0 引言

为加速交通强国建设，完善高速公路网络布局，提高路网可靠性，加快新出省通道建设，并促进地区交通基础设施的互联互通水平，构建现代化综合交通运输体系，带动地方经济发展，湖南省正致力于建设高速公路。然而，湘鄂界山区滑坡、崩塌、岩溶等不良地质现象发育，对高速公路路线的稳定性和适宜性构成严重威胁，甚至直接危及高速公路工程构筑物的安全、稳定和正常运营。因此，依据公路技术标准和工程地质特征，必须采取针对性措施，运用多种方法进行综合性勘察（王重揆，2021）。

以上工程地质现象在不同区域普遍存在，也是勘察中的常见难题。针对不良地质发育类型，分析其形成条件、类型和特点，通过结合工程实践的成功经验和案例研究，从建设角度看，这些分析结果具有显著的实际价值。本文旨在通过实例分析，对勘察过程中常见不良地质现象和地质难题，提出切实可行的解决方案，为同行提供参考和启示。

1 工程实例

以G59呼北海高速路红山（湘鄂界）至慈利公路工程作为勘察区域，工程区地处湖南西北部地区，施工范围在（29°24′—29°36′N，111°00′—111°04′E）。该段高速公路起点位于慈利县东岳观镇大岩村，终点位于慈利县零阳镇刘家溶村，途经慈利县东岳观镇、通津铺镇、零阳镇，路线全长约22 km（图 1），为双向四车道高速公路。

2 路线地质条件 2.1 公路沿线地层分布

勘察区内地层岩性复杂多变，种类较多，岩相变化较大。公路选线地段内发育地层有：第四系：冲洪积层（Q₄^al+pl）、坡积层（Q₄^dl）、残坡积层（Q₄^el），三叠系（T），二叠系（P），泥盆系（D），志留系（S），等。

2.2 公路沿线区域地质构造特征

湖南省位于东亚大陆新华夏系第二复式沉降带与新华夏系第二复式隆起带南段，南岭纬向构造带中段以北。慈利县位于湘西北NW向凸出的弧形构造带弧形转折部位，地壳构造较复杂。依构造体系展布及相互关系，可划分为以下4类：①华夏系构造：展布于县境西南部，由北向南有杜潭坪—南山坪断裂、五保溪背斜、陈家湾向斜、南公塌进剪刀寺断裂、飞燕垭背斜、洞溪—金塌断裂和丝茅塌向斜。②区域EW向构造：展布于县北部。由南向北，主要有开阔的三官寺向斜和紧密庄塌背斜、龙潭湾向斜和向家溪背斜等。③新华夏系构造：仅在县境西部边缘可见，即为NNE向喻家嘴至三官寺向斜。④涡轮状旋扭构造：展布于县境东部地区，由若干条呈弧形弯曲、倾角陡的压扭性断裂和轴向弯曲的褶皱等组成。

勘察区内主要构造为东岳观向斜、唐家坡逆断层以及柳林铺隐伏断层。

2.3 不良地质现象

受区域地层条件、构造条件、地形条件及气象水文地质条件等因素影响和控制，公路沿线主要不良地质现象主要有岩溶、滑坡和崩塌等。

（1）岩溶：公路沿线较发育，主要出现在K63+970—K72+280路段。岩溶主要分布在三叠系中统巴东组（T₂b）和下统大冶组（T₁dy）地层中，岩性组合特征如下：上部为灰色厚层或块状角砾灰岩、致密灰岩；中部为灰色厚层致密灰岩及结晶灰岩，夹白云岩；下部为灰色薄层白云岩。

（2）滑坡：线路穿越残丘岗、低山丘陵地区，局部地势陡峭，零星出现在K58+200—K63+400路段，主要分布于三叠系中统巴东组（T₂b）和志留系中统罗惹坪组（S₂lr），岩性为砂岩、页岩、泥岩、砂质页岩及泥质砂岩等。

（3）崩塌：线路穿越残丘岗、低山丘陵地区，局部地势陡峭，基岩裸露，有自然崩解、崩落、垮塌和塌方现象，零星出现在K75+550—700路段，主要分布于志留系上统纱帽群（S₃sh），岩性为砂岩、石英砂岩等。

2.4 不良地质特征

公路沿线主要不良地质特征具体如下：

2.4.1 岩溶

为裸露型岩溶，洼地、谷地地段，表层有小于10 m的土层覆盖，山坡基岩裸露（图 2）。地表溶隙、溶孔、石牙、漏斗、落水洞、地下河均有发育，岩溶较发育。在线路施工期间，应采取必要措施，防止发生岩溶塌陷、隧道突水等地质灾害。

