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1、岩溶地区的岩土工程勘测1岩溶区特高压线路勘测实施要点及意义岩溶区特高压输电线路勘测是比拟复杂的岩土工程勘 测。它主要包括前期筹划、勘测过程实施及成果整理等。1.1 前期筹划1.1.1 地质图的准备外业勘测前应沿线区域地质图, 并将线路路径投影至地质图上（如图1）,并翻阅所在区域的 地质志，在外业前对沿线地层情况有个较全面的了解和前瞻。 工程资料在外业前应附近工程资料，并从附 近工程中概略地了解沿线的岩溶发育情况，以及岩溶重点发 育地段。同时应本工程的前期资料，前期资料是工程重 要的参考，对本阶段工作重点有重要的启示作用。仪 器设备的准备岩溶地区由于基岩面起伏不平，以及下部存在 隐伏溶洞的可能性
2、，除了采用一般手段，还应配备一些特殊 设备手段，如在溪洛渡一浙西800kV特高压直流输电线路 工程中加配了 PulseEKKOPRO地质雷达、静力触探、BER 2571BV型接地电阻仪等设备。1. 1. 4编制实施方案在外业之 前，应根据附近工程资料及前期资料，线路区域地质情况， 结合设计定位手册，编制岩土工程勘测大纲，为后续外业工 作的开展提供指导。1.2 勘测过程实施1.2.1 地质调查地质调查在岩溶地区勘测具有举足轻重 的作用，在特高压输电线路涉及的勘测规范中均强调了岩溶 地区地质调查的重要性。在溪洛渡一浙西土800kV特高压直 流输电线路工程施工图勘测中对岩溶地区主要围绕塔基 5010
3、0m范围内开展地层岩性调查、地质灾害排查，调查岩 溶分布情况;在塔基周围30m范围内开展地质填图。地质调 查往往能对塔基附近的岩溶发育情况有一个初判，可以通过 附近居民问询、目测等方式初步调查附近溶洞、天坑、地下 暗河、溶沟、溶槽、危岩、土洞等发育情况，可以初步避让 一些影响塔基稳定的岩溶强烈发育区及地质灾害危险区。地 质调查是其他勘测手段的先行利器。1.2.2 地质勘探岩溶地区与碎屑岩地区相比，地貌形态 及岩土组合特征有着其明显的差异性，由于碳酸岩具有可溶 性，形成的岩溶形态千奇百怪，石芽、溶沟、溶洞等地貌形 态随处可见，形成独具风格的喀斯特地貌。与一般岩石相比, 岩溶地区土岩接触面相对变化
4、较大，覆盖层厚度可能在一米 之内就可能有很大的差异。地质勘探在特高压输电线路中是 最直观的勘测手段，鉴于岩溶地区基岩起伏面较大，在勘测 过程中应综合分析，切忌以点代面。在具体勘测实施过程中 勘探手段应具有多样性。以溪洛渡一浙西800kV特高压直流输电线路工程施工 图勘测为例，本工程本次采用逐基逐腿勘探的原那么，一般在 每个塔腿上布置一个勘探点。在灰岩、白云质灰岩等碳酸盐 地区，溶沟、溶槽发育地段，局部塔腿布置有23个勘探 点，以较准确的探查塔基岩溶形态。主要采用了机钻、坑探、 麻花钻、静力触探等。沿线塔位主要位于山顶、山坡，第四 系覆盖层一般为0. 53. 0m,局部8m,当覆盖层在1.0m以
