彭柏兴：浅谈工程勘察的层位划分

发布于：2022-01-18 10:23:18 来自：建筑结构/理正岩土 [复制转发]

工程地质和岩土技术的研究对象离不了岩、土、水三大介质。工程建设或以岩土为材料，或与岩土介质相互接触并相互作用，统而言之，工程建设离不开岩土。“先勘察、再设计、后施工”，对与工程有关的岩土体的充分了解是工程设计与施工的重要前提，也是建设程序的基本规定。通过勘探、测试、取样、分析，按一定精度要求划分勘探范围内的岩土单元（层和亚层、次亚层），查明其空间分布特征与变化规律，对场地稳定性、适宜性、岩土强度、变形特征做出综合评价和措施建议，是岩土工程勘察的基本任务。

勘察层位划分是基础中的基础。

前天，一位资深岩土专家与我聊起他与某项目年轻总体对地层层序划分与编号的事，对方一句 “ 你那是地质做法，不是工程地质做法”，让他哭笑不得。

工程地质可以与罔顾地质基础吗？

我想起自己在工作中、评审中，遇到的一些有悖于地质规律的现象，而且，在当前的岩土工程领域不重视基础地质研究的趋势似乎愈演愈烈。

（ 1 ）不顾地层年代，将长沙河流冲积相的中更新统与上更新统合二为一，殊不知前人的已有研究，长沙地区这两个土层工程性状差异太大。图 1 中，圆砾与卵石在相邻钻孔交错出现，不能不怀疑钻探原因与划分水准。经了解，该地质剖面引用了前期另一单位的勘察资料，二者相互交错，于是产生了这一奇葩现象。

图 1

（ 2 ）不顾地层的成因，想当然地将残积形成的地层与坡积成因者笼而统之。殊不知坡积土存在需要特定的斜坡地形条件，而且存在一定的搬运过程。而河流冲积相覆盖的基岩残积土，水力的冲刷作用很强，原有的坡积物搬运后才沉积了冲积物。

（ 3 ）不核实基岩的时代与成因，甚至将不同时代不同基岩形成的残积土划为同一层位，将其物理力学性质指标一并统计，提供同一设计参数。

（ 4 ）不考虑地质构造的实际情况及其与工程场地的关系。以长沙为例，动辄曰湘江断裂，将不同沉降间断的底砾岩作为构造角砾岩。明明是断裂构造作用，将震旦纪推覆于白垩纪地层之上，却将前者名之曰“捕虏体”？

（ 5 ）不分析不良地质作用的形成条件与规律。如下面这张地质剖面（图 2 ），厚层砂卵石下分布薄薄的一层灰岩，然后便是厚度均匀的 “ 溶洞 ” ，难怪设计者看到此地质剖面图，不知所措，汗不敢出。

图 2

我觉得有必要说点什么了。

不妨回顾一下地质学的产生与发展历程。

人类赖以休养生息的地球已经历了约 46 亿年的漫长演化，而且仍在不断演变中。

大约 35 亿年前，生命现象在地球上出现，进而成为一种重要的地质应力。

距今 200 ～ 300 万年前，人类出现，为了生存和发展，人类努力适应和改变着周围环境，利用自然也改造着自然：掘穴而居，临滨而聚，燧木取火，结网而渔，利用坚硬岩石作为工具，从矿石中提取铜、铁等金属 ……

通过人类长期对地质现象的观测、描述、思辨、猜测、假想，考察 …… 不同观点碰撞、不同学派的争论，促进了地质学从宇宙起源论、自然历史和古老矿物学中分离出来，逐渐形成了一门独立的学科。随着社会和工业的发展，矿物学、矿床地质学、构造地质学、地貌学、地球化学、动力地质学、、地球物理学、地质力学、古生物学、地层学、地史学、古地理学、地质年代学、水文地质学、工程地质学、环境地质学、灾害地质学 …… 等分支学科陆续形成、独立，数学、物理、化学等基础科学与地质学的结合，分支学科的相互渗透，新技术方法的应用，产生了一系列边缘学科。

时至今天，人类活动对地球的影响越来越大，地质环境对人类的制约作用也越来越明显。如何合理有效的利用地球资源、维护人类生存的环境，已成为世界共同关注的问题。

图 3

工程勘察层位如何划分？

瑞典土壤学家 A.Atterberg 提出的土的粒组划分和液、塑限测定方法为近代土的分类系统奠定了基础。岩土分类系统是把不同的岩土分别安排到具有相近性质的组合中去，以便让人们有可能依据同类已知的性质去评价其性能或为工程师提供一个比较确切的描述岩土的方法。岩土分类是勘察、设计的基础，遵循“同类土的工程性质最大程度相似和异类土的工程性质显著差异”的原则。当然，由于不同工程问题侧重点不同，分类的主要依据也不完全一样，因而形成了林林总总的分类体系。

