公路工程地质勘查方法的应用

摘 要：目前,公路地质勘查的方式繁多,且都有着各自的特点和作用,为了实现对不同方法的综合使用,提高公路地质勘查工作的水平.本文结合工程实例,对不同的勘查方法及应用进行了简要的阐述.

关 键 词：公路；地质勘查；方法；综合运用

1工程概况

某公路工程全长约140km,是贵州省公路网的重要组成部分,也是所在地区前往其他省份的唯一快速汽车通道.公路穿越的地形包括丘陵区、低山区、山间盆地区等.其中,低山丘陵区在公路全长中所占比例约为85%,高差相对较大,地形坡度在25°～45°之间,尤其是某一路段需要穿过山脉,地形条件极其复杂.由于这段路线地形陡峭,且以隧道和桥梁为主,因此给勘察工作带来了极大的挑战.

2地质情况

2.1地质特征

区域内的构造活动较为强烈,岩浆侵入面积较大,次级构造极为发育.同时,线路的中段区域表现为背、向斜相接合部位.区域性构造方向与构造发育形迹基本相同,以北东向为主,北西向网络状构造体系少量存在,岩石破碎、断层发育、风化强烈.路线穿越的地层较多,岩性复杂,依次为寒武系、志留系、中上泥盆统、白垩系与第四系.中段燕山期和花岗岩大面积出露,西段变质岩广泛分布,东段沉积岩广泛分布.岩性包括砂岩、片岩、板岩、泥灰岩、粉砂岩等多种类型.

2.2水文地质

沿线地下水主要包括基岩风化层孔隙裂隙水、第四系冲洪积砂-卵砾石层孔隙潜水、灰岩岩溶水、基岩裂隙水等.地层、地形等因素对地下水的排泄条件和补给影响较大,其中,岩溶发育、断层破碎地段是本次勘察工作的重点和难点,也是整个线路中的重点地段.

3勘查方式

针对线路所在区域地质构造复杂、地形条件交叉、地形单元多、水文地质条件复杂、地层岩性多变、植被发育等特点,除了常规的勘察方式外,工作人员还针对性地选择了勘察方法.

3.1遥感技术

在线路的对比和选择阶段,对遥感技术（即RS技术）进行综合应用,可以收到非常理想的效果.该技术的图像具有全面性、真实性、宏观性等特点,能够为不良地质、地质构造、地形的有效识别提供依据,且能够消除覆盖层、植被、地形等带来的不利影响,通过对图片的分析即可获得区域内的工程地质、水文地质、环境地质、地层、地质构造等多方面资料,避免在项目实施过程中遭遇特殊性岩土或不良地质,不仅为安全、优质的施工奠定了坚实的基础,也让工作人员的选线得到了有效的数据支持.

通过对RS图像资料的分析,可以对沿线的不良地质现象、地质构造、地层岩性等位置进行区分,为地质测绘人员提供工作靶区.例如在K65+400～980段,RS图像表现为块状灰色调夹平直灰黑色调,宽度较大,高差较小,因此,将其判定为宽度较大的断层,这一结论在随后的现场操作中得到了证实.在花岗岩分布区,RS图像则表现为大片姜状图形,色调为浅灰～灰白,高差较小,地形较缓；在变质岩区,图像表现为大片块状的灰黑和灰色,高差较大,地形较陡；在花岗岩分布区,滑坡区图像表现为灰白色,局部存在灰黑色调；在变质岩区,滑坡区图像表现为灰色加局部灰白色.

3.2GSP技术

GSP定位的优势在于全天候、高精度、高效率、操作简单、功能较多,通过GSP进行不良地质点的定位、构造点的追索延伸、地质点测量定位等具有较高的应用价值,能够使定位精度得到进一步的提升.

在实际工作中,K65+400～980段为断层分布,后期岩浆侵入,岩性多变.断裂破碎带的宽度约为200m,原岩为砂岩和砂砾岩,裂隙发育,白色石英脉大量,构造岩破损,裂隙中常见填充的石英,整体性较差.通过GSP定位,将野外的实际情况直接反映在平面图当中,不仅速度快,而且精确度高,对于勘查工作的指导具有重要意义.

