吳世滿，律文田

（廣東省建科建筑設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 廣州 510010）

1 概述

廣東地區(qū)侵入巖、火山巖和變質(zhì)巖均有分布，其中侵入巖廣泛發(fā)育，以粵中和粵東沿海地區(qū)最為集中，據(jù)統(tǒng)計(jì)，分布面積約60000km2，占全省陸地面積的三分之一，侵入巖的巖類較多，其中花崗巖類占絕大多數(shù)，其次為閃長(zhǎng)巖，其余巖類數(shù)量極少[1]。花崗巖為粒狀結(jié)晶質(zhì)巖石，花崗巖地區(qū)分布的孤石是一種比較常見的風(fēng)化現(xiàn)象，孤石又稱花崗巖風(fēng)化球，主要分布于殘積土層、全風(fēng)化和強(qiáng)風(fēng)化巖層中，直徑0.5～8.0m 不等?，F(xiàn)在普遍認(rèn)為，孤石是花崗巖在物理風(fēng)化與化學(xué)風(fēng)化共同作用下形成，主要與巖石節(jié)理、氣候、地形條件、水文條件等有關(guān)。由于孤石的存在，以及分布的不確定性，其性質(zhì)與周邊土體力學(xué)特性有著很大的差異，對(duì)花崗巖地區(qū)的工程建設(shè)造成了很大的影響。這使得在勘察階段摸清孤石的分布情況顯得尤為重要，本文主要對(duì)現(xiàn)在的勘察方法進(jìn)行探討，從而為設(shè)計(jì)和施工提供可靠的依據(jù)，減少不必要的風(fēng)險(xiǎn)。

2 花崗巖地區(qū)孤石常用勘察方法

2.1 鉆探方法

鉆探是目前最常用的勘察方法，通過(guò)鉆探取芯，可以直觀地了解巖層分布，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)取樣和原位測(cè)試手段，可以得到巖土層的物理力學(xué)指標(biāo)，評(píng)價(jià)各巖土層的性質(zhì)。在花崗巖地區(qū)進(jìn)行鉆探時(shí)，應(yīng)注重場(chǎng)地附近地質(zhì)資料的搜集工作、現(xiàn)場(chǎng)踏勘和工程地質(zhì)調(diào)繪工作，重點(diǎn)查看場(chǎng)地范圍及周邊的巖體出露情況，以及地表的風(fēng)化球體分布情況，做到心中有數(shù)。

野外鉆探時(shí)，應(yīng)針對(duì)性的采用合適的鉆探方法和鉆進(jìn)工藝來(lái)提高巖芯采取率，以便準(zhǔn)確判斷孤石分布情況，同時(shí)應(yīng)注意鉆探時(shí)漏水情況、查看巖芯有無(wú)裂隙，留意周邊鉆孔揭露巖層情況，進(jìn)行綜合判斷。現(xiàn)階段，比較常用的判別方法有：①巖層頂板標(biāo)高判別，充分利用相鄰鉆孔資料，對(duì)于巖面埋深明顯異常于周邊鉆孔的情況，要重點(diǎn)摸查，必要時(shí)加密鉆孔，查明是孤石還是基巖；②基巖風(fēng)化類比法，依據(jù)花崗巖的風(fēng)化規(guī)律（自上而下為殘積土層—全風(fēng)化層—強(qiáng)風(fēng)化層—中風(fēng)化層—微風(fēng)化層）進(jìn)行判別，鉆孔中有揭露孤石的位置，易造成某一層缺失，我們可以利用這一規(guī)律進(jìn)行初步判斷，進(jìn)而采取重點(diǎn)摸查的方法進(jìn)行確認(rèn)；③巖芯裂隙發(fā)育判別，在有孤石發(fā)育的地區(qū)，應(yīng)該采用合適的手段提高巖芯采取率，正常取上來(lái)的巖芯，即便是完整的巖芯中，也存在少量裂隙發(fā)育，而花崗巖孤石沒(méi)有裂隙發(fā)育，通過(guò)觀察巖芯的裂隙情況，可以進(jìn)行初步判斷。為了查明孤石的直徑、分布范圍，現(xiàn)階段主要采用加密布置鉆孔的方式來(lái)進(jìn)行探查，但在工期和成本方面投入加大，造成了不必要的浪費(fèi)，而且有的項(xiàng)目工期壓縮的很緊，對(duì)準(zhǔn)確地探查都造成了一定的影響。

2.2 物探方法

物探方法是地球物理勘探的簡(jiǎn)稱，它是通過(guò)研究和觀測(cè)各種地球物理場(chǎng)的變化來(lái)探測(cè)地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造等地質(zhì)條件。它是以勘查對(duì)象的物理性質(zhì)和數(shù)學(xué)理論為基礎(chǔ)，發(fā)現(xiàn)地球物理性質(zhì)差異，解釋和推測(cè)工程地質(zhì)勘察過(guò)程中問(wèn)題為主要任務(wù)的前沿地質(zhì)學(xué)科。目前，常用的物探手段有跨孔高密度電法、孔中雷達(dá)法、跨孔法電磁波CT法、探地雷達(dá)法等[2-6]。

