钻孔数字彩色录相在软弱夹层勘察中的应用

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摘要：本文介绍钻孔数字彩色录相在工程地质软弱夹层勘察中所起的辅助作用。

关键词：钻孔数字录相 地质勘察 软弱夹层

中图分类号： P624 文献标识码： A 文章编号：

在工程地质勘察中，钻探、竖井等勘探手段因“眼见为实”，能较直观的看到地下地层的地质情况，可以搜集较多的地质信息而一直被视为地质勘察中的重要手段，小口径钻探又因其施工期较短、占地较小、相对较经济的原因而大量使用，但小口径钻探工艺的限制加上地层地质情况较复杂，在软弱夹层的勘察中效果不尽人意，具体表现为地层岩性软硬相间，如软弱夹层厚度太小，钻进过程中常被磨损了无法取出。钻孔数字彩色录相技术作为辅助手段可以极大程度弥补小口径钻探中的缺陷。以下两工程实例均运用小口径钻探联合钻孔数字录相技术，较好解决了软弱夹层取芯难，钻孔信息丢失的问题。

工程实例一：

在小南海水电站地质勘察中，坝址区为一套侏罗系红色碎屑岩地层，地层平缓，剪切带较发育，坝基抗滑稳定问题是坝址区的主要工程地质问题。而剪切带的发育厚度较小，特别是Ⅱ、Ⅲ类剪切带部分泥化，剪切带内岩体破碎，小口径钻孔取芯较难完整揭示剪切带的情况，限于各种原因又不太可能大量使用竖井研究剪切带。在此工程地质勘察中，使用小口径钻探结合钻孔数字录相取得了较为理想的成果。我们在运用钻孔数字彩色录相进行剪切带判定前，先建立钻孔数字录相解译剪切带厘定标准：先布置小口径钻探并对岩芯进行编录，再进行孔内数字录相形成基岩部分的全部录相资料并对成果进行解译，下一步在钻孔部位开挖竖井编录进行剪切带的确认，并建立如下剪切带的判别标准：

（1）强风化带以上的岩体一般较破碎，此带中若出现的大范围的破碎岩体应是风化原因形成，一般不作剪切带处理。

（2）弱风化及新鲜岩体中，若岩体在数字影像中一般较完整光滑，但在局部出现破碎带或凹槽特征，一般可划为剪切带。

（3）剪切带产状主要受岩层产状控制，一般顺层面展布和延伸。若影象中结构面的起伏差较大，与层面不一致，可不作剪切带处理。

（4）剪切带一般发育在软岩中或硬岩与软岩的分界处，在硬岩中的破碎带不作剪切带处理，主要为裂隙密集带。特别应注意硬岩与软岩的分界处的影像，有的仅见轻微的破碎迹象，也应引起注意，主要是因为软硬岩层接触带硬岩和软岩具有不同的弹性模量、泊松比，在水平应力作用下具有不同程度的变形，因此易产生错动。软硬接触带内软岩一般为一个沉积旋回的顶部，岩体颗粒较细、岩性较软，在水平应力作用下易破碎，甚至泥化。

（5）Ⅰ类剪切带一般在影像中局部呈凹槽，可见岩块连接，带中岩屑粉状物质少，剪切带中高倾角、缓倾角等微裂隙发育，带内一般呈碎块状、块状。

（6）Ⅱ剪切带在影像中呈掉块凹槽状，可见少量的岩屑粉状物质。

（7）Ⅲ剪切带在影像中一般呈相对较宽的凹槽状，壁面掉块严重，凹槽中见大量的岩屑粉状物质，可见较光滑泥面或见挤压揉皱现象。

剪切带厘定流程示意图见下图。

剪切带厘定流程示意图

竖井与先导孔录相揭示剪切带对比图

通过钻孔岩芯、钻孔数字录相及竖进编录照相进行对比，可以发现：小口径钻探过程中软弱夹层大多被磨损掉，所取岩芯不能完整揭示地下的地质信息，而钻孔数字录相可以很好的揭示损失掉的内容，竖进揭示的软弱夹层信息给予了极大的佐证，信息高度吻合，进一步证明钻孔数字录相的精确性。

工程实例二：三峡库区内滑坡众多，诸多滑坡多次滑动，形成了多级滑带，特别是大型滑坡的似基岩块体体积庞大，块体内部产状稳定，要判读主滑带位置相对较困难，如果由于钻进过程中损失了滑带信息更加容易误判断。现在部分较先进的钻孔录相设备可以解译地层及结构面的产状，也弥补了钻孔取芯岩层及裂隙倾向判断不准的问题，这在滑坡勘察中可以发挥极大作用，可以测量出滑体内似基岩块体的产状与滑坡周边基岩产状进行对比，为基岩的判别提供依据。下图为三峡库区某滑坡的钻孔录相解译图，从图中可以清晰看到滑体中部分物质破碎，层序混乱，而有一部分似基岩块本较完整，但产状却是杂乱的，滑带以下岩体完整，产状稳定，岩体中的裂隙也较清晰。

钻孔录相测试成果图

下图为该钻孔中安装钻孔倾斜仪后监测变形图与钻孔录相、钻孔岩芯的对比图，钻孔岩芯揭示的滑带不甚清晰，厚度不明，而钻孔录相不仅揭示了滑带的具置，还准确测出了滑带的厚度，钻孔倾斜仪变形图进一步证实了滑带位置的准确性。

钻孔岩芯、彩电录像与测斜孔深部位移对比图

结语：

通过上述两个工程应用实例，可以看到小口径钻孔所遗失掉的软弱夹层信息可以通过钻孔数字录相技术进行还原，相比大口径钻探或竖井勘探等重型勘探手段的巨额施工费用、占地成本及时间成本来说，小口径钻探结合钻孔数字录相技术无论在时间还是成本上都有无可比拟的优势。目前钻孔数字录相技术在钻孔内岩体结构面上的识别已得到实际，但在岩性识别上还不能满足地质要求，还有待进一步提高成像质量或结合其它技术进行研究。