岩溶区工程地质勘察技术

浅析岩溶区工程地质勘察技术

[摘要]：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。

[关键词]：岩溶区工程地质勘察技术

中图分类号：tv223.3+3 文献标识码：tv 文章编号：1009-914x（2012）32- 0321-01

一、引言

我国的可溶性碳酸盐岩分布较广，为岩溶的发育提供了基本条

件。贵州、云南，广西、湖南、湖北、山西、内蒙等省区均有大面

积出露。岩溶作为一种特殊的地质条件下形成的现象，已越来越引

起人们的重视，许多学者和专家已从多个方面对其进行了研究。如

在岩溶发育的条件、成因、机制、类型、影响因素、岩溶地形地貌、

岩溶塌陷等方面的研究，并且已取得了许多成就与成果。随着社会

经济的发展，岩溶地区的工程建设项目越来越多，工程勘察碰到的

技术问题也越来越多，工程技术人员不断在实践中解决问题，总结

经验，使岩溶地区的勘察技术和水平也不断地提高。要掌握岩溶地

区的基本可行的工程地质勘察方法和手段，就必需了解一个地区的

岩溶发育规律和特性。针对不同岩溶发育的特点和规律采取不同的

勘察方法与手段。

二、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地球物理勘探：适用于对岩体中复杂的岩溶洞穴进行探测，除了电阻率（电剖面和电测深）法、高密度电法、无线电波透射法、地面地震反射波法、声波透射法、微重力法、射气测量等以外，80 年代以后发展起来的探地雷达gpr（地质雷达）、层析成像（ct）技术等在岩溶工程地质勘察中也得到了广泛的应用，尤其是在确定岩溶溶洞、土洞及塌陷等的分布、形态和充填情况时，发挥了很大的作用。针对岩溶塌陷的形成机理复杂，其发生具有突发性和隐蔽性，采用监测地面沉降、地面和房屋开裂的方法来监测塌陷，效果并不好，而采用地质雷达等直接监测和岩溶管道系统中水（气）压力的动态变化传感器自动监测的间接监测技术来监测塌陷则能取得较

好的效果。在查明大范围的区域岩溶发育和深部岩溶的分布规律方面，地球物理勘探是最理想的方法之一，但探测的准确程度受场地的干扰、技术人员的解释水平等因素影响。

③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。

④工程地质原位测试技术：主要采用原位标准贯入试验、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。

⑤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。

⑥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。

⑦插钎：用一定长度钢钎（筋）按一定的间距插入上覆土层，用来查明土层中是否发育有岩溶土洞。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。

⑧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。

三、岩溶的形成、分布

喀斯特地貌形成的条件有以下几点：

3. 1 有大量的可溶性岩石存在

可溶性岩石是喀斯特地貌形成的根本条件，我国西南地区之所以喀斯特地貌分布广泛，最主要的是这里有其发育的主体。大量的碳酸盐岩、硫酸盐岩和卤化盐岩在流水的不断溶蚀作用下，在地表和地下形成了各种奇特的喀斯特景观。

3. 2 岩石要具有一定的透水性

岩石具有一定的孔隙和裂隙，它们是流动水下渗的主要渠道。岩石裂隙越大，岩石的透水性越强，岩溶作用越显著。在溶洞中，岩溶作用愈强烈，溶洞越大，地下管道越多，喀斯特地貌发育越完整，并且形成一个不断扩大的循环网。

3. 3 流水的动力作用

1）流水的溶蚀作用。水的溶蚀能力来源于二氧化碳（co2 ）与水结合形成的碳酸（h2co3），二氧化碳是喀斯特地貌形成的功臣，水中的二氧化碳主要来自大气流动、有机物在水中的腐蚀和矿物风化。2）流水的流动作用。流动的水溶蚀性更强烈一些，因为水中的二氧化碳需要得到及时的补充，水的溶蚀作用才能顺利进行，水的溶蚀能力才得以巩固加强。同时，流动的水带动河底砂砾对岩石

进行机械侵蚀，这样更有利于岩溶作用的深入。

3. 4 气候的影响

我国西南地区气候湿润，降水量大，地表径流相对稳定，流水下渗作用连续，并且降水使流水得以更新和有效补充。因此岩溶作用得以延续进行。

四、岩溶区的地基处理方法

1）清除换填。当溶洞、土洞埋藏较浅时，先挖除洞中松散充填物，然后回填夯实素填土、毛石或毛石混凝土等。2）凿平打毛。对石芽或岩斜面，须凿平或凿成台阶状，防止基础“穿刺”或滑移。3）垫褥法。对岩溶洞、隙、沟、槽、石芽等岩溶凸出物，可能引起地基沉降不均匀，将凸出物凿去后做30 cm～50 cm 砂土垫褥处理。4）顶柱法。当洞顶板较薄、裂隙较多、洞跨较大，顶板强度不足以承担上部荷载时，为保持地下水通畅，条件许可时可采用附加支撑来减小洞跨。5）跨越法。对洞壁完整、顶板破碎、高度较大的溶洞，宜采用钢筋混凝土梁（或板）跨越处理。

6）桩基法。对规模较大的溶洞（沟），而建筑荷重大，可用人工或机械成孔灌注桩处理。对独立柱基下局部软弱层，可用钻孔中下钢管嵌入岩石，钢管内灌入混凝土处理。7）灌浆加固法。对于中、深层土洞或者溶洞，当挖弃换填困难时，采用钻孔注浆，将之填实。8）挤密法。将砂桩、混凝土桩、钢管或木桩（经防腐处理）挤入土洞或软弱土中，桩端嵌入密实土层，以挤密软弱土，形成复合地基，提高地基强度。9）填石强夯法。本法是处理浅层