综合勘察与分析方法在铁路勘察中的应用

张 健

中铁第六勘察设计院集团有限公司 天津 300000

1 前言

近年来，铁路建设飞速发展，工程地质勘察在其中发挥着重要的作用，特别是近几年客运专线铁路及铁路路网配套建设中的长大干线，具有线路经过的地域广，工程类型多，地质条件多变等特征。铁路工程路桥穿山越岭，地形地质条件十分复杂，工程地质勘察难度较大。

本文以新建渝昆高铁、改建焦柳线等铁路地质勘察项目为例，阐述综合勘察与分析方法的应用。利用卫星影像和航空摄影图像地质解释使得地质调查更具有针对性，地质图件更加美观、直观；利用先进的工程物探方法，可快捷、有效地推测工程地质条件，成为工程地质勘察中不可缺少的重要手段；钻探及原位测试设备的更新也使其应用领域不断拓展；多种勘察手段和分析方法的相互对比、综合应用，达到提高地质勘察资料质量的目的，取得了最佳勘察效果，也使不良地质和特殊岩土的勘察取得了新的进展。

2 综合勘察方法

在铁路工程地质勘察中，采用综合勘察方法主要包括遥感图像地质解释、工程地质调绘、物探、钻探、原位测试、室内试验等，根据不同的地形地质条件、工作阶段、工程类型等选取适合的勘察方法相结合，使取得的地质资料相互验证、取长补短，实现以最少的勘探工作量达到最佳的勘察效果。

2.1 遥感图像地质解释

遥感图像地质解释是通过多种手段和方法，对遥感图像地质信息识别、分析、判断，达到识别地区和场地地质条件的过程。通过对卫星影像和航空摄影图像地质解释，能够对建设区进行宏观分析，指导地质勘察的重点及方向，提高了大面积地质调绘的质量，尤其在一些特殊困难地段，如地形地质条件复杂的长大干线、山岭隧道等，具有十分明显的优势。例如，新建重庆至昆明高速铁路那寨菁隧道工程通过地区地形困难，越岭地区有两个复杂的地质构造褶皱带，仅在地面进行大面积地质调绘，地质工作深度、广度不够，为做好大范围越岭隧道方案比选工作，采用遥感图像地质解释与地质调绘方法相结合，引导地质调绘的重点及方向，取得了较好的效果。

2.2 工程地质调绘

工程地质调绘是铁路地质勘察中非常重要的环节之一，经过对工程影响范围内的地貌形态、地层岩性及其工程特征、地质构造、水文地质情况、不良地质现象、特殊岩土等地质要素充分的地质调绘，能够为合理、有效地布置工程勘探及测试等工作指明方向，为线路方案比选和工程设计提供依据。例如，雷山空铁旅游示范线为调查并评价阳苟滑坡对线路方案的影响，调查范围包括整个滑坡影响范围，做到“上山到顶、下山到沟”，详细调查了滑坡影响范围内的工程地质与水文地质条件，为后续合理布置勘探点与物探测线提供依据，并将地质调绘贯穿于整个勘测阶段的全过程。

2.3 物探

物探方法是解决铁路工程地质勘察中工程地质、水文地质问题的一种物理勘探方法，具有方便、快捷、成本低等优势，合理选择和使用物探方法，能够显著提高勘探工作质量、降低勘察成本。在综合勘察方法应用中，为了克服单一物探方法的条件性、多解性、地区性，物探应与地质工作紧密结合，相互印证与补充，以取得更好的勘探效果。在铁路工程地质勘察中主要运用到的物探方法有直流电法、电磁波法、弹性波法、磁法、测井等。例如，新建重庆至昆明高速铁路待补隧道工程勘察中，采用了电磁波法中的天然场地大地电磁法，共完成测线5730m，用于探查待补隧道的复杂地形条件下的岩溶、断层和地层的接触关系等；采用弹性波法中的地震折射波法，共完成测线长度780m，用于探查断层构造和岩性界线的平面位置，探测第四系覆盖层、风化层和不良地质体的厚度与连续特征，测定岩体的纵波速度，用于划分隧道围岩级别等；采用测井法，共计1550.3m/12孔，包括声速测井、自然电位、电阻率测井、放射性测井、井温测量、井斜测量，主要为了评价岩土层及围岩的含水性、渗透性分析、评价围岩基本分级等。