2.4.2 滑坡

一般在地震、连续降雨或暴雨作用下，地层抗剪强度降低或抗下滑支撑力减弱，若支护不及时，易导致边坡表层局部坍滑现象，甚至触发滑坡（图 3）。目前，在线路区调查中发现多处小型和中型滑坡，其中线路走廊带滑坡6处。在公路施工和营运过程中，高边坡工程与灾害之间关系显著，应采取相应工程措施以预防灾害的发生。

2.4.3 崩塌

岩石表层强度通常较低，在风化和侵蚀作用下，上覆岩层底部易出现空洞，而岩层节理、裂隙发育，易造成岩体失稳触发崩塌，或者岩石块体坠落。在遇水或饱和作用下，地层抗剪强度降低或抗下滑支撑力减弱，若支护不及时，则可能触发崩塌。目前，在线路区调查中发现大型崩塌1处，小型崩塌则较常见。而本次勘察在线路附近发现2处崩塌（图 4）。在公路施工和营运过程中，高边坡工程与地质灾害之间关系显著，表层坡积物和全强风化层易发生崩塌（蔚晓亮，2022）。

2.5 不良地质条件应对措施 2.5.1 岩溶

沿线碳酸盐岩主要为灰岩、白云岩，存在以上岩性的段落，可能岩溶较为发育。为此，需重点查明其发育程度、范围、形态、埋深等，并评价岩溶对线路的影响，提出处理措施及建议。具体步骤如下：首先，收集区域地质、水文地质、构造地质等基础资料，以及既有工程项目勘察资料，全面系统地分析项目区岩溶发育特征。其次，进行遥感判释和工程地质调绘（1:10 000、1:2 000），判断岩溶地貌类型、发育程度、空间规模及发育规律等特征。按路段划分岩溶发育等级，为勘探工作量布置提供地质依据。再次，布置工程物探工作量，宜采用高密度电法、地质雷达、瑞雷面波、管波探测等物探方法。最后，在工程物探基础上进行钻探验证，必要时加大工程物探工作量。对于大型溶穴、暗河，需要绕避或选择最窄处跨越，对小型岩溶发育区域，可根据构造物具体选择处理方式。

对岩溶地区具体路段采用如下方法进行勘探：①路基勘探：根据地质调查结果，对岩溶发育状况进行分段评估。采用综合物探和工程钻探相结合的方法，基于岩溶发育程度确定钻孔间距，其中：在岩溶不发育或弱发育路段，钻孔间距不宜大于200 m；在岩溶中等发育或强烈发育路段，应增加钻孔数量。对于物探检测异常路段，应布置钻孔进行核实。②涵洞勘探：在岩溶复杂地段，应布置物探断面，必要时结合勘探钻孔进行综合勘探。③桥梁勘探：基于桥址岩溶发育情况，加密钻探孔或实施逐桩钻孔。勘探手段包括工程地质钻探、工程物探（高密度电法、地震法、地质雷达）、管波探测法以及层析成像技术等多种综合勘察方法。

2.5.2 滑坡

重点需查明滑坡的规模、滑带（面）埋深、地下水状况、物理力学特性、滑体组成以及稳定性等，进而评估滑坡对线路的影响，并提出相应处理方案及建议。

在评估滑坡规模时，主要采用现场工程地质调查及访谈方式，特别关注负地形、双沟通源及断裂带区域。对于滑带（面）的埋深及滑体组成，采用干钻或双管钻进技术，并结合工程物探方法确定。对于地下水，主要采用工程钻探、水文地质试验，并结合工程物探方法进行评估。对于滑带（面）的物理力学参数，建议通过干钻或双管钻进获取原状土样，在实验室进行滑带剪切指标试验，重点针对天然、饱和、重塑土（包括天然、塑限、液限等不同含水量状态）的剪切指标测试。稳定性计算应遵循相关规范要求，对各种工况进行计算。对大型滑坡，首选绕避策略。若必须通过，对于填方工程，建议从滑坡前缘穿过；对于挖方或桥梁工程，建议从滑坡后缘穿过。若因线路布局必须通过滑坡中部，需根据具体情况选择合适的通过形式，且务必采取相应的防护措施（辛星，2020）。

2.5.3 崩塌

对于沿线发生的崩塌灾害，勘察工作重点是查明其分布范围、厚度、崩塌成分以及稳定性，评估崩塌对线路的影响，并提出初步处理措施及建议。

在确定崩塌分布范围时，主要采用工程地质测绘及调查访问的方法；而崩塌的厚度、成分，主要采用工程物探方法确定，必要时辅以工程钻探进行验证；对于稳定性，多采用定性分析与定量分析相结合的方法进行评估。对于规模较大的崩塌（如危岩、岩堆），首选避让策略，否则必须予以清除，或采取相应防护措施。

