岩土工程勘察中特殊地质构造的野外识别研究

1. 引言

岩土工程勘察的核心目标在于精准揭示工程场地的地质条件，为工程设计与施工提供可靠依据，保障工程安全与经济性。长期以来，勘察工作与研究的重心显著偏向于岩土体物理力学参数的获取与评价，对场地内特殊地质构造系统性识别与评价存在忽视或不足。过度依赖钻探取样获取参数，而忽视前期对区域和场地构造格局的宏观把握及对关键构造迹象的精细捕捉，可能导致在施工阶段或运营期付出远超前期勘察投入的代价进行抢险、加固甚至重建。

本文回归岩土工程勘察的地质学根基，系统聚焦于特殊地质构造最直接、最可靠的揭露方式——野外地质调查与钻探岩心，通过详细阐述断层、破碎带等典型特殊地质构造在直接观测窗口中的关键识别标志，构建一套快速识别体系，以期显著提升一线勘察人员对构造风险的早期预判能力。

2. 特殊地质构造

2.1 断层与破碎带

综合识别断层与破碎带的地质标志主要包括以下几个方面：在地形地貌上，常表现为陡崖、三角面山、河流或山脊的同步错断，以及呈串珠状分布的泉水或湿地等地貌特征。在地层记录方面，断层会导致地层的重复或缺失、地层产状的突然变化、靠近断层面的牵引褶皱以及构造透镜体的形成。在断层带本身的物质组成上，可见特征性的角砾岩、糜棱岩、断层泥、指示断层运动方向的擦痕与阶步，以及构造碎裂岩。此外，还会存在沿线性带分布的渗漏点以及地下水水质的突变。

在钻探岩心中识别断层的综合标志包括：岩心破碎性显著增强，表现为岩心采取率骤降、RQD 值极低，且岩心多呈碎块状、碎屑状或粉末状。可见典型的断层角砾岩、糜棱岩以及呈灰白或杂色、高塑性泥状的断层泥，并可能观察到指示滑动面的擦痕镜面。结构面特征表现为密集发育的节理和裂隙，且这些结构面常具一定方向性，其节理面上可见擦痕、阶步或方解石、绿泥石等矿物薄膜。水文地质迹象则包括钻孔出现漏水或涌水、钻井液大量漏失、水位突变等现象，同时岩心常呈潮湿状态或可见泥质充填物。

2.2 褶皱

褶皱构造在地层记录上，可见地层的对称性重复出现，在短距离内地层产状呈现规律性变化，且在褶皱转折端处常观察到地层的加厚或减薄现象。构造特征上，常发育有与褶皱轴面平行的轴面劈理，岩层界面可见层间滑动留下的擦痕或镜面，并可能伴生一系列次级小褶皱。地貌表现上，由于差异侵蚀作用，常形成背斜成谷、向斜成山的典型景观，以及一系列平行排列的山脊与沟谷。

在钻探时如遇褶皱构造其岩心在同一钻孔内岩层倾角发生显著变化，这种现象在褶皱的转折端附近尤为明显；岩心沿层面可见层间剪切作用留下的痕迹，表现为清晰的层面擦痕或发育薄层泥化夹层；此外，岩心中常发育有与主褶皱构造配套的次级小褶皱或破劈理。

2.3 风化壳

风化壳在野外的综合识别主要依据其显著的原生结构弱化和物理状态变化：岩体完整性呈规律性丧失，表现为从新鲜基岩的完整柱状，渐变为强风化带的碎块状，再到全风化带的土夹碎石状，最终过渡为残积土均质土状。节理面特征明显，裂隙常被泥质或铁锰质呈薄膜状或脉状充填，岩块敲击易沿这些充填裂隙崩解。同时，物理状态发生根本改变：岩体硬度急剧降低，强风化岩块手掰可碎，全风化岩土体指甲可刻划；对于泥质胶结的岩石，遇水后常迅速软化崩解。

在钻探过程中，识别风化壳的关键标志体现在钻进参数异常和岩心特征上：钻进速率突增是最直接的信号，当钻头从微风化等坚硬岩层进入强风化带时，即使钻机参数保持不变，钻进速度也会显著加快。循环液返渣成分变化同步发生，返出的岩粉由代表新鲜岩石的岩屑，转变为富含泥质碎屑或黏土颗粒的物质，有时还会强、全风化反复出现。岩心状态则直观印证了风化程度，其完整性和硬度呈现与野外观察一致的分带性衰减特征，遇水软化崩解现象在泥质胶结的岩心中尤其明显。