4物探测试的相互补充

4.1GPR的应用

GPR也就是我们常说的探底雷达,主要用于地下介质分布的确定.该技术主要采用雷达天线将无载波电磁脉冲发往地下,并接收由不同介质界面反射的回拨.由于电磁波在介质传播的过程中,电磁场强度、波形和路径会因为介质的几何形态与电性质的差异而发生变化,因此,通过回波旅行时间、波形和幅度即可探知地下介质的埋藏目的体和地层结构.不同介质内部的电磁波传播特点会使其发生折射、透射、反射等现象,GPR的工作原理也在于此.电磁波被反射后,会被接收天线接收,并由主机对电磁波的运动特征进行记录,处理后形成断面的扫描图.工作人员通过对图像的读取即可了解地下目标物结构的实际情况.线路处于山区,林密山高,勘察工作较难开展,而GPR技术的应用则有效解决了这一难题.在K65+400～980断层分布地

段,断层部位的纵波速度为513～822m/s,较正常的1210～3930m/s出现了大幅度的下降.物探曲线的分析结果为土层较厚,实际为断层具有向下延伸的趋势,不过界限并不明显.在岩土层正常分布的地段,GPR结合钻孔资料能够对岩土分层情况

进行全面反映,有利于地层分层评价的顺利进行,对隧道围岩的分级具有重要的指导意义.

4.2高密度电阻率法的应用

该方法是常规电法的进一步发展,工作原理与之类似,即借助岩土介质的导电性差异,通过分析和研究构建地下稳定电流场的分布规律,从而解决相应的地质问题.与传统的工作方式相比,高密度电阻率法能够自动进行测量电极的转换,测量次数因此大幅降低,具有高精度、高分辨率、直观等特点.地下介质的电性变化可通过人工建立的稳定电流场的变化进行测定,分析后即可得出地下障碍物的形状、性质、埋深等内容,因此在滑坡体、断层破碎带、岩溶等的探测中得到了非常广泛的应用.在K65+400～980断层的分布地段,受地形高差大、土层较厚、植被发育、难以钻孔等因素的影响,井探、槽探无法达到测量要求,因此换用高密度电阻率法.通过野外地质测绘队大致走向进行判断,并按照垂直走向进行无探险的设置.

4.3基础地质成果的应用

在公路地质勘查工作中,钻探是了解地面下岩土层的最为基本的方式,而工程地质测绘则是对地面岩土层分布情况进行掌握的最直观方法,如果能够使用物探进行补充,就可以收到更为显著的效果.在采用物探、遥感等勘查方式的同时,工作人员对基础地质十分重视,将物探、钻探、地质工作有机地结合到一起.例如在对K66+500的边坡进行测绘时,设计边坡与石英砂岩同向,列席组合为顺坡向.钻探资料表明,基岩埋藏较浅,且硬度较大,在进行边坡的开采后非常容易导致顺层滑动的问题.因此建议将路线向南移动,或采用锚索、放坡等方式进行加固处理,但是这两种方法不仅造价较高,而且在日后的使用中还会引起一些不必要的麻烦.设计部门对这些结论进行了分析,在充分结合相关地质勘查资料的基础上,对线路进行了相应的调整.

5结语

1）在进行山区公路勘查时,综合采用钻探、物探、遥感、地质等方法,将会收到更为显著的勘查效果.

2）在山区勘探工作中,RS技术无疑是先行者之一,能够有效地将各类地质内容总结归纳为“靶区”,对于其他地质工作的开展具有重要的指导意义.

3）GPR、高密度电阻率法等物探方式的应用,能够提前预报下伏地层的相关情况,为提升钻探工作的针对性提供依据.

4）基础地质工作的有效开展,能够为山区公路路线的合理选择提供借鉴和指导.

5）山区公路地质勘查工作的有效开展,离不开GSP的路线导向作用和现场定位功能,对其进行合理使用,将会在很大程度上提高工作的精确度和效率.