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摘要 :矿山岩土工程勘察,即以工程建设的实际要求为依 据,检查和分析施工现场的地质条件、环境条件以及矿山岩土工 程条件等内容, 并给出相应勘察文件的过程。在某些地形地质条 件相对复杂的区域,要想保证矿山岩土工程勘察结果的准确性 与真实性,必须要采用相应的勘察技术方法。基于此,本文重点 针对复杂地形地质条件的矿山岩土工程勘察方法进行了详细分 析, 以供参考。
关键词 :复杂地形地质,矿山岩土工程,勘察方法
做好矿山岩土工程勘察工作,在保障我国各类矿山岩土工 程顺利施工建设方面有着积极作用。尤其在地形地质相对复杂 的区域,只有对矿山岩土工程勘察工作的开展予以高度的重视, 才能够对各种施工质量影响因素进行严格把关。但是, 受到各种 自然、环境等因素的影响, 实际矿山岩土工程勘察工作的开展面 临着很多阻碍。只有结合工程施工现场的实际情况选择先进、合 理的勘察技术方法,提高矿山岩土工程勘察的工作质量与工作 效率, 才能更加科学地应对复杂地形地质条件, 为各类矿山岩土 工程的顺利施工提供保证。
1 复杂地形地质条件对矿山岩土工程勘察的影响
在矿山岩土工程勘察工作中,地形地质条件越复杂,矿山岩 土工程的施工勘察工作面临的阻力就越大,施工过程也会出现 各种各样的问题。我国地域辽阔, 不同的地区有着不同的地形特 点和地质条件, 各种地形相互交叉, 使得矿山岩土工程的勘察工 作面临着很大的工作压力。河流和地下岩层构造的复杂性, 也是 导致矿山岩土工程勘察工作难度较大的原因。以不同地区地质 条件复杂性的差异性为标准, 将其划分为三个等级。三级地区的 地形地质复杂性最低,岩土种类比较少,岩土质变不明显。二级 地区的地形地质相对复杂, 岩土种类相对较多, 岩土性质存在一 定变化, 但是只要通过科学合理的勘察工作和施工处理工作, 就 不会对矿山工程的施工产生较大的影响。一级地区的地形地质 条件最为复杂,地质灾害发生频率较高,岩土种类非常多,岩土 性质变化非常丰富。要想在一级地区进行矿山岩土工程的施工 建设, 必须要做好特殊处理工作, 尽可能地降低复杂地形地质条 件对矿山岩土工程施工的不利影响。
2 矿山岩土工程勘察的目的
在矿山工程设计与施工过程中,岩土工程勘察是最为基础的一个环节。如果勘察质量欠佳, 后期施工就会受到不良地质问题的严重影响, 即便是及时优化工程上部结构的设计, 其整体的 施工效果也难以达到预期,矿山岩土工程的使用寿命也会明显 缩短,其安全性也会大幅度降低。之所以开展矿山岩土工程勘 察, 目的就是在正式开始施工之前, 提前发现施工现场存在的所 有地质问题, 并对施工现场的地质做出真实、客观、准确的评价。 在矿山岩土工程勘察工作中,需要勘察人员对施工现场的地质 条件、岩石土体形态等特点进行准确反映, 然后再结合工程设计 要求以及施工条件进行矿山岩土工程地质评价和技术论证,并 给出地质问题解决方案。做好矿山岩土工程勘察工作, 不仅可以 进一步规范建筑基础、边坡等工程设计, 还可以为矿山岩土工程 的施工予以指导, 提升矿山岩土工程的施工质量与施工安全。
3 复杂地形地质条件矿山岩土工程勘察技术
3.1 勘察准备工作
国土面积的广大决定了我国地形地质环境特点的复杂性。 自东而西我国地形地质呈三级阶梯状分布。不同的层级有着不 同的地形地质条件。同一层级中, 往往还是多种地质条件杂糅在 一起。既有高原雪山, 也有断层峡谷。同时, 还分布着很多沙漠、 冰川、沼泽以及滩涂等。不同地质条件之间的相互作用,提高了 泥石流、滑坡、水土流失等地质灾害的发生概率。如果施工现场 的地形地质条件相对复杂,施工现场的地理环境和自然环境也 必然具有一定的特殊性。
