岩溶地区岩土工程勘察与地基处理方法探讨

岩溶地区岩土工程勘察与地基处理方法探讨

姜健

深圳市爱华勘测工程有限公司 518111

摘要：岩土工程勘察是各项建设工程顺利开展的基础，它能够为开展工程设计以及后续的施工工作提供数据支持。本文首先对岩溶进行了详细的论述，对其与水发生化学反应的方程式进行了分析，然后从钻探、地球物理勘探两个方面陈述了岩溶地区岩土工程的勘察方法，最后从清除换填法、桩基法以及灌浆加固法等方面叙述了岩溶地区地基的处理方法，旨在加强对岩溶地区岩土工程的勘察与地基处理，推动我国地理事业的健康可持续发展。

关键词：岩溶；岩土工程；勘察；地基处理；钻探

岩溶地区的工程地质勘察工作对于整个勘探行业来说意义重大，其主要目的在于为相关人员提供准确可靠地勘测依据，并对施工过程进行合理有效控制。在实际操作中也要根据具体情况制定科学、可行的措施。通过在实际勘查阶段开展岩土工程勘察工作能够实现以下目标：第一点就是保证所采集到资料数据准确性和可靠性；第二点是确保获取到详细的地质信息以及勘探深度达到标准要求；第三方面则是从整体上提高分析结论，并对勘察结果进行合理评价。通过岩溶地区的工程地质调查工作；能够帮助相关人员了解该领域内的情况，为日后开展工作提供有利依据。文章针对岩溶地区岩土工程勘察与地基处理方法的探讨具有 较强的学术价值和社会价值，现对研究结果报道如下。

一、岩溶的相关概述

岩溶地质体中，存在许多地下水，其中包括了第四系松散的粉土、石英砂岩和砂砾岩层。这些岩石是由不同性质的粘土组成。在同一个区域内由于各种矿物成分差异较大导致其形成程度也不一样：黏土类土主要分布于长江中下游地区以及珠江三角洲地带等；灰岩类土壤主要为泥炭质灰岩，该类土壤含有大量孔隙结构较好、空隙率低且具有稳定性特点的粉煤柱状砂石。

岩溶的形成从本质上来说是水与可溶性岩石发生化学溶蚀的结果。可溶性岩石与岩溶水是岩溶发育的物质基础，而岩溶水的循环交替则是岩溶发育的根本条件[1]。

（一）可溶性岩石

可溶性岩石通常情况下指得是碳酸盐岩，指的是经过客观因素沉积形成的碳酸 盐矿物组成的岩石的总称。碳酸钙在客观因素以及自身内部化学反应的基础上经过多年的沉积，最终形成了石灰岩、白云岩等可溶性岩石。以下（1）为碳酸盐岩的化学反应方程式。

Ca（HCO3）2 → CaCO3 ↓ +CO2 ↑（1）

（二）岩溶水

岩溶水指的是在岩石当中有一定的微裂隙，但是又存在着相对稳定的地下水，并且能够形成一种特殊状态。一般来讲，它是由大量小孔径较大密度差较大且比较高、含水量较低以及具有较强渗透性等特点而产生，通常情况下都是以水作为介质进行渗流作用来实现对土体压力和温度变化方面问题上解决办法之一。岩溶水主要就是在岩石当中存在一定深度的地下水，并且能够形成一种相对稳定状态或者说垂直分布的地下水位，从而可以有效的解决岩溶水对其造成影响问题。

（三）岩溶水的循环交替

在岩溶区域，地下水的循环交替也是影响其稳定性的重要因素。通常情况下地下水位上升到一定程度后就会对地下水水质产生严重污染。为了防止水土流失问题发生时出现渗流作用和流动效应等现象，相关工作人员应当将含水量控制好，避免因为水体渗漏而导致水流入地层造成危害情况；同时还应在岩溶区域内进行适当地循环水流来保证地基质量的提高以及降低其渗透力；此外还要做好排水设施建设工作。在进行地下水循环交替期间，工作人员应当将岩溶水的水质以及水量控制好，并对其加以处理，确保地基质量能够达到设计要求。

（四）岩溶的形成

水循环交替的形成受到客观因素的影响，包括地形地貌、地质构造等，谁循环在接收到水源的补给之后，岩溶水就会顺着地质的原生态裂缝流动，在径流的过程中水会与碳酸盐岩类发生化学反应，最终使得碳酸盐矿物溶解到岩溶水中，并在水头的作用下不断侵蚀碳酸盐岩[2]。以下2为水与碳酸岩类发生化学反应的方程式。

CaCO3+CO2+H2O → Ca（HCO3）2                 （2）

二、岩溶地区岩土工程勘察方法

（一）钻探

根据岩溶发育的特点，钻探施工是工程建设中非常重要的环节，在进行钻孔时，需要对地质条件与水文情况等因素全面考虑。首先要做好施工前准备工作。勘察人员需对所选场地周围环境及地下水位、地下水以及地震活动范围内存在有一定影响区域进行调查和分析研究。其次需要选择合适地方法去探测岩溶发育状况及其分布规律性特征；再次是确定合理的钻探深度和时间间隔，并及时调整钻孔参数以满足工程建设要求，保证钻孔深度和长度与工程建设要求相一致。最后，在施工过程中，需要做好对勘探成果的记录，为后续勘察工作提供参考。

在钻探技术中，钻孔的直径一般为75-105mm,钻孔的方向一般为垂直向下，也有打成倾斜的斜孔；钻探可达百米以下，能够进行土层划分，确定地下水位。具体钻探成果如下图1所示。

