華 勇，潘進(jìn)兵，李春發(fā)

（云南地礦地質(zhì)工程有限公司，云南 昆明 650041）

近些年，礦山開采技術(shù)水平在不斷提升，開采面積、深度都遠(yuǎn)超以往。其中，深基坑工程是最明顯的，對(duì)礦山結(jié)構(gòu)的破壞也是最嚴(yán)重的，可能會(huì)導(dǎo)致礦山的結(jié)構(gòu)失衡。在雨水、風(fēng)化等外界作用下，礦山的承載力會(huì)逐漸下降，深基坑開采工作也就會(huì)面臨巨大的安全隱患。

在此背景下，人們開始逐漸重視礦山基坑支護(hù)問題。而巖土工程勘察則是支護(hù)施工的重要基礎(chǔ)，勘察結(jié)果會(huì)直接影響到支護(hù)施工效果。在這種情況下，人們要意識(shí)到這項(xiàng)工作給支護(hù)施工帶來的影響，更重視巖土工程勘察工作，把握工作重點(diǎn)。

1 礦山巖土工程勘察的重點(diǎn)

1.1 明確鉆探目的和任務(wù)

鉆探就是朝著地下鉆孔，當(dāng)前工程地質(zhì)鉆探這種方法應(yīng)用較為廣泛，能夠方便鉆探工作順利開展。在不同的勘察階段，有不同的鉆探任務(wù)。所以，巖土工程勘察工作的第一步，就是明確勘察目的，把握具體的勘察任務(wù)。需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量（圖1）、調(diào)查軟弱土層的形成原因、具體分布規(guī)律、土層是否均勻，是否存在硬殼層、調(diào)查地層斷裂帶的情況、把握地下水的分布狀態(tài)、開展原位測(cè)試實(shí)驗(yàn)；為了確保相關(guān)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，還需要長(zhǎng)時(shí)期觀測(cè)地下水位情況。一般情況下，礦山巖土工程勘察的鉆探任務(wù)和目的都包含在內(nèi)[1]。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量

1.2 適宜的鉆探方式

在進(jìn)行巖土工程勘察過程中，主要采取的是鉆探的方式。如果土層淺，可以選擇洛陽鏟鉆探、勺型鉆探、汽車鉆探、麻花鉆探等方式，（圖2）這些鉆探的口徑都比較小。破碎巖土的方式又分為四種，包括：沖洗、振動(dòng)、沖擊以及回轉(zhuǎn)[2]。鉆探分為三個(gè)步驟，將巖土體破碎、取出巖芯、加固孔壁，避免孔堵塞。

圖2 汽車鉆和麻花鉆頭

在具體鉆探時(shí)，（圖3）必須嚴(yán)格把控間距和深度，勘察間距要在30m以內(nèi)，各巖土分層的深度在5 cm左右；采取回轉(zhuǎn)的方式鉆出取樣孔和鑒別孔，取出巖土樣。如果是軟土結(jié)構(gòu)，要采取干鉆法，這樣不會(huì)給軟土結(jié)構(gòu)造成較大影響；如果正處于濕陷性黃土中，就只能使用螺旋鉆頭[3]。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)鉆探

1.3 做好原位測(cè)試工作

在巖土工程勘察過程中，鉆探和原位測(cè)試都非常重要，使用頻率較高。原位測(cè)試包含了原位測(cè)試和實(shí)驗(yàn)。要求被檢測(cè)對(duì)象在原始位置，但沒有被破壞或是少量擾動(dòng)的情況下采取相關(guān)的實(shí)驗(yàn)方法檢測(cè)其物理量，這樣能夠了解到被測(cè)試對(duì)象的狀態(tài)和性能。巖土工程的多個(gè)施工環(huán)節(jié)都離不開原位測(cè)試。原位測(cè)試包括：靜力觸探、動(dòng)力觸探實(shí)驗(yàn)方法。靜力觸探（圖4）針對(duì)軟土、粘土性質(zhì)的土層常常采取靜力觸探的方式。這種方法具有經(jīng)濟(jì)效益高、速度快等優(yōu)勢(shì)。但在具體使用時(shí)也存在局限性，如果巖土的碎石較多、強(qiáng)度高就不能使用這種方法。在具體操作時(shí)要把控觸探深度，至少進(jìn)入持力層3 m左右。通過靜力觸探，工作人員能夠了解地基的承載力，把握巖土物理力學(xué)性質(zhì)、計(jì)算單樁極限承載力等[4]。

圖4 靜力觸探

1.4 把握室內(nèi)實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)

室內(nèi)實(shí)驗(yàn)包含：巖石實(shí)驗(yàn)和室內(nèi)土工實(shí)驗(yàn)。其中有部分參數(shù)必須通過土工試驗(yàn)才能獲取。如：測(cè)定土粒比重、土容量等。在土工實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)當(dāng)考慮工程土體力學(xué)情況，選擇最合適的排水條件。