3 案例分析与解决方案

在本项目中，滑坡与崩塌等不良地质现象零星分布，而岩溶区域在路段中分布较长，溶洞发育，对高速公路工程建设影响较大。因此，需深入调查桩基持力层等工程地质条件。基于此，特别针对岩溶区域的桥梁勘探提出具体解决方案，主要采用工程地质钻探+工程物探（高密度电法）+管波探测法进行综合勘探，进而对数据进行对比验证，并给出综合推断解释（张奎，2019），旨在为类似工程的综合勘察提供参考和建议。

3.1 工程地质钻探

（1）钻孔测放：采用RTK测定孔位、孔口高程及钻孔坐标。

（2）地质钻探：采用XY-100型钻机进行地质钻探。为提高岩芯采取率，确保取样、原位测试及钻孔编录质量，在钻探工艺上，采用泥浆或套管护壁、全断面回旋钻进的施工工艺，开孔及终孔孔径均满足取样、试验要求，孔斜满足工程钻探要求。

（3）钻探深度要求：根据工程设计需要，结合场地地质条件，按公路工程地质勘察规范及相关规程、规范确定钻探深度。通常，在进行桥梁钻孔作业时，钻头需钻入中（微）风化完整基岩5—8 m。

根据以上要求，对测区溶洞进行钻孔，岩芯照片见图 5。

3.2 高密度电法

高密度电法是一种应用广泛、成熟有效的地球物理探测方法，主要通过测定岩土电阻率差异，划分覆盖层厚度、岩性、基岩风化界线和不良地质构造分布等。

仪器设备：高密度电法测量系统。

野外工作参数：电极60个，电极距5—10 m，采用改进型施伦贝尔装置。

野外数据采集：利用路线区域测量控制点、采用RTK测放布设电极，电极位置在平面图上的误差满足规范要求；数据采集前，仪器设备和每个电极连接良好；测试时做好记录和存档，便于对数据的检查处理，保证数据真实有效。

数据处理：及时上传数据，采用高密度电法资料处理系统对电阻率数据进行反演，获得上覆地层和基岩地层的电阻率和厚度，把获得的深度和电性资料编辑后绘制成解释成果图，（图 6，图 7）。

3.3 管波探测法

管波在传播过程中，常见现象是折（透）射、反射和衰减，其振幅强弱能够反映界面之间的差异。通过分析这些差异，可推断钻孔附近的岩蚀孔隙、溶洞、软弱夹层等的发育情况。

管波探测法是一种基于半波长理论的地球物理探测新方法，适用于岩溶区域的桩基持力层勘察（李学文等，2005）。利用该方法可快速探测钻孔附近约1 000—1 500 mm范围内岩溶的发育。通常，高速公路桥梁桩基直径为1 500—2 000 mm，基于现行规范，需逐桩进行多孔勘察，成本高、工期长。鉴于岩溶发育在水平和垂直方向上的分布具有无规律性、差异性和复杂性，特别是在岩溶从弱发育到强烈发育区域，通常难以准确查明钻孔周边一定范围内不良地质岩溶体的发育情况。因此，采用钻孔技术，结合管波探测法的辅助勘察，不仅可以查明岩溶发育状况，还能有效降低工程成本，缩短工期，为桩基设计和施工提供指导。

（1）仪器设备：发射震源：HX-GMM-S50C型超磁致震源；接收器：CH-3型高灵敏度探头；采集记录仪器：R48道浅层地震仪。

（2）参数选择：发射电压为414—857 V，收发间距为60 cm，测距为10 cm。

（3）野外数据采集：保证仪器设备连接良好，数据采集前对发射震源、接收器和地震仪等进行检测。野外测试时，2次采集数据相对误差小于2%，并及时记录和存档，便于对数据进行检查和处理，确保数据的真实性和有效性。

（4）数据处理：及时将数据上传至电脑，采用管波探测法软件系统进行处理，生成CAD格式的管波解释剖面图，见图 8。

4 结果

本工程实例勘察采用综合勘察方法，探测路线通过地段常见不良地质现象的分布、类型、规模、诱因、发展趋势等水工环地质条件。勘察成果满足设计要求，为设计、施工提供了必要的地质资料。

综上所述，在高速公路工程地质勘察中，必须根据工程实际、工程类型和地质环境等因素，明确工程地质勘察工作的重要性和必要性。应采用综合勘察方法，对常见不良地质现象进行有针对性的专项调查和勘察。

总之，扎实做好工程地质勘察，必须重视对不良地质作用的野外调查、勘探、分析研究与评价。这不仅对保证公路正确选线、确定公路构筑物的位置、节省投资、保障公路构筑物的稳定性和营运安全具有重要的实际意义，而且可以有效降低高速公路建设工程地质灾害风险，保障工程安全和人民生命财产安全。