图1 钻探勘察示意图

（二）地球物理勘探

岩溶地区岩土工程勘察主要采用的地球物理勘探方法有钻探法、物探仪以及射电声测井等。其中，物探测技术是对地质环境进行勘测和评价，并为以后的地基处理提供可靠资料，该方法具有工作量较小且速度快、效率高并且可在短时间内完成数据采集；设备简单便于操作及适用范围广泛，能在现场直接获取地下水位情况并做出判断与分析等特点被广泛应用于各种工程施工中去。但在岩溶地区进行物探勘探时，由于地质条件复杂，对数据的处理和分析不够全面等原因而不能准确评估其真实性，所以要想有效解决这些问题就必须从勘察人员以及岩溶地区岩土工程的具体情况出发。(1)物探法。该方法是通过对地下地质环境进行勘察和分析，然后根据现场的实际情况，将其转换为可利用的勘探工具。在具体应用中可以采用多种探测手段，但由于物探法存在一定局限性以及成本较高、设备比较复杂等因素使得该方法在使用的过程中具有一定的局限性。(2)射电声测井技术。该方法是通过用无线电发射装置来对地下地质情况进行勘察和分析，然后通过无线电发射装置对地下地质情况进行勘察，从而得出岩溶地区的实际信息，这样就可以为工程施工提供可靠地参考依据

[3]。以下图2为地球物理勘探示意图。

图2 地球物理勘探示意图

三、岩溶地区地基处理方法

（一）清除换填法

在岩溶地区，换填法是最为常见的一种方法，该方法能够有效地解决地下存在软弱夹层等问题。对于这种情况下可以选择使用钻孔置换技术进行处理，具体步骤为：首先将地基处理好后需要对其进行注浆和加固工作；然后再利用混凝土来完成基面层的施工建设与铺设；最后通过相关设备对岩土工程中所出现裂缝以及渗漏现象及时发现并加以排除，以达到防止地下水污染边坡稳定、保护环境等目的。此外，在进行岩溶地区的换填时，需要采用注浆和加固两种方法来对地基质量加以保证。

（二）桩基法

在软弱地基中，桩基法可用来加固上部结构，对其进行有效的控制。该方法主要适用于软土层厚度较小、工程量比较大以及深度比较深等情况。（1）旋挖超前钻孔处理：利用超前旋挖技术将岩溶地层当中存在软弱夹层时能够直接挖出并加以保护；同时也可以在软弱地基下面放置桩基，以避免出现坍塌现象发生。（2）预制混凝土空心桩法：该方法主要是用来加固软土层的一种方式，通过预制混凝土空心桩法在地基当中进行施工，该方法主要是用来加固软弱土层，进而有效地防止出现坍塌现象。（3）沉井注浆处理技术：利用这种方式将地下的地质情况与钻孔实际位置相联系起来，并对其加以分析和研究之后再进行相关工作来完成，从而达到提升工程质量、保证工程进度以及确保安全的目的。（4）灌浆桩法：通过使用高压水泵把软土地基当中存在软弱夹层时，可以直接打入到土层中去。

（三）灌浆加固法

该方法是指通过对岩溶地区的地质情况进行勘测，然后根据实际勘察结果，将其应用到地基处理中。在具体施工过程当中要严格控制灌浆参数以及含水量；同时还要注意在注浆前做好相应试验检测工作之后，再实施相关工程措施确保质量达标以后才能开始正式使用；另外还可以利用钻孔设备来完成对岩土体性质、物理力学性能及地下水动态的分析与研究等作用后进行加固，使其具有一定强度和承载力，进而提高地基处理效果[4]。在具体的施工过程当中，要严格控制钻孔深度以及注浆压力，保证其能够有效加固地基。

（四）经验公式法

这种方法是基于隧道塌方归纳得出。其认为在松散岩层的坍塌中，会形成空洞，引起围岩强度降低，围岩应力进行了重分布与空洞的应力得到了释放后，会在原顶板部位形成松弛带，具有平衡拱作用。

经验公式为：h=0.45*26-S*W

其中：

h- 垂直荷载计算高度（m）

S-围岩级别

W-空洞宽度影响系数，W=1+I(b+5)

B-洞体宽度

I-系数，党B<1m时，i=0.2,当B>5m时，i=0.1

四、总结

岩溶地区具有很多丰富的自然地质条件，在不同的地形下都有不同程度的分布，这些地理环境对工程勘察工作也有很大影响。所以我们要充分利用各种资源来进行地基处理，同时还要加强对于场地施工方法以及技术措施等方面内容的研究和探讨，结合现场具体情况制定出一套行之有效并且可行方案来解决实际问题，并保证岩溶地区建筑物及地质安全、稳定和可靠地完成各项任务指标，为岩土工程建设提供必要的保障。

参考文献：

[1] 张永生. 岩溶地基岩土工程勘察及其地基处理研究[J]. 建筑·建材·装饰, 2022(014)：000.

[2] 杨华富. 岩溶地基岩土工程勘察及其地基处理探讨[J]. 散装水泥, 2021(005)：000.

[3] 江继征. 岩土工程勘察与地基施工处理技术分析[J]. 地矿测绘, 2021, 4(5)：116-117.

[4] 刘长伟罗剑锋. 岩溶地区工程地质勘察中地基处理的桩基形式研究[J]. 交通科技与管理, 2021, 000(017)：P.1-2.

作者简介：姜健 1986年2月10日 男 山东 汉族 硕士 岩土工程中级工程师 深圳市爱华勘测工程有限公司 研究方向: 基坑支护工程、边坡支护工程、岩土工程勘察