跨孔高密度電法是以介質(zhì)電性差異為應(yīng)用基礎(chǔ)，通過(guò)花崗巖孤石與周圍土體存在明顯的電性差異來(lái)進(jìn)行判別。汪傳斌[2]在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，在孔間距10～15m 勘探效果良好，但在孔距20m 時(shí)偏差較大，間距30m時(shí)反演效果較差。

孔中雷達(dá)法是利用目標(biāo)體與周圍介質(zhì)的導(dǎo)電性、介電性的差異，通過(guò)超高頻短脈沖電磁波在電性界面上反射來(lái)進(jìn)行探測(cè)，采用鉆孔直接進(jìn)入地下深部，可有效避免地面干擾，并具有分辨率高的優(yōu)勢(shì)[4]。

跨孔法電磁波CT法，是利用無(wú)線電波在2個(gè)鉆孔分別發(fā)射和接收進(jìn)行探測(cè)，孤石吸收系數(shù)小，周圍土體吸收系數(shù)大，根據(jù)不同位置接收的場(chǎng)強(qiáng)的大小，來(lái)確定地下不同介質(zhì)的分布。對(duì)殘積層和全風(fēng)化層中的孤石，因其與周邊介質(zhì)有著明顯的差異，可以探測(cè)出較為清晰的物理邊界，但是對(duì)于強(qiáng)風(fēng)化巖中存在的孤石，空間位置的確定精度較低，同時(shí)也會(huì)受到周圍環(huán)境的影響。

探地雷達(dá)法，利用一個(gè)發(fā)射高頻寬頻帶電電磁波，另一個(gè)天線接收來(lái)自地下介質(zhì)界面的反射波。電磁波在介質(zhì)中傳播，其路徑、電磁場(chǎng)強(qiáng)度與波形將隨所通過(guò)介質(zhì)的電性質(zhì)及幾何形態(tài)而變化，工作頻率高，在地質(zhì)介質(zhì)中以位移電流為主，速度基本上由介質(zhì)的介電性質(zhì)決定，根據(jù)探地雷達(dá)反射波組波形與強(qiáng)度特征，通過(guò)同相軸等的追蹤，推斷孤石的空間位置。但在實(shí)際探測(cè)時(shí)，由于巖土的不均勻性，獲得的圖像實(shí)際要比理論復(fù)雜得多，同時(shí)會(huì)受到周圍環(huán)境的影響，需要豐富的經(jīng)驗(yàn)積累，以提高判別的準(zhǔn)確性。

由于組成地殼的不同巖層介質(zhì)往往在密度、彈性、導(dǎo)電性、磁性、放射性以及導(dǎo)熱性等方面存在差異，這些差異將引起相應(yīng)的地球物理場(chǎng)的局部變化。通過(guò)量測(cè)這些物理場(chǎng)的分布和變化特征，結(jié)合已知地質(zhì)資料進(jìn)行分析研究，就可以達(dá)到推斷地質(zhì)性狀的目的。該方法兼有勘探與試驗(yàn)兩種功能，和鉆探相比，具有設(shè)備輕便、成本低、效率高、工作空間廣等優(yōu)點(diǎn)。但由于不能取樣，不能直接觀察，故多與鉆探配合使用。

2.3 綜合方法

花崗巖場(chǎng)地孤石的分布比較復(fù)雜，目前單一手段很難準(zhǔn)確摸查清楚其大小、位置等情況，即便可以摸查也會(huì)對(duì)工期和成本造成很大的浪費(fèi)。此部分工作宜采用多種手段結(jié)合的方式，比如工程地質(zhì)調(diào)繪、機(jī)械鉆探和物探手段相結(jié)合；先行搜集擬建場(chǎng)地的區(qū)域地質(zhì)資料，或者周邊的地質(zhì)資料，做到心中有數(shù)，然后進(jìn)行鉆探，并在鉆孔揭露孤石的位置輔以物探手段，通過(guò)鉆探和物探結(jié)果對(duì)比，找到合適的物探方法，同時(shí)鉆探揭示的情況也可以輔助物探成果的解讀，既可以提高物探判斷的準(zhǔn)確性，也可以減少現(xiàn)場(chǎng)鉆探工作量，節(jié)約成本和工期。

3 結(jié)語(yǔ)

目前孤石的探測(cè)手段和方法很多，但不同地區(qū)的巖土性質(zhì)有差異，不同的周邊環(huán)境都對(duì)探測(cè)精度產(chǎn)生影響。由于孤石分布的隨機(jī)性和區(qū)域性特點(diǎn)，在花崗巖地區(qū)進(jìn)行勘察時(shí)，既要按照既有規(guī)范執(zhí)行，又要根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況，通過(guò)合理選用多種勘察手段相結(jié)合的方式，以摸清花崗巖地區(qū)孤石的空間分布，以達(dá)到指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工的目的。

孤石作為花崗巖地區(qū)的不良地質(zhì)作用，對(duì)其地質(zhì)成因、埋藏深度、大小、垂直和水平分布特征、探測(cè)方法等研究，對(duì)工程建設(shè)具有重要的意義。