为保证矿山岩土工程勘察工作质量,需要提前做好充分的 准备工作。首先,对当地过去几年的气候条件进行收集和整理, 确保对当地的降雨量、冻土层厚度、高温低温情况以及平均气温 等情况有一个全面了解。其次,对当地土质的构成成分、土层特 性、土层形成原因等进行全面分析。再次,对当地的地下水类型 进行深入分析和研究。最后, 对当地植被的生长情况进行综合性分析。
3.2 岩芯钻探技术
在矿山岩土工程的施工过程中,要想保证施工方案的科学 合理性,需要对岩芯的成分等参数予以高度关注。所以,岩芯钻 探也是矿山岩土工程勘察中必不可少的一个环节。在岩土钻探 过程中,需要使用到的钻机有两种 :一种是台式 30 型钻机,另 一种是车装DPP100 型钻机。最常用的钻探方法是整体采掘和回 转钻进。使用台式 30 型钻机,并辅助以泥浆护壁和旋转钻进处 理方法,就以将岩芯全部取出来。但是,受到地形地质条件过于 复杂等因素的影响, 勘察人员不仅要分析砂土岩芯, 详细记录每一土层在水平方向的变化和垂直方向的变化,了解复杂地形地 质的主要结构分布特点 ;还需要将采收率控制在 75% 以上。如 果是黏土岩芯,采收率更是要控制在 90% 以上。另外,勘察人员 还需要做好土层不同方位信息数据的校对与分析,并结合土层 的实际特点采取相应的巩固措施,提高各个地层结构数据的规范性。
3.3 地质测绘技术
在矿山岩土工程勘察中,面对复杂的地形地质条件,需要对 工程项目的实际情况进行分析, 在了解现场及周围环境信息的基 础上,进行地质测绘技术的选择。首先,面对复杂的地形地质条 件,在开展地质测绘的时候,需要对当地的地形地质进行深入、 细致的分析和调研,对当地的不良地质状况、地质构造、地形条 件以及地貌特征等进行细致研究。其次,将复杂的地形地质划分 成若干地貌单元。同时,对岩土的分布特点、性质以及形成原因 等进行分析, 并以此为基础对岩土层的风化现状和风化程度进行 确定, 为后续施工作业的顺利开展提供依据。
3.4 矿山岩土工程试验
做好矿山岩土工程试验,也可以为复杂地形地质条件矿山 岩土工程勘察工作的顺利开展提供保证。矿山岩土工程试验主 要包含以下两方面。
3.4.1 室内试验
在矿山岩土工程勘察过程中,需要参照施工现场的实际情 况,做好室内检测分析工作,并在精细化理念的指导下有效发 现施工现场存在的各种问题,利用实验室检测方案对岩土的物 理指标进行评估,获取与之相关的岩土力学标准。只有这样,才 能够加强岩土分析数据准确性与规范性的控制。最后给出的评 价报告, 也是后期施工操作正常开展的保障。常见的岩土力学标 准试验主要包含以下几种 :第一地下水基本水质类型分析试验、 第二砂土颗粒分析定名试验、第三土质压缩性判断试验、第四测 定土层物理力学性质试验等。
3.4.2 原位测试
在矿山岩土工程勘察工作中,面对复杂的地形地质条件,原 位测试工作的开展, 需要选择合适的测试手段。借助测试手段的 优势, 做好各类信息和数据的分析和汇总工作。常用的测试手段 主要包含以下几种 :第一动力触探手段、第二静力触探手段、第 三标准贯入试验、第四载荷试验、第五旁压试验、第六十字板剪 切试验、第七波速测试、第八其他现场试验手段。
在原位测试过程中,需要注意以下几方面 :首先,在开展静 力触探试验的时候,需要使用到的设备是静力触探液压原装探 头和计算机设备。而计算机设备的主要作用就是对试验过程中 采集到的信息进行深入的分析和整理。其次, 在完成贯入标准试 验之后, 需要严格按照相关标准进行自由落体试验。为了保证试 验分析结果的准确性和规范性,需要提前做好空腔结构的清洗 与处理工作,以免空腔内的杂物降低试验结果的准确性。同时,为了保证复杂地形地质条件矿山岩土工程的施工质量,需要重 点监督落锤的速度,确保落锤频率在 20 次 /min。最后,在地基 勘察过程中, 为了获得相对理想的地基处理效果, 需要辅助以动 力触探试验分析,并对风化基层岩体指标数据分析工作的开展 予以高度重视,确保利用动力触探方法所获取的数据信息具有 较高的科学合理性。
