楊長(zhǎng)民

（濟(jì)南市勘察測(cè)繪研究院，山東 濟(jì)南 250101）

巖土工程勘察是隧道工程設(shè)計(jì)和施工的先行軍，正確、詳盡的巖土工程勘察成果對(duì)整個(gè)的項(xiàng)目的規(guī)劃、投資、設(shè)計(jì)、施工、后期的維護(hù)等方面起著不可估量的指導(dǎo)作用，不僅能夠保證項(xiàng)目的安全開展，還可以有效節(jié)省施工工程量、節(jié)省投資、降低施工成本。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，國(guó)家開始大力發(fā)展道路網(wǎng)的建設(shè)，道路也逐漸向著地質(zhì)環(huán)境更加復(fù)雜的區(qū)域延伸，巖土工程主要包括巖體工程和土體工程[1]。在隧道施工前，首先需要對(duì)隧道工程的地基強(qiáng)度、變形程度、穩(wěn)定性等進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)和計(jì)算，從而為后續(xù)的設(shè)計(jì)與施工提供有力的數(shù)據(jù)支撐，因此工程勘查的結(jié)果對(duì)于工程建設(shè)而言具有十分重大的影響。由于復(fù)雜工程環(huán)境的巖土工程勘查通常是在野外未知的環(huán)境中進(jìn)行，因此在實(shí)際巖土工程勘察中，常常會(huì)存在勘查缺乏規(guī)范性、地下水位測(cè)量不準(zhǔn)、勘查數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確等。對(duì)此本文開展在復(fù)雜工程環(huán)境巖土工程勘察與評(píng)價(jià)研究。

1 隧道復(fù)雜工程環(huán)境巖土工程勘察

復(fù)雜工程環(huán)境的巖土工程勘察是對(duì)需要開挖隧道所在區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查和分析，從而讓隧道的設(shè)計(jì)及施工人員可以更加充分的了解被開挖地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征、地貌地形特點(diǎn)以及不良地質(zhì)問題等，從而更加準(zhǔn)確的在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境中判斷的地下水的發(fā)育情況，并對(duì)巖體分級(jí)進(jìn)行準(zhǔn)確的劃分（確定巖體的破碎程度及結(jié)構(gòu)裂隙的具體分布位置）[2]。采用地質(zhì)勘查中當(dāng)前先進(jìn)的技術(shù)及手段，嚴(yán)格按照巖土工程勘察的實(shí)用性原則，對(duì)復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境的巖土工程開展工程物探[3]、地質(zhì)測(cè)繪、巖層鉆探等勘查流程，下面本文將針對(duì)以上流程進(jìn)行詳細(xì)的論述。

1.1 工程物探

工程物理勘探是在地質(zhì)體的各種物理力學(xué)性質(zhì)均未受到破壞的條件下，進(jìn)行的一種較好的原位測(cè)試方法，它比室內(nèi)試樣的試驗(yàn)更能客觀的反映地質(zhì)體工程性狀的基本特征。在隧道工程勘察中，已在地質(zhì)界線、斷層、巖溶、隧道圍巖級(jí)別劃分中得到廣泛應(yīng)用，工程物理勘探的方法簡(jiǎn)單、快速、經(jīng)濟(jì)、易大面積進(jìn)行施測(cè)，在巖土工程勘探中，已成為一種重要的輔助手段。根據(jù)場(chǎng)區(qū)工程地質(zhì)特征，結(jié)合不同工程的技術(shù)要求和不同物探方法的特點(diǎn)與適用范圍，選擇相應(yīng)的不同的物探方法，以求取得較好的物探效果。主要采用以下2種探測(cè)方法。

1.1.1 探地雷達(dá)探測(cè)

主要物探設(shè)備為L(zhǎng)TD2100型和RIS-K2型高精度探地雷達(dá)，能夠初步查明該場(chǎng)區(qū)范圍內(nèi)覆蓋填土層和強(qiáng)風(fēng)化層、強(qiáng)風(fēng)化層和中風(fēng)化層分界面的深度和變化情況。

探地雷達(dá)利用高頻電磁波(主頻為數(shù)十兆赫至數(shù)百兆赫以至千兆赫)以寬頻帶短脈沖形式，由地面通過天線T送入地下，經(jīng)地下地層或目的體反射后返回地面，為另一天線R所接收。