在巖石試驗(yàn)過程中，應(yīng)當(dāng)把重點(diǎn)放在強(qiáng)度試驗(yàn)這些方面。巖石在被破壞時(shí)，能夠承受較大的極限應(yīng)力，為了計(jì)算出這個(gè)極限應(yīng)力，需要采取三軸抗壓、直剪抗壓實(shí)驗(yàn)法等。這樣就可以得到巖石強(qiáng)度參數(shù)，方便工作人員分析巖石的破壞原理，計(jì)算巖石的穩(wěn)定性[5]。

1.5 現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)、監(jiān)測(cè)，修正勘察結(jié)果

在巖石工程開展過程中，要做好現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)、監(jiān)測(cè)。這是為了驗(yàn)證勘察結(jié)果。具體方式如下：利用基坑開挖的方式，揭露巖石土體。大開挖的方式能夠幫助工作人員直觀的獲取地質(zhì)情況，這與勘察階段得到的結(jié)果相比，要更加切合實(shí)際。基于現(xiàn)場(chǎng)情況，對(duì)比勘察階段的成果，如果與勘察階段的成果出入比較大，工作人員需要再次補(bǔ)勘；也是為了更好的觀測(cè)、管理不良地質(zhì)情況。確保施工階段不會(huì)出現(xiàn)問題。監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括：結(jié)構(gòu)物檢測(cè)、不同荷載下巖土的反應(yīng)監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)。環(huán)境監(jiān)測(cè)主要針對(duì)一些不良地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)測(cè)?？辈祀A段就應(yīng)當(dāng)針對(duì)滑坡、泥石流、崩塌等情況布置完善的監(jiān)測(cè)點(diǎn)[6]。

1.6 創(chuàng)新巖土工程勘察形式

在新時(shí)期，為了滿足巖土工程勘察需求，可以引入新技術(shù)，重新調(diào)整勘察形式。如：大數(shù)據(jù)技術(shù)，利用大數(shù)據(jù)搜集礦山環(huán)境相關(guān)的數(shù)據(jù)之后進(jìn)行BIM三維仿真模擬，這樣就能直接生成場(chǎng)地、地質(zhì)建模。場(chǎng)地建模實(shí)際上就是模擬場(chǎng)地的環(huán)境，需要利用大數(shù)據(jù)收集管網(wǎng)分布信息、地貌信息才能創(chuàng)建。

工作人員通過觀察模型就能了解建構(gòu)物的分布情況、埋深等，掌握具體的工程環(huán)境要素。以此為基礎(chǔ)，編制相關(guān)的勘察方案。也可以借助仿真模型完成模擬實(shí)驗(yàn)，直接模擬勘察過程中可能會(huì)出現(xiàn)的情形。地質(zhì)建模是基于大數(shù)據(jù)搜集巖土力學(xué)參數(shù)、地質(zhì)信息等，完成的仿真創(chuàng)建。BIM三維仿真模擬能夠解決信息失真的問題，直觀呈現(xiàn)巖土情況，方便工作人員直接觀察。BIM模型也可以呈現(xiàn)巖層狀態(tài)、裂隙、斷層等多種情況。幫助工作人員從不同的角度了解地質(zhì)狀況。這些信息也可以分享給其他部門，加強(qiáng)部門間的協(xié)調(diào)交流，避免部門施工過程中出現(xiàn)信息壁壘?；诖髷?shù)據(jù)勘察技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)全方位升級(jí)。技術(shù)升級(jí)包含兩個(gè)方面，一個(gè)是巖土勘察，另一個(gè)是地質(zhì)形態(tài)管理。巖土勘察工作的重點(diǎn)就是巖土參數(shù)的取樣分析，需要經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)取樣、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)等多個(gè)環(huán)節(jié)，才能準(zhǔn)確獲取巖土參數(shù)。但黃土、風(fēng)化巖不能采取實(shí)驗(yàn)室分析的方式，需要原位實(shí)驗(yàn)，這就增加了工作的難度系數(shù)。為了解決這個(gè)問題，可以采取動(dòng)態(tài)環(huán)境信息監(jiān)測(cè)的方式，收集土壤環(huán)境數(shù)據(jù)，對(duì)比同類型的數(shù)據(jù)，就能大致判斷出被檢測(cè)區(qū)域各類型巖土的情況，從而精準(zhǔn)的計(jì)算出巖土參數(shù)。地質(zhì)形態(tài)管理過程中，工作人員需要重點(diǎn)探查暗穴、采空區(qū)、溶洞等區(qū)域，把握地下環(huán)境。以往的勘察人員采取的是界面判斷的方法，預(yù)估地下環(huán)境，同時(shí)也會(huì)借助一定的技術(shù)手段分析被檢測(cè)區(qū)域是否存在軟弱結(jié)構(gòu)，是否有不良地質(zhì)體。而大數(shù)據(jù)技術(shù)則能在此基礎(chǔ)上幫助工作人員更加精準(zhǔn)的判斷地質(zhì)情況，工作人員也不需要過分依賴自己的工作經(jīng)驗(yàn)。大數(shù)據(jù)對(duì)比分析得到的結(jié)果更加精確，不會(huì)像工作人員那樣出現(xiàn)誤判。

