度下连续静压贯入取土器，当土质较硬时可以使用重锤少击的方法来取样，要注意取土管的深度要超过总长的90%；完成土样的取出后，要及时进行封装，将孔号、取样深度、土样名称以及地点等明确标注，土样不能冰冻、浸泡或者暴晒，容器加盖后要使用胶带或者蜡进行密封；土样要在最短时间内送检，装卸土样时要注意轻拿轻放。2.3原位测试。2.3.1波速测试试验。这一方法对岩土的波速进行现场测试，依据波速来判断岩土的性质。波速测试在抗震分析、场地类型划分、基础设计参数、预测岩土液化、明确岩土特征周期、岩土划分以及检测地基加固质量中均有着重要的作用。绝大多数岩石都可以视为弹性体，土体只有在应变较小的时候才能被视为弹性体。密闭空间中水才不可压缩，因此压缩波能够在饱和土中传播。剪切波只能在土中传播，其对饱和土的孔隙水穿透力不强，因此测定土体中波的速度时主要是对剪切波波速进行测定。剪切波速现场测试时，单体法是应用最为广泛的方法，其测试结果在判断碎石土密实度、抗震分析、地基土是否出现液化、液化等级以及对场地土类型进行划分等方面均非常常用。2.3.2标准贯入试验。将重量为63.5kg的穿心锤放置在勘查现场76cm的高度，对标准贯器打入30cm需要的次数即为标贯数N，据此对土的工程性质进行评估。这一方法的优势在于适用性强、操作简单；其缺陷在于当土层中有较大碎石时不能使用，且数据离散性比较大，因此只能大概评估土的工程性质。2.3.3静力触探。这一方法使用探杆将圆锥探头按照一定的速度以及压力压入土中，对探头所受阻力进行记录，从而形成对土物理力学性质的间接认识。通过这一方法能够对地基承载力进行确定，对岩土的物理力学性质进行评价，对土类进行定名以及分层，还可以分析土是否会发生液化，评估单桩的极限承载力。2.4现场检验及监测。现场检验工作包含验证勘察成果以及监管施工质量。就前者而言，主要是施工过程使用基坑开挖的方法来对岩土体进行判断、评价，从而直接了解地质情况，现场情况能对勘察阶段的成果进行修正以及补充。当发现现场检验结果与勘察阶段的成果有一定差异时，此时勘察单位就需要进行补勘。就后者而言，主要是施工过程中对质量进行监督以及控制，例如检验桩是否有检验报告、是否满足要求等。现场监测要在建设过程中管理、监测任何可能会对工程造成不良影响的地质情况，其目的在于确保安全，确保工程得以正常实施，确保工程投入使用后不发生危险情况。现场监测的主要内容有：监测环境条件，包括监测水文地质条件以及工程地质条件中的要素，重点要监测那些可能会对工程带来威胁的地质现象，例如土洞、泥石流、崩塌以及滑坡等；监测施工过程中岩土在不同荷载下会出现何种变化；工程的全程以及运营过程中监测结构物。2.5室内试验。室内试验主要有岩石试验以及土工试验，土工试验可以获得土样的一些参数，包括土粒比重、颗粒成分、容重等。室内试验主要有岩石吸水率、膨胀试验、动力性质试验、抗剪强度、压缩固结试验、物理性质试验等。试验岩石使用岩块来进行试验从而对物理力学性质进行判断。

3工程实例分析

某铁路专用线属于电厂的运煤配套项目，长10.56km，其中挖方路段长度3.38km，最大挖方高度30m。3.1挖方地段泥岩的膨胀性。沿线调查挖方地段，发现不存在比较风险的天然陡坎，缓丘的自然坡度平缓，地表存在裂隙，岗顶表现出浑圆状。部分开挖的人工坑壁上存在大量裂隙，有灰绿色、灰白色团块充填，新开挖的坑壁存在坍塌现象。边坡土破碎后表现为碎屑状、菱块状。根据这些露头可以对部分膨胀岩土的特征进行分析。采集现场的风化岩块做浸水试验，发现岩块在短时间内崩解，干燥后存在明显的体积收缩。根据上述表现可以初步认为该挖方地段的泥岩存在膨胀性。3.2沿线地质调绘。3.2.1地形地貌。前半段主要为黑河冲积平原以及漫滩，平原地区开阔、平台；后半段为缓丘，有一定起伏，但自然坡度平缓。3.2.2地层岩性。冲积平原以及漫滩段的岩性主要有砂类土、粉土、黏土以及粉质黏土。缓丘地段的地层为砂岩以及白垩系泥岩。砂岩的颜色有灰绿色、黄色、浅黄色以及灰白色，全风化-强风化，纱质结构，产状平缓。全风化层中存在强风化岩层夹杂，风化差异较大，部分砂岩以及泥岩互层分布。泥岩的颜色为紫棕色、紫褐色，主要为强风化，少部分为弱风化，存在裂隙发育，泥质结构，胶结差，产状平缓，夹杂灰绿色薄层以及白色团块。3.2.3地质构造。该地区的构造复杂，变动复杂，由于古老构造运动的影响产生北东向的基底褶皱，随着褶曲运动存在花岗岩体侵入。3.2.4地表水。线路所在地段有河流，处于电厂的北侧。河道弯曲，河水浑浊，常年有水。3.2.5地下水。主要为基岩裂隙水以及第四系孔隙潜水，受到降水量以及季节的影响。前段主要为第四系孔隙潜水，主要在第四系松散堆积层中，埋深0.2~4m；后端主要为基岩裂隙水，其埋深4.5~22.7m，发育径流位节理裂隙。3.2.6工程堑坡。公路堑坡的高度3~5m，边坡存在滑溜现象，路侧排水沟被堵塞，跌水槽多数毁坏。3.3路堑边坡主要病害类型。泥流：雨季水流裹带搬运坡脚剥落堆积物以及坡面松散层形成泥流，主要在地表径流集中且严重风化剥落部位形成，可引起边沟堵塞造成路基被冲毁。坡面冲蚀：地表径流、降雨集中水流冲蚀引起坡面松散层沿着坡面出现沟状冲蚀，其发生会造成边坡破碎，对植物生长不利。坍滑：边坡浅层膨胀体受到水以及裂隙切割的作用，稳定性丧失沿着滑面整体滑移，伴有局部坍落的情况。以雨季多发，继续发展可造成滑坡。滑坡：主要是裂隙控制，牵引式出现，滑坡破坏性很大，与边坡厚度关系不大。3.4室内试验。外业选取具有代表性的地段，在29.8m深度取样30组进行膨胀相关性试验，发现路堑边坡风化泥岩的膨胀性多为中等。3.5工程不利因素分析。长大挖方排水难度大，且地下水也需要进行疏导，因此排水问题比较复杂；与高压点距离较近，因此防护相对困难；边坡的坡率确定难度较大，难以确保边坡稳定；膨胀性岩土边坡高度过大；弃方、填方占地较多。

4结语

工程地质勘察在工程施工中具有非常重要的作用，膨胀性岩土严重危害工程安全，因此必须做好工程地质的勘察工作，可以绕避时尽可能选择绕避，不能绕避时要尽可能选择短距离通过的方法。线路与现有的重要建筑物之间要留有足够的距离，采用浅挖、低填的方法，尽可能避开地下水发育的地段从而尽量减少工程隐患。

参考文献

[1]刘曦文.膨胀性岩土地区工程地质勘察[J].西部资源，2018（2）：77-78.

[2]李明越.膨胀性岩土地区工程地质勘察[J].建筑工程技术与设计，2017（10）：917.

作者:卢亮 单位:南京南大岩土工程技术有限公司