5、 内宜采用坑探，覆盖层在1.05. 0m宜采用麻花钻，土层相 对较厚时（5m） 一般考虑用静力触探或机钻。机钻孔主要在 沿线分段布置，同时考虑在覆盖层较厚地段、岩溶发育地段 及地质雷达异常地段布置机钻孔。1.2.3 工程物探工程物探手段可以探查岩溶异常带，为 在岩土工程勘测过程中的疑问地带提供了有效的佐证。在岩 溶地区，特别是山区的岩溶地区，地质雷达探测或度电 法是岩土工程勘测的重要辅助手段。在溪洛渡一浙西土 800kV特高压直流输电线路工程施工图勘测过程中，用地质 雷达探测了 T1468、T1487等塔位的岩溶分布区（如图2）,为 塔位避让岩溶强烈发育地段提供了有利佐证。1.2.4 岩土测试
6、在特高压岩溶地区岩土工程勘测过程中 一般宜选取至少1/3的勘探点开展岩土分析测试。勘测过程 中野外的岩土试验主要有：用静力触探仪测试土层的比贯入 阻力（Ps）；在钻探过程中对土层开展标准贯入试验；对岩体 开展点荷载试验、现场剪切试验等，室内应对机钻或坑探采 取的岩土试样分别开展土工试验、岩石物理力学试验、土壤 腐蚀性分析等。并分别对各类试验成果开展分层分组统计分 析，充足的岩土测试数据是合理判别岩土物理力学指标的重 要依据。1.3 勘测成果整理应根据地质调查、钻探、岩土试验、野外描述鉴定，结 合地方经验开展岩土分类及综合确定岩土体的物理力学指 标。在岩溶较发育地段宜绘制岩溶平面分布图并附有相关
7、物 探成果图；土层分布不均的溶沟、溶槽地段，电阻率应分别 根据沿沟槽及垂直沟槽电阻率测试结果开展综合取值，同时 宜绘制工程地质平面图。在勘测成果中各塔基应分别附有相 应的地形地貌描述、照片、相应勘测手段的勘探测试成果、 岩土分层及物理力学指标、不良地质发育情况等。勘测成果 应反映塔位附近溶洞、土洞发育情况，塔基是否为土岩组合 地基，塔位土层是否为红粘土，塔位附近是否存在危岩等不 良地质作用，以及地下水特征，并对构造提出相关的防治建 议。2岩溶区特高压输电线路勘测应注意的问题岩溶区特高压输电线路岩土工程勘测涉及相关岩土工 程问题较多，可采用相应的勘测手段及测试加以恰当解决。 下面主要介绍岩溶区勘
8、测过程中两个普遍存在的重要问题: 岩溶稳定性评判、空区上方地基承载力确定。2. 1岩溶稳定性评判在岩溶勘测过程中，岩溶发育程度以及溶洞洞穴稳定性 是其重中之重，其关系到塔基的稳定性，以及电力线路的安 全运行。在勘测现场应充分调查及运用相应勘测手段判别岩 溶发育情况，及时避开岩溶不稳定区。定性评判根据 相关规范要求，结合现场勘测判别场地是否属于不宜立塔地 段或不考虑岩溶对塔位影响地段，当不符合不考虑岩溶不利 影响的塔位，应开展进一步的塔基稳定性分析。有经验的地 方可以采用类比法或经验比拟法开展定性判别。3. 1.2定量评判目前定量判别主要采用按经验公式对溶 洞顶板的稳定性开展验算。根据文献7,当
9、岩溶顶板为中 厚层或薄层、裂隙发育、易风化的岩层时，顶板有坍塌可能 的溶洞，顶板平安厚度可采用溶洞顶板坍塌自行填塞洞体所 需厚度开展计算。所需塌落高度H按下式计算：式中：H0为塌 落前洞体最大高度;K为岩石松散系数。当顶板岩层较完整, 强度较高，层厚，而且顶板厚度和裂隙切割情况，可根 据情况分别按悬臂梁、简支梁、两端固定梁等模型开展计算 验算。上覆顶板岩层最小厚度H验算公式如下：式中：M为根 据模型得出的计算弯矩;b为梁板的宽度；。为岩体计算抗弯 强度;fs为支座处剪力；S为岩体计算抗剪强度。根据现场的 工程地质调查及勘测，应用以上公式计算岩体平安厚度再乘 以适量的平安系数Ks,即可与实际岩体
