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岩土工程勘察技术在矿区的应用

364 2020-06-19 11:14:49

  

摘要:广东南粤地区金属矿区的地质情况复杂,存在着很多不确定性和隐蔽性,这都给岩土勘察工作增加很大的困难。本文以金属矿区的工程勘察为实例,根据当地地质特点及岩溶发育情况,对当地工程项目的岩溶勘察方法、工作内容进行分析和归纳,说明运用这些勘查方法是适合的。

关键词:金属矿区 ;岩土工程勘察


1  工程概况

  拟建的惠州某项目位于惠州东部地区金属铌钽矿采石场区域,项目规划设计12层厂区办公楼1栋,1层厂房2栋。本项目工程重要性等级为二级,地基复杂程度等级为二级,场地复杂程度等级为一级,本项目岩土工程勘察等级为甲级。

2  工程地质条件

2.1  地层岩性

  根据钻探揭露,场地内揭露地层为杂填土(Qml)、耕植层(Qpd)、第四系冲洪积层(Qal+pl)、下伏基岩为为测水组大理岩(C1dc)。各岩、土层特征分述如下 :(1)杂填土 :灰黄色、灰色,主要由建筑垃圾混少许碎石、粉质粘土堆填,未完成自重固结,结构松散。(2)耕植层 :灰黄色、灰色,主要由粉质粘土及细砂组成,含植物根系,湿,结构疏松。(3)第四系冲洪积层。(4)测水组大理岩 :灰白色、灰色、浅红色,变晶结构,块状构造,闭合裂隙不发育,岩芯呈短柱 ~ 柱状,柱长0cm~60cm,岩质硬脆,锤击声脆。同时在断裂带和岩脉岩层中掺杂多种金属铌钽矿。

2.2  金属矿区岩溶发育概况

  拟建场地下伏基岩为大理岩,岩面起伏较大,浅部溶洞发育,破坏了岩体的完整性。本次场地内 68 个钻孔中有15 孔揭露有溶洞,其中 9 个钻孔见单层溶洞,6 个钻孔见多层溶洞。溶洞能见率为 22.1%,线岩溶率为 31.8%,浅部岩溶较发育。

3  金属矿区勘察方法的应用

3.1  工程地质测绘

  金属矿区地质测绘的范围,应根据项目的占地面积按比例扩大,同时需结合场地建设项目的工程特点、设计要求以及建设项目对场地地质和岩土地基要求而定。在可研阶段和初步设计阶段,测绘的范围在较初期设计阶段,测绘的范围较大而比例尺较小,而后期的施工图设计阶段,测绘范围则主要在建设场地内较小范围,比例尺则相对较大。重点研究内容是 :

  3.1.1 岩土层的性质

  场地内大理岩可溶岩与非可溶岩组、含水层和隔水层组及相互之间的接触关系它们之间的接触关系 ;上覆第四系覆盖土层的成因类型、分布空间状态及其场地内工程地质特性。

  3.1.2 区域内工程地质构造

  场地区域的工程地质构造特征,尤其是区域断裂带的位置、规模、性质,分析工程地质构造内主要节理裂隙的结构特点模型及其与地下水和可溶岩发育的关系。岩溶发育程度与不同地质构造的位置关系及差异性。新构造运动上升和下降与岩溶发育之间密切关系。

  3.1.3 地形地貌特点

  根据区域卫星图可分析判别地表水文网的分布特点、区域整体和局部侵蚀基准面空间位置分布情况,地面坡度和地形高差等高线表示。

  3.1.4 岩溶地下水

  需查明地下水动力条件、潜蚀作用,地表水与地下水联系,预测土洞和塌陷的发生、发展时,可进行流速、流向测定和水位、水质的长期观测。地下水在岩土的裂隙或土壤的空隙中流动快慢,因此,它的机械冲刷能力较小。

  3.1.5 岩溶形态

  地下岩溶的位置、大小、类型、分布规律、充填情况、成因,及可溶岩与地下水和地表水的位置关系和潜蚀作用。

3.2 工程地质钻探

  拟建项目工程场地或附近周边存在对工程安全有影响,工程地质钻探的目的是为了查明场地下伏基岩埋藏位置和基岩面起伏情况,岩溶的发育程度和岩溶位置分布,可溶岩的埋藏深度、动态变化、地下水动力活动等。地质钻探过程中,尤其是较大溶洞区域,特别主要掉钻、卡钻和坍塌的钻探事故,施工前应进行必要的处理措施,同时应做好现场钻探记录,真实反应钻探过程中情况。借助测绘和物探手段发现局部异常位置,应通过钻探揭露验证地下岩溶情况。同时对地质勘探点的布孔位置及间距也要注意以下两点 :

  (1)地质钻探点的密度除满足场地内岩土过程勘察规范的技术要求外,还应当对局部某些特殊地段进行加密勘探和物探手段,查明地下岩溶分布情况和大小,为下一步的处理方案提供可靠的前期资料,如地面塌陷、地下水位降低和消失地段 ;地下水活动影响范围和强烈的地段 ;可溶性岩层与非岩溶性岩层位置关系和接触关系 ;上覆土和软弱土层分布厚度和范围不均匀的地段 ;各种物探手段发现异常或基础下有溶洞、土洞等分布的地段等。

  (2)钻探点的深度应按建设项目的特点和规范要求确定外,还应适当考虑不利条件下,场地内可溶岩继续发育影响工程可能性,同时应满足一定的安全系数的要求。根据地基基础设计规范确定场地基础下溶洞钻探深度,一般应进入完整基岩 3m~5m 或 3 倍的基础宽度,针对特别重要或使用年限超过 50 年对重要建筑物基础还应当加深。根据钻探施工的情况对局部钻探数进行物探异常钻孔进行加密,其深度应钻入局部异常带以下适当位置。

3.3 金属矿区工程物探

  在金属矿区的岩溶场地进行地球物理探测,可采用的方法很多,包括地质雷达、声波透视、高精度磁法、高密度多极电法勘探、重力勘探、浅层地震等。如一种物探手段无法满足探测技术要求,可根据物探设备的特性和精度,采用多种方法相结合的,可获得较好的探测效果,必须注意各种方法的使用条件以及具体项目场地的工程地质、水文地质条件。

4 结论

  通过上述岩土工程勘察方法查明金属矿区可溶岩对场地安全和地基稳定的影响程度,同时根据岩溶化发育规律分析判别有,场地内各种可溶岩的分布空间状态和规模、密度规律,查清可溶岩顶板的位置和上覆土的厚度和土体力学性质,以及地下水动力特性和影响范围等,并根据上述方法分析和判别建设工程场地的适宜性和地基基础的稳定性作出准确的分析评价。


参考文献

[1]岩土工程勘察规范 [M]. 北京:中国建筑工业出版社,2009 版 .