摘要：近年来，我国的水利工程建设有了很大进展，在水利工程施工的过程中，为了查明水利工程卵砾石层的工程地质特性，根据卵砾石层结构松散、物理力学性质均匀性较差等特点，提出“第一步地质条件分析，第二步勘察验证”的勘察方法。从收集资料内业分析开始，采用地质测绘、物探、动力触探试验勘察、其他现场测试、室内试验的工作路径，既可实现高效勘察，又可有效解决工程问题。工程实例表明，在选择直接有效的勘察方法的基础上，结合室内外试验成果，采取多种方法相互印证水利工程卵砾石的物理力学特性，为设计提供准确的地基分层及力学参数。工程建成以来的安全运行验证了该方法是有效可行的。
关键词：卵砾石；勘察方法；密实状态；力学特性
引言
河床覆盖层的卵砾石层采用常规钻探方法很难采取原状试样，难以根据岩芯直观分析。在工程地质分析中应考虑各勘察手段所得出的成果，结合室内外试验成果，相互验证综合分析得出合理可靠的结果。
1水利工程出现渗漏问题的原因
水利工程与其他工程相比，具有更高的稳定性，并且能够抵御一定地震灾害，在修建过程和应用过程中，人员应该重点关注水利工程的渗漏问题，如果不能做好防渗措施，将会使得施工单位遭受巨大的经济损失，同时会使整个水利工程建设项目出现严重的质量问题，威胁周边居民的生命安全。
水利工程出现渗漏问题主要包括以下几个原因：1.施工因素。水利工程从设计、到招投标阶段到施工阶段都会耗费大量的人力、物力和财力，施工所占的比重较大，施工质量与施工技术、工程设备、人员技术水平紧密相连，在施工环节中，施工缝等是水利工程容易发生渗漏的地方，如果人员不能选择合适的工艺和施工力量，那么水利工程就很难达到技术要求，并且经常发生渗漏问题。2.环境因素。外部环境因素是水利工程能够出现渗漏问题的另一个主要原因。如果大面积的降水，将会使得该地区遭受雨水的冲刷，如果不能及时排放雨水，将会导致渗水问题的出现，尤其是当地下水侵蚀地表建筑时，而又不能及时排放水量，将会使得水利工程施工过程中出现严重的渗漏现象。
除了以上两点，最直接的渗漏原因就是内因：地质条件——地基土各地层渗透条件。工程中渗透性较强的岩土就非砂层、卵砾石层莫属了，而其渗透性与其密实程度、颗粒组成及颗粒间充填物质性状等因素息息相关，松散与密实的卵砾石层的渗透性差距是很大的，所以勘察中查明卵砾石层的工程特性就是重中之重了。
2勘察方法与应用
2.1勘察方法
河床覆盖层砂卵砾石的勘察同样可以遵循“第一步地质条件分析，第二步勘察验证”的勘察思路，采用地质测绘→物探→轻型动力触探试验勘察→重型（或超重型）动力触探试验勘察→其他现场测试→室内试验的工作路径。
（1）地质测绘。一般认为覆盖层分布区地质测绘作用不大。其实不然，覆盖层分布区的微地貌单元就是重要信息，不同的微地貌单元往往控制着不同的土层结构。需要了解下伏基岩时，可以采用扩大范围的地质测绘，通过地质构造分析获得相关信息。基岩分布的山区地质测绘容易找出测区地形地貌差异，第四系覆盖面广的平原地区，即使地貌差异不明显，也可以通过地形差异找到地貌差异。
（2）物探方法。根据覆盖层探测对象的埋深及周围介质的物性差异，结合地形、地质条件及探测任务目的和要求，合理选用物探方法进行全面探测。在覆盖层厚度小于50m的地层中可以选用高密度电法、声波测速法、探地雷达法、电测深、地震反射波、地震折射等探测方法。
（3）试验。为了解土体的密度、颗粒级配、承载力、抗剪强度、变形模量等指标，一般从钻孔取样，浅层辅以坑探取样，以室内试验为主，根据工程的重要性和覆盖层的结构进行必要的现场原位荷载试验，对深部土体难以采取原状试样进行室内试验时，可采用标准贯入试验或重型（超重型）动力触探试验间接确定地层承载力。针对卵砾石层，可采用连续重型（超重型）动力触探试验查明地层的密实度，确定承载力，此方法在广东北江飞来峡水利枢纽（国家优秀勘察银质奖）、广东北江白石窑水电站（水利部优秀勘测银质奖）等项目得到很好的应用。
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2.2原位试验及勘察