勘察分层与地质分层目的不同。工程勘察是针对场地的每个地质单元来评价的，对地基的整体评价首先是地质单元和地貌单元划分，这是勘探数据处理的前提。勘察分层的目的是把将自然界的岩土体，用分层进行概化，便于绘制剖面、分析、评价，便于服务于工程建设。

勘察成果综合分层时，一般应在分析全部钻孔资料的基础上，综合确定分层模型。如果具有充分的区域地质资料和相邻场地成果，也可以直接利用。同一个工程项目，不同勘察阶段，或多次勘察时，或分区编制勘察报告时，应保持分层的一致性和资料的可对比性，采用相同的分层模型。若后期分层有较大变更时，应在勘察报告中适当说明变更原因和内容。如长沙轨道交通 2 号线一期工程，总体单位充分尊重地方勘察单位的意见，采纳了我院的综合分层框架，大大减少了内业整理时间，促进了不同勘察单位的融合及勘察成果的归一化。笔者在主持万家丽快速化高架工程时， 20 天内完成 2000 余个钻孔成果的内、外业工作，没有 “ 预在事先 ” 的标准层划分，是不可能做到的。国内，一些城市已经建立了符合其地区地质特征的层序划分标准，甚至建立了地区地基承载力标准，为 BIM 技术在城市地下空间规划、设计、建设中的应用提供了技术支撑，这是值得倡导的一大举措。近日，看到成都市《勘察设计变更管理办法》，其第八条第（三）款，将“更改地质时代、地貌单元、重新划分岩土分层”与“更改建筑场地类别及抗震地段”视作同等重要地位，都视为“重大变更”！

勘察分层应按地质单元和地貌单元的划分，将不同地质时代、不同地质成因或者厚度大，性质好 / 特殊的土（如湿陷性土、液化土、盐渍土等）岩土划分为主层。主层划分应自上而下，层位应能反映时代和覆盖关系。同一时代的地层根据工程需要可划分为多个主层，但不同时代的岩土不能划分为同一主层；当时代相同，不同成因的土应划分为不同的主层。

为便于工程分析，亚层不宜划分太多。一般根据岩性、状态、密实度、分布深度、物理力学性质、工程特性进行划分。当状态或密实度、其它物理力学指标存在明显差异，且该差异会导致工程性能产生差异时，应予细分。在编号顺序上可适当考虑空间分布和覆盖关系，由上至下依次编号，亚层编号次序不一定代表严格的沉积顺序。

图 4 是海金木总工整理的工程勘察地层划分流程图，系统而全面，值得仔细琢磨、体会。

图4

工程地质可以罔顾地质基础吗？

前辈学人为我们树立了光辉榜样，他们是那么重视对地质基础工作的研读、分析、归纳与总结，为后来提供了思想的灵光与借鉴的途径。

早在 20 世纪 70 年代，孙广忠教授的努力下，形成了较为完整的 “ 结构控制论 ” ，罗国煜教授的优势面理论，而土体地质的控制则不得不提范士凯大师，大师经过 30 多年潜心研究，不断总结，运用地貌学和第四纪地质学的基本原理，总结出了 “ 土体工程地质的宏观控制论 ” ，即以土体所在地貌单元、地层年代和地层岩性组合特点三大要素作为控制土体工程性质的基本要素，对土体进行宏观定性，进而对各类工程对象进行定量评价，倡导以传统的、经典的地质学理论与方法解决基本问题。

“ 故尚贤使能，则主尊下安；贵贱有等，则令行而不流；亲疏有分，则施行而不悖；长幼有序，则事业捷成而有所休。 " （《荀子 · 君子篇》） “ 子有亲，君臣有义，夫妇有别，长幼有序，朋友有信。 " 《孟子 · 滕文公章句上 · 第四节》。我国古典文献中，从人伦角度阐述了“次序”的重要性，在自然科学领域未尝不可以观照、借鉴。

行文至此，如何结束这篇短文？

还是讲一个小故事吧。

九月份的一个周未，我去龙山八面山参加某悬崖酒店的基础咨询。会上，无意中发现边坡勘察报告与主体勘察报告对岩层的年代不一致：一为寒武纪、一为二迭纪。边坡勘察为某央企，主体勘察为地方院。

我心目中当地勘察单位料不会错。会下，我弱弱地问当地勘察的老总，对方报告中岩层年代是否有错？