4 复杂地形地质条件矿山岩土工程勘察工作中的常见问题
4.1 探测点间距和探测深度把握难度大
当地形地质条件相对复杂的时候,矿山岩土工程勘察工作 的开展存在着探测点间距和探测深度把握难度大的问题。首先, 部分勘察人员对于岩土性质的认识度有限,且工作态度不够严 谨,再加上地形地质条件过于复杂, 存在着大量的盐渍土和湿陷 性土, 勘察难度相对较高, 所以无法保证矿山岩土工程勘察工作 质量。其次,部分勘察人员在实际勘察工作中,无法对目标区域 的地质条件和地貌特征进行全面的分析,只是单纯地按照《岩土 工程勘察规范》(GB 50021—2001) 中的相关要求,进行勘探孔 的布设,并对勘探深度进行确定。而这,必然会导致矿山岩土工 程勘察工作存在着不全面、不到位以及不合理等问题, 甚至导致 了勘察结果与实际情况不相符的问题。最后, 部分勘察人员在实 际的勘察工作中, 经常在数据采集等方面出现失误, 或者受到自 身主观因素的影响较大,所以最终的矿山岩土工程施工质量也 必然会受到较大的影响。
4.2 无法保证地基均匀性与地震效应评价的准确性
在实际的矿山岩土工程施工建设中,地基的均匀性和地震 效应,可对整个矿山岩土工程的施工建设效果产生直接的影响。 所以, 必须要在实际的矿山岩土工程勘察工作中, 对地基均匀性 与地震效应进行准确的评价。但是,受到各种因素的影响,勘察 人员并不能应用科学的勘察评价方法,获得准确的信息和数据。 然而将会直接降低矿山岩土工程勘察工作质量,并对地震效应 的评价准确性产生直接的影响。
4.3 可参考资料不充足
一般情况下,地形地质条件越是复杂,勘察工作的开展就越 是需要大量的参考资料。但是,可参考数据资料的严重缺乏,也 是制约我国矿山岩土工程勘察水平进一步提升的关键因素。如 果勘察人员不能收集大量与工程项目有关的资料,或者在实际 勘察工程中无法对相关资料进行充分的参考,那么最终给出的 施工方案, 其科学性也会整体偏低。勘察成果与勘察质量达不到 工程项目的施工要求,也就无法为矿山岩土工程的施工建设提 供有力的支持。
5 复杂地形地质条件矿山岩土工程勘察水平的提高策略
5.1 对矿山岩土工程勘察技术进行创新
在复杂地形地质条件下,要想提高矿山岩土工程勘察工作 水平,需要做好勘察技术的创新与优化。首先,在勘察工作的开展过程中,勘察人员要在勘察区域选择一个固定钻孔点,并 利用钻机等钻探设备,进行深层土的钻探取样,按照相应的次 序提取不同土层的结构,然后再对土工样品进行测试,对不同 土层的分布与形成原因进行分析, 对土壤的组成结构进行研究。 其次,在钻探取样过程中,必须要做好钻探设备内壁的清洁工 作,避免在钻探取样过程中,对土工样品的原有结构和属性产 生破坏。最后,在钻探取样过程中,受到地形地质条件过于复 杂等因素的影响, 现场的土壤内部结构与属性具有一定复杂性。 只有保证土工样品采集的代表性,才能够保证勘察工作的准确 度,为后期施工作业的顺利开展打好基础。所以, 勘察人员应当 重复钻孔取样动作,采集多个土工样品,并从这些土工样品分 析结果中选取中间值。
5.2 对取样和勘探技术加以完善
在复杂地形地质条件下,要想提高矿山岩土工程勘察工作 水平,需要对取样和勘探技术加以完善。首先,在钻孔取样的过 程中,勘察人员需要对土工样品的构成成分进行重点检测,确 保了解工程现场土壤的土壤成分、土层形成时间以及形成原因、 土体密实度、粒径以及土体结构强度系数等内容。其次,在对土 工样品的构成成分进行检测的过程中,人和设备是影响样品检 测结果的主要因素。所以,为保证样品检测结果的准确性,需要 适当地增加检测操作的次数。通过大量的重复性检验操作提高 检测准确度。最后,针对同一批样品,要选择多种不同的检测方 法。并且,在对样品进行检测的过程中,勘察人员需要严格按照 国家给出的操作标准和要求进行检测。