2 支護(hù)施工的重要性分析

礦山開采工作不斷推進(jìn)的同時(shí)，深基坑的面積、覆蓋范圍也會(huì)越來越大，所造成的影響也是不斷變化的。這會(huì)給施工帶來嚴(yán)重的安全威脅。

在此背景下，必須要把支護(hù)工作落實(shí)到開采工程的每一個(gè)環(huán)節(jié)。解決當(dāng)前存在的問題，提出個(gè)性化應(yīng)對(duì)策略，這要求支護(hù)施工要更加科學(xué)，更有針對(duì)性。一旦支護(hù)施工工作不到位，出現(xiàn)質(zhì)量問題。礦山的深基坑就有可能出現(xiàn)塌陷、坍塌的情況，不僅會(huì)延誤工期，還會(huì)給工作人員帶來生命威脅。從某種程度上來看，支護(hù)工作直接影響到了開采施工的穩(wěn)定性。由于礦山的地質(zhì)條件、所處的位置、當(dāng)?shù)氐臍夂颦h(huán)境都是不同的，所以不能采取相同的支護(hù)設(shè)計(jì)方案。而是要基于巖土工程勘察結(jié)果，結(jié)合工程實(shí)際提出具體的支護(hù)方案。所以，在支護(hù)設(shè)計(jì)這一階段，就必須考慮當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)、氣候等多種因素[7]。

3 礦山巖土工程勘察給支護(hù)施工帶來的影響

3.1 影響基坑土層

在巖土工程勘察工作開展過程中，需要重點(diǎn)分析基坑土層。如果勘察工作行之有效，就能為支護(hù)施工提供更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，發(fā)揮數(shù)據(jù)指導(dǎo)作用。

在施工時(shí)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)，能夠選擇最合適的支護(hù)工藝。由于巖土工程的土質(zhì)情況各不相同，要結(jié)合實(shí)際情況，選擇最合適的勘察方法。根據(jù)基坑土層的實(shí)際情況，選擇合適的基坑支護(hù)技術(shù)。如：軟土層對(duì)勘察技術(shù)要求比較高。在開挖過程中，必須將勘察報(bào)告的項(xiàng)目一一匹配、要經(jīng)常檢查地下空間、做好基坑排水。如果基坑排水工作不到位，土層會(huì)出現(xiàn)軟化、冰凍等情況，將會(huì)給整個(gè)基坑支護(hù)工作帶來較大影響。

3.2 影響基坑邊坡穩(wěn)定性

要把巖土工程勘察的重點(diǎn)放在支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性這方面。在支護(hù)施工前，要綜合評(píng)價(jià)基坑邊坡穩(wěn)定性。如果穩(wěn)定性符合標(biāo)準(zhǔn)，就可以繼續(xù)完成支護(hù)施工。勘察人員需根據(jù)勘察結(jié)果綜合分析巖土層的分布情況。把握地層內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這樣才能綜合性評(píng)價(jià)邊坡的穩(wěn)定性。穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的內(nèi)容包含：施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、土層性質(zhì)、地支地基穩(wěn)定性等方面。施工過程中，盡量減少外部水體造成的影響，這樣既能為支護(hù)施工奠定基礎(chǔ)，又能確?；舆吰碌姆€(wěn)定性。

3.3 影響水文地質(zhì)條件

首先是地下水位。如果地下水位不符合施工規(guī)范，會(huì)給基坑施工帶來較大影響?？赡軙?huì)導(dǎo)致地基不穩(wěn)，從而引發(fā)各項(xiàng)事故?？辈烊藛T必須做好地下水位的勘察工作，通過分析地下水位的變化情況，掌握具體的變化規(guī)律。更要認(rèn)識(shí)到水位上升、下降會(huì)帶來哪些影響。這樣才能指導(dǎo)支護(hù)施工順利開展。其次是巖土層與隔水層。勘察過程中，還要著重關(guān)注隔水層和含水層的勘察工作。要綜合多維度考察水流方向、水層埋深、水流速度等。生成完整的數(shù)據(jù)分析報(bào)告，這個(gè)報(bào)告就是支護(hù)施工開展過程中的重要參考。

4 結(jié)語

在礦山工程施工過程中，巖土勘察工作非常重要，而支護(hù)技術(shù)在其中占有重要地位，這是當(dāng)前很多礦企關(guān)注的重點(diǎn)。支護(hù)施工直接影響到了整個(gè)工程的安全性和耐久性，所以必須把握施工要點(diǎn)，提前做好施工準(zhǔn)備。巖土勘察則能夠給支護(hù)施工提供詳細(xì)的參考數(shù)據(jù)，幫助工作人員選擇最合適的支護(hù)施工方法。所以，必須把握礦山巖土工程勘察重點(diǎn)，做好每一個(gè)重點(diǎn)環(huán)節(jié)的工作，發(fā)揮勘察技術(shù)的作用，這樣才能為支護(hù)施工提供支持。