1.1.2 跨孔電磁波CT法

在地球物理特征和試驗(yàn)成果的基礎(chǔ)上進(jìn)行資料的解釋，表現(xiàn)在成果圖上有如下特征：強(qiáng)度高、堅(jiān)硬完整的巖石介質(zhì)中，電磁波的穿透能力較強(qiáng)，吸收系數(shù)較小；如巖層受到巖溶發(fā)育等破壞時(shí)，其對(duì)電磁波的吸收能力增強(qiáng)，吸收系數(shù)變大，與完整巖石間存在較大的地球物理差異。因此，在巖石介質(zhì)中具備電磁波CT探測(cè)巖溶的地球物理前提。

鉆孔電磁波CT，測(cè)試共有定點(diǎn)發(fā)射、水平同步和斜同步三種觀測(cè)方式，發(fā)射和接收點(diǎn)距根據(jù)孔間介質(zhì)的吸收系數(shù)的變化范圍和振幅衰減規(guī)律而定。甲孔發(fā)射、乙孔接收完成后，對(duì)調(diào)過來進(jìn)行乙孔發(fā)射和甲孔接收工作，構(gòu)成一完整的測(cè)試剖面。

正式采集數(shù)據(jù)前，應(yīng)根據(jù)兩鉆孔的孔距、孔深及兩孔間的巖體完整性進(jìn)行選頻，即選擇采集的最佳頻率，利用采集到的數(shù)據(jù)繪制數(shù)據(jù)頻率曲線，然后抽出最佳頻率曲線，建立相應(yīng)頻率的數(shù)據(jù)文件。

1.2 地質(zhì)測(cè)繪

地質(zhì)測(cè)繪的主要目的是為了對(duì)待測(cè)定的區(qū)域的地貌結(jié)構(gòu)特征、地形特征等各個(gè)方面進(jìn)行更加充分地調(diào)查，并結(jié)合調(diào)查結(jié)果更加科學(xué)的對(duì)巖土的地貌進(jìn)行劃分，從而使勘查人員更好的掌握復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境中巖土的實(shí)際厚度、成因以及年代等信息[4]。

在進(jìn)行地質(zhì)測(cè)繪時(shí)應(yīng)當(dāng)根據(jù)巖土巖層的風(fēng)化程度，對(duì)土層采取新近沉積土的劃分方法。在實(shí)際地質(zhì)測(cè)繪中，巖土體類型可分為兩種，一種為松散巖土類型，一種為碎屑巖夾雜碳酸鹽巖層類型。其中第一種類型的巖土體主要是由粉質(zhì)黏土、黏性土夾雜碎塊組成，該類型巖土層之間常常會(huì)出現(xiàn)發(fā)育土洞且存在發(fā)育良好的下伏碳酸鹽巖溶，因此具有十分豐富的巖溶水。對(duì)于這一類型的巖土體在對(duì)其進(jìn)行施工時(shí)應(yīng)當(dāng)注意，在施工過程中采用人為抽水方式進(jìn)行可能會(huì)造成該區(qū)域出現(xiàn)塌陷問題。屑巖夾雜碳酸鹽巖層中包含碳質(zhì)頁巖、加透鏡狀灰?guī)r、鈣質(zhì)泥頁巖等巖土性，該類型巖土體巖質(zhì)相對(duì)較軟，因此力學(xué)性能也相對(duì)較低，在該類型巖土體上進(jìn)行大量澆灌會(huì)造成其軟化問題產(chǎn)生。因此在實(shí)際施工前應(yīng)當(dāng)根據(jù)地質(zhì)測(cè)繪的結(jié)果開展不同方式的施工任務(wù)。