5.3 对地下水勘察予以高度的重视
在复杂地形地质条件下,要想提高矿山岩土工程勘察工作 水平,需要对地下水勘察予以高度的重视。首先,对施工现场的 水文信息、地下水分布情况以及水文地质条件进行深入的分析, 并参照以往的地下水资源循环资料,制定出针对性的地下水勘 察方案。其次,在对地下水资源进行勘察的过程中,地表水与地 下水之间存在着互为转化的关系。所以, 调查人员需要对地表水 资源进行有效采集, 并对采集到的地表水进行深入分析, 了解地 表水的水质与属性成分。最后, 深层土壤中包含着一定量的循环 地下水资源。在矿山岩土工程勘察工作中, 勘察人员需要灵活借 助地下水钻探技术, 进行这些循环地下水资源的样品采集, 并对 地下水资源的循环动态特点以及分布情况予以重点观测。之后, 再进行地下水资源调查测量报告的编制,进一步分析地下水资 源的组成成分、循环动态以及分布特征。
在复杂地形地质条件下,地下水勘察技术的应用需要注意 以下几方面。首先,地下水最高水位处于不断的动态变化当中。 勘察区域的地下水最高水位也会随着时间的推移而发生一定的 变化。即便是勘察人员利用最先进的地下水勘察技术获得相对 准确的地下水最高水位,其实际的地下水最高水位还会发生相应的改变,所以地下水位最高水位的勘察价值非常有限。鉴于 此,勘察人员不仅要对地下水最高水位进行准确的测量, 还要将 测量结果与往年的地下水最高水位数据进行对比分析,然后以 此为基础对未来一段时间内地下水最高水位的变化规律进行估 算和预测。其次,我国地下水调查领域中,与地下水分层调查有 关的技术方法得到了持续优化,地下水的分布与循环的精度也 越来越高。鉴于此,在开展地下水调查工作的时候,可以对现有 的地下水分层调查技术进行优化应用。
5.4 提高勘察人员的地质测绘水平
在复杂地形地质条件下,要想提高矿山岩土工程勘察工作 水平, 需要提高勘察人员的地质测绘水平, 从根源上实现勘察工 作效率与工作质量的提高。首先,在矿山岩土工程勘察工作中, 地质测绘技术的应用最为广泛。提高勘察人员的地质测绘水平, 可以对矿山岩土工程勘察的结果产生直接的影响,让勘察人员 直接根据测绘结果进行相应地形环境的测绘,了解周围区域的 环境特征。其次,对施工现场进行取样分析工作,确保施工现场 完整的地形地貌特征可以得到真实的反馈。
5.5 完善矿山岩土工程的勘察方案
在复杂地形地质条件下,只有在正式开始施工之前,科学、 合理、规范地开展矿山岩土工程勘察工作, 才能全方位的掌握现 场及其周围的地质条件和水文信息,并以此为基础制定出相应 的工程施工方案, 为矿山岩土工程的施工打好基础。而要想提高 矿山岩土工程勘察工作水平,还需要完善相应的勘察方案。首 先,为了后续矿山岩土工程的施工提供准确的参考依据, 勘察单 位应当运用科学合理的勘察管理方法,对勘察方案中的各项要 素进行优化配置,确保勘察方案对后续工程施工的指导价值可 以得到充分发挥。其次,在制定勘察方案的时候,勘察人员不仅 要结合整个矿山岩土工程项目的实际情况,进行科学合理的分 析,还要尽可能多地收集各方面的数据资料, 然后结合这些数据 资料,对矿山岩土工程项目的层数、规模进行分析和评估,计算 出参数。这样, 就可以按照参数和施工标准制定出符合要求的矿 山岩土工程勘察方案。
6 结语
综上所述,地形地质条件越复杂,矿山岩土工程勘察方法的 合理选择与应用就越重要。但是,受到各种因素的影响,我国复 杂地形地质条件矿山岩土工程勘察过程中,还存在着各种各样 的问题。在这种情况下,只有对矿山岩土工程勘察技术进行创 新、对取样和勘探技术加以完善、对地下水勘察予以高度的重 视,并提高勘察人员的地质测绘水平, 才能够从整体上提高矿山 岩土工程勘察工作水平。
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