针对卵砾石层的原位试验一般分为重型（超重型）动力触探试验勘察和轻型动力触探试验勘察，前者主要有（机）钻探和井探，后者主要指坑探、槽探和人力钻探（洛阳铲等）。卵砾石层不易采取原状试样，所以工程现场钻探过程中的原位测试试验是我们认识和验证卵砾石层工程特性非常重要的手段，一定要提高对原位试验的重视程度。
一般工程勘察都要采用重型动力触探试验勘察，其中（机）钻探是最为常用的勘察方法，也是一般项目必选的方法。由于砂卵砾石结构松散，钻进过程中孔壁容易失稳，因此钻孔护壁是顺利钻进的关键，常规钻进固壁常采用跟进套管的方法。对砂卵砾石粒径不大的地层，可凭借外力砸管跟进。对取芯要求很高时，可根据地层组成、埋深厚度选择使用双管或三管钻具回转钻进、SM植物胶回转钻进。
2.3试验
为了解土体的密度、颗粒级配、承载力、抗剪强度、变形模量等指标，一般从钻孔取样，浅层辅以坑探取样，以室内试验为主。根据卵砾石层的室内试验数据，再结合现场动力触探等原位测试试验成果，对卵砾石层的工程特性会有更加深刻的认知。
3实例
某工程勘察的首要任务是查明河床深厚覆盖层的分层及其物理力学特性，为此本工程采用了多种勘察方法，有针对性地进行了现场和室内试验工作，主要采用了地震法、钻探（植物胶钻探）、物探声波测试及连续性重型动力触探试验等外业工作。
河床覆盖层为冲积的砂卵砾石层，为研究河床砂砾石层的原状特性，尝试进行植物胶取样而未奏效，原因是砂卵砾石层常有大于200mm的漂石分布。因此在加强现场和室内筛分试验的基础上，基于对工程设计意图的深入理解——河床覆盖层的力学（性质）分层是坝基处理设计的直接依据，安排大量连续动力触探试验，并进行钻孔声波测试，获得较为充分而且相对直观的力学（性质）分层资料，取得了较好的效果。
根据现场探坑实测的表层砂砾石天然密度和室内筛分试验成果，在坑深0.00～2.00m、2.00～4.00m、4.00～5.00m现场取样，室内配制了3种级配（等量替代级配）6个不同密度（松散和密实）的砂砾石试样，进行室内试验，进一步分析河床砂卵砾石的物理力学特性。①砂砾石（0.00～5.00m），根据现场和室内试验，小于2mm的砂粒含量50%～57%，平均含量为52.57%，平均粒径为0.44mm，粒径大于20mm卵石含量平均达27.07%。②砂卵砾石（5.00m～基岩），分层厚度4.3～16.0m，根据钻孔岩芯和钻进过程分析，此层分布有大于200mm的漂石，底部的砂卵砾石附有少量的黄泥，有数层厚度0.2～1.0m不等的细砂夹层，夹层中含少量粒径小于50mm的砾石，各钻孔中夹层均不连续，据此分析均为透镜体状，对地基的抗滑稳定影响不大。此层的卵砾石含量较上部多，粒径增大。
钻孔声波测试成果分析。根据钻孔声波测试结果，上部砂砾石（0.00～4.30m）的剪切波速vs为105～245m/s；下部砂卵砾石（4.30m～基岩）的剪切波速vs一般为335～435m/s，局部为265～275m/s。根据相关规范和地质手册规定，当vs≤150m/s时，为松散的砂砾石；250m/s≥vs＞150m/s时，为稍密的砂砾石；500m/s≥vs＞250m/s时，为中密—密实的砂砾石、卵砾石。据此分析，0.00～4.30m为松散—稍密的砂砾石层；4.30m～基岩为中密—密实的砂卵石层。
4结语
综上所述，根据水利工程卵砾石层的特点，抓住影响工程的关键地质条件，以“第一步地质条件分析，第二步勘察验证”的勘察思路，合理优化勘察方法，可以减少遗漏重点工程地质缺陷的几率，获取相对准确的岩土参数，实现高效勘察。
参考文献：
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[2]常士骠，张苏民．工程地质手册（第四版）［M］．北京：中国建筑工业出版社，2007：171．
[3]李宁新．工程地质勘察学若干理论问题探讨［J］．人民珠江，2005（4）：15－17．
论文作者:王妍
论文发表刊物:《基层建设》2019年第32期
论文发表时间:2020/4/7
标签：砾石论文; 砂砾论文; 方法论文; 地质论文; 水利工程论文; 钻孔论文; 密实论文; 《基层建设》2019年第32期论文;