2.4 钻探

钻探是地质勘探中最常用、最普遍的重要手段，在地面露头较少、岩性变化较大或地质构造复杂的地方，仅靠地面观测往往不能弄清地质情况，通过钻探取芯可直观地确定地层岩性、判别地质构造、查找地下水位等，并可以采取岩土水试样，在钻孔中做各种水文地质试验和物探试验等。

2.5 原位测试

原位测试可以避免取样过程中应力释放的影响，获取不扰动土样的有关工程力学参数。例如，在软土地区工程地质勘察中，经常利用静力触探试验、十字板剪切试验或标准贯入试验等；判定场地碎石土的密实程度常采用动力触探试验；确定场地土的动力参数可采用波速测试试验等其他现场试验。

2.6 土工试验

室内土工试验是岩土勘探工程的一个非常重要的组成部分，是测定土的物理、力学、化学和其他工程性质的主要方法。经过试验可以揭示土的特征，进行土类定名和土层划分，获取工程勘察和设计中需要的物理力学参数。由于岩、土层的不均匀性，数据处理宜根据岩土参数平均值、范围值、标准值、变异系数及工程地质条件综合分析提供岩土参数。土工试验结果的准确性和可靠性直接影响着工程质量的安全性。

3 综合勘察分析方法

将综合勘察方法取得的地质资料进行对比分析，与既有工程进行类比，成果资料综合分析与利用，即为综合勘察分析的方法，可以达到提高地质资料质量的目的，下面结合新建渝昆高铁、焦柳线改建等铁路工程地质勘察为例。

在黄骅港至鲁北铁路专用线勘察中，采用工程地质调绘、钻探、物探、原位测试、土工试验等相结合的综合勘察方法，将上述勘察方法中获取的资料进行数理统计、综合对比与分析，最终取得了较好的效果。其中，主要运用有钻探、静力触探、标准贯入试验与室内土工试验相结合的方法判别地层岩性，通过钻探可直接取出土样，对土样进行野外判别，但取软弱土层的试样易受扰动；利用静力触探方法，可以发挥其速度快、对软弱土层反应灵敏的突出特点，与钻探土层进行对比分析，并结合标准贯入试验和室内土工试验的数据进行数理统计与综合分析，多种勘察方法相互验证与补充，定性与定量相结合的综合分析方法，对铁路工程地质条件做出合理评价。

在新建重庆至昆明高速铁路工程地质勘察中，进行了大面积地质调绘、大面积水文地质调绘，由于隧道区地势陡峻，勘察过程中，在地质调绘和调查的基础上，对适宜于物探工作的地段采用了物探技术，对地层控制点、重要地质分界线、重大构造和重大物探异常（断层破碎带、富水地段）等地段布置钻探验证，最后通过多种方法综合分析，提出了合理的措施和建议。

在焦柳电气化改造铁路改建融安站工程地质勘察中，充分搜集与分析研究既有相关资料的基础上，开展工程地质调绘与水文地质调查，并采用瞬变电磁法和高密度电法两种物探方法探测岩溶的发育情况与形态特征，对物探异常点采用适量的钻探孔予以验证，高效、合理地完成了地质勘察任务，证明在地质勘察中采用多种物探方法与钻探相结合的手段是方便、快捷、有效的。

4 总结

铁路工程线长点多，工程类型多，地质条件多变，工程地质勘察难度较大。本文针对铁路工程地质勘察的特点，结合渝昆高铁、焦柳电气化改造以及黄骅港至鲁北铁路专用线等铁路地质勘察工程为例，阐明了遥感图像地质解释、地质调绘、物探、钻探、原位测试、室内土工试验勘察方法的相互验证与补充，达到提高地质勘察资料质量的目的，取得了最佳勘察效果。