1.3 巖層鉆探

在使用鉆探技術(shù)進(jìn)行巖土工程勘察時(shí)，可采用XY-180型的臺(tái)式鉆機(jī)。為了確保砂土及黏性土層有較高的采取率。在鉆探過程中還可結(jié)合先進(jìn)的鉆探技術(shù)，例如采用回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、泥漿護(hù)壁、植物膠護(hù)壁等手段，使整個(gè)鉆探工作的質(zhì)量提高[5]。操作人員還應(yīng)當(dāng)對(duì)鉆探整個(gè)過程中進(jìn)行充分的觀察，并準(zhǔn)確的描述出巖土層的宏觀特征，并將各項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行記錄，從而在工程施工前充分掌握鉆探巖土層相關(guān)結(jié)構(gòu)的分布情況，并為更好的探究巖土物理、力學(xué)性質(zhì)提供條件，保證復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境巖土工程勘查的順利進(jìn)行。

2 隧道復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境巖土工程評(píng)價(jià)

首先按照勘探區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性、周圍地質(zhì)環(huán)境等問題，確定對(duì)巖土工程的評(píng)價(jià)指標(biāo)。結(jié)合目前所能達(dá)到的施工技術(shù)，本文選擇將環(huán)境污染、地質(zhì)災(zāi)害、生態(tài)破壞三個(gè)方面作為評(píng)價(jià)的準(zhǔn)則層指標(biāo)；將水環(huán)境污染、大氣環(huán)境污染、噪聲環(huán)境污染、塌陷、滑坡、地裂縫、自燃、植被破壞、水土流失等作為基礎(chǔ)評(píng)價(jià)指標(biāo)。

由于在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境中，影響巖土工程施工的因素較多，因此本文上述確定的評(píng)價(jià)指標(biāo)與環(huán)境等級(jí)之間存在著較為模糊的關(guān)系。在單環(huán)境因素模糊綜合評(píng)價(jià)方法的基礎(chǔ)上，對(duì)巖土工程整體對(duì)環(huán)境的影響進(jìn)行模糊評(píng)價(jià)，從而得出總體影響程度上的評(píng)價(jià)結(jié)果。

首先根據(jù)環(huán)境污染指標(biāo)對(duì)巖土工程進(jìn)行評(píng)價(jià)。巖土工程在勘探區(qū)域內(nèi)的排水量可根據(jù)公式（1）進(jìn)行計(jì)算。

公式（1）中，Q(a)表示為排水量；a表示為該區(qū)域原始排水量；i表示為排水次數(shù)。根據(jù)公式（1）計(jì)算出隸屬于二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的隸屬度從而得到工程區(qū)域內(nèi)排水水質(zhì)構(gòu)成的模糊關(guān)系矩陣，再由專家確定相應(yīng)的權(quán)重，從而到的水污染的最終評(píng)價(jià)結(jié)果。

其次，再?gòu)牡刭|(zhì)災(zāi)害的角度評(píng)價(jià)巖土工程，確定地質(zhì)災(zāi)害的因子各個(gè)權(quán)重，再由專家進(jìn)行打分，確定模糊矩陣，如公式（2）所示：

公式（2）中R表示為模糊矩陣。根據(jù)矩陣確定地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)結(jié)果。同理，再由專家打分從生態(tài)環(huán)境角度對(duì)巖土工程進(jìn)行評(píng)價(jià)。最終根據(jù)最大隸屬度原則，確定復(fù)雜工程環(huán)境巖土工程的評(píng)價(jià)結(jié)果，隸屬度越大則說明巖土工程對(duì)于這一類影響加大，勘查人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果及時(shí)更換工程施工方法從而將保證巖土工程的順利進(jìn)行。

3 結(jié)語

復(fù)雜的工程地質(zhì)環(huán)境會(huì)對(duì)巖土勘察工作的結(jié)果造成影響，在實(shí)際勘查過程中，勘查人員應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)的要求，并結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況進(jìn)行。同時(shí)在勘查過程中還應(yīng)當(dāng)結(jié)合先進(jìn)的地質(zhì)勘查技術(shù)，制定相應(yīng)的勘查方案，加強(qiáng)對(duì)勘查人員的安全管理工作，從而在保證安全的前提下，進(jìn)一步提高巖土工程勘查的質(zhì)量和效率，從而保障隧道工程的施工進(jìn)度和施工質(zhì)量，為安全生產(chǎn)保駕護(hù)航，完成國(guó)家大力加強(qiáng)建設(shè)、完善道路運(yùn)輸網(wǎng)體系的宏偉藍(lán)圖。