2.4 侵入接触带

在地调和钻探岩心中识别标志类似，岩性界面清晰揭露，表现为钻孔直接穿透陡倾的侵入体与围岩之间的截然接触面；蚀变岩心特征显著，在围岩一侧可见烘烤边，表现为颜色变浅、硬度增大，在侵入体一侧则可见冷凝边，边缘部位呈现细晶结构，接触带附近的岩心中还常发育矽卡岩化矿物组合或贯入的热液石英脉；此外，接触带附近的岩心节理、裂隙显著增多，且这些裂隙中常有后期热液矿物充填。

2.5 岩溶

典型的溶蚀地貌形态，如发育于地表的溶沟、石芽、峰林、洼地、落水洞以及反映古水文变化的干谷和盲谷；显著的地表塌陷现象，表现为塌陷坑、伴生的地裂缝以及区域性地面沉降；独特的水文特征，包括地表河流在特定点突然消失、间歇性出露的河流以及富含钙华沉积的泉水出露点。

岩溶地区在钻探中岩心会有显著的溶蚀现象，表现为灰岩或白云岩岩心上发育溶蚀孔洞、边缘不规则的溶蚀裂隙以及溶蚀残留的红黏土，岩心表面可见溶蚀凹坑；典型的充填特征，即这些溶蚀空洞或裂隙常被红黏土、砂砾石或次生方解石等钙质胶结物充填；以及明确的水文迹象，如钻进过程中钻具突然掉落、钻孔漏水或涌水、水位骤降、冲洗液返水浑浊带泥沙，同时采取的岩心常呈潮湿状态。

2.6 采空区

有显著的地表变形现象，如发育塌陷坑、与采空区边界平行分布的地裂缝、台阶状下沉带以及由此引发的建筑物倾斜与开裂；典型的人工采矿遗迹，包括废弃井口、堆积的煤矸石山、旧矿道痕迹，以及在沉降盆地范围内出现的植被生长异常，如湿地植物或枯萎带；此外，还常伴随局部水文变化，形成因塌陷坑蓄水或排水不畅产生的积水洼地。

在采空区钻探过程中，钻具突然掉落或空钻、岩心采取率骤降甚至为零，直接揭露地下空洞或大规模垮塌区；揭露垮落带时，岩心极其破碎，呈块石、碎石、角砾混杂状态，并含大量煤屑、木屑甚至人工杂物；揭露裂隙带时，岩心破碎，发育大量张开裂隙，裂隙面常见煤粉或泥质充填；同时伴随明显水文异常，如钻孔大量漏水意味着空洞连通，涌出含煤粉的黑水，则指示钻遇老窑积水区。

3. 野外识别工作要点

在岩土工程勘察的野外作业全过程中，必须高度重视并扎实做好地质调查工作。要沿构造可能走向系统追索，不遗漏任何线性地貌及地层异常点。对关键露头进行露头详描及拍照，详细记录构造岩类型、产状要素、擦痕方向与伴生构造。同时系统记录泉水、湿地位置、流量变化及水质特征，深入分析其空间分布与构造活动的关联性，将地质调查贯穿于野外作业的始终。

钻探布置需紧密依据地表调查疑点，钻孔应穿越推测构造线或地质异常区的核心部位。钻进过程需实时记录钻进速率突变、冲洗液异常消耗或返水浑浊、钻具跳动、掉落、以及孔内水位骤变等关键参数。岩心编录须对全孔岩心，尤其破碎带、接触带、溶蚀段、软弱夹层要做到全部拍照存档；详细描述构造岩类型、颜色、粒度、胶结物、节理密度与产状、溶蚀特征及充填物性质，并分段统计 RQD 值。对断层泥、蚀变岩、软弱夹层、溶洞充填物等关键样品必须取样，进行物理力学试验及矿物成分分析，并加强地表地下信息的互验。

作者简介：任宏磊（1994.7- ），男，汉族，河北秦皇岛人，研究生，工程师，研究方向：岩土工程勘察及管理。