10、顶板厚度做比照，确 定地基的稳定性。4. 2岩溶及空区上方地基承载力确定岩溶及空区上方地基极限承载力及稳定性问题是一个 比拟复杂的课题。目前已有不少学者做过理论分析及模拟实 验研究，得出了相应的相关经验公式或修正系数，但工程界 尚未提出成熟的岩溶及空区上方地基极限承载力的理论计 算方法。2. 2.1天然地基承载力与相关因素的关系杨宜章采用考 虑地基两侧包含对数螺旋线型剪切区时对应的破坏模式，建 立地基极限承载力比与空洞顶板厚度及空洞大小关系（见图 3、图4）。可以看出，随着r/B的增加，地基极限承载力比 呈减小趋势，而且，其减小趋势随着r/B的增加而减小。图 中也可反映出，H/B越大，其地基极
11、限承载力比也越大。地 基宽度、空洞大小、空洞顶板厚度等对地基承载力有重要影 响，随着空洞半径减小、顶板厚度增加，地基承载力增加, 地基承载力比逐渐接近于1,即趋向于空洞对承载力无影响 的范围。地基岩土体强度参数粘聚力和内摩擦角对地基承载力 影响明显，在空洞与地基几何条件不变的情况下，地基承载 力随粘聚力的增加呈近似线性增加；而内摩擦角影响破坏形 态，内摩擦角增加，承载力增加明显。岩体自重对空洞上方 的条形根底地基承载力的影响不显著。由其成果可知，当H/B 足够大（相对一定洞跨）时，溶洞上方的地基承载力比接近1, 可近似采用常规的无空洞时的承载力计算公式开展承载力 计算；否那么应开展折减计算，其
12、天然地基的承载力修正系数 可参照文献8相关成果。桩基地基承载力与相关因素的关系当桩基下存在 空洞时，空洞高度对桩的极限承载力结果影响不大，一般是 略有减小，如果取qu=L8MPa,那么空洞高度在0. 53. Od内 变化时，桩的极限承载力的误差在2. 37%之内；在考虑空洞影 响的情况下，桩基承载力随洞跨增大而减小；桩基承载力随 顶板厚度增加而增加，直到逐渐接近不考虑空洞的影响。由 此可知，当采空区上部塔位根底下有足够厚度的顶板时可不 考虑空洞对地基承载力的影响；当需考虑空洞对承载力的影 响时可根据实际情况结合相关经验系数对塔基开展综合承 载力取值。3结论（1）岩溶区特高压线路勘测是相对复杂的
13、岩土工程勘测 应根据相关规范要求开展提前谋划，确定有效的勘测实施方 案。（2）岩溶区岩土工程勘测前，应附近相关区域地质 及工程资料，对沿线岩溶情况开展初判；现场采用地质调查 为主，采取必要的地质勘探、物探及适当的原位测试工作， 并采集适量的岩土试样开展物理力学分析。（3）在岩土工程 勘测成果中岩溶场地应反映塔位附近溶洞、土洞发育情况, 塔基是否为土岩组合地基，塔位土层是否为红粘土，塔位附 近是否存在危岩等不良地质作用，以及地下水特征，并对构 造提出相关的防治建议。（4）在岩土工程勘测前期应判别场地是否属于不宜立塔 地段或不考虑岩溶对塔位影响地段。当塔位属于不宜立塔地 段时应尽量避让；当塔位不符合不考虑岩溶不利影响的塔位 时，应开展进一步的塔基稳定性分析，可采用定性或定量的 方法开展评判。（5）当塔基根底下部有足够厚度的顶板时可 不考虑空洞对地基承载力的影响；当需考虑空洞对承载力的 影响时，可根据实际情况，结合已有的相关经验系数对塔基 开展综合承载力取值。