綜合勘察技術(shù)在巖土工程勘察中應(yīng)用

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［摘要］巖土工程勘察施工，主要包括對(duì)現(xiàn)場(chǎng)巖土狀況、地容地貌的仔細(xì)勘察，為技術(shù)人員提供準(zhǔn)確真實(shí)的參數(shù)信息，以便對(duì)工程的具體特征予以全面了解，并為后續(xù)施工作業(yè)的規(guī)劃設(shè)計(jì)提供有價(jià)值的參考意見。本文以巖土工程勘察中對(duì)綜合勘察技術(shù)的應(yīng)用為探討主題，分析其技術(shù)原理以及在實(shí)際施工中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，闡述淺層地震反射波法、高密度電阻率技術(shù)等技術(shù)方法的具體運(yùn)用。

［關(guān)鍵詞］綜合勘察技術(shù)；巖土工程；勘察施工

近年來，巖土工程的施工建設(shè)得到了技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件的有力支持，整體作業(yè)規(guī)模逐步擴(kuò)大，覆蓋范圍越來越廣。在傳統(tǒng)勘察技術(shù)的應(yīng)用過程中，呈現(xiàn)出客觀性不足、真實(shí)較低的缺陷與不足，難以將施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)情況全面反應(yīng)出來，無法滿足后續(xù)工程施工的勘察需求。將綜合勘察技術(shù)運(yùn)用到現(xiàn)場(chǎng)勘察作業(yè)中，能夠顯著提升巖土勘測(cè)的作業(yè)效率，確?？辈旖Y(jié)果的真實(shí)性與準(zhǔn)確性。

1綜合勘察技術(shù)概述

1.1技術(shù)原理

本質(zhì)意義上，綜合勘察技術(shù)屬于一種綜合性的技術(shù)體系，涵蓋了多種單一化類型的勘察技術(shù)，分析與觀察各種不同的單一勘察技術(shù)可以發(fā)現(xiàn)，無論是在技術(shù)特征方面，還是在應(yīng)用原理上，存在的差異是十分明顯的。因而若將不同類型的勘察技術(shù)予以組合使用，也必然會(huì)改變綜合性技術(shù)的應(yīng)用原理，呈現(xiàn)出的勘察方式也不盡相同。例如，若在巖土工程勘察作業(yè)中引入對(duì)大地電場(chǎng)延性檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，則需太陽風(fēng)在現(xiàn)場(chǎng)施工區(qū)域內(nèi)形成的電磁波為激發(fā)場(chǎng)源，借助于固定探測(cè)儀等專業(yè)化的設(shè)備設(shè)施，采用點(diǎn)頻方式對(duì)反射電磁波信號(hào)予以檢測(cè)、記錄。這樣，技術(shù)人員便可以根據(jù)真實(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，對(duì)施工區(qū)域巖土狀況、地質(zhì)條件予以科學(xué)判斷，這便是綜合勘察技術(shù)的基本原理。

1.2技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

在巖土工程勘察施工領(lǐng)域，相比于傳統(tǒng)勘察技術(shù)，應(yīng)用綜合勘察技術(shù)體現(xiàn)出的技術(shù)優(yōu)勢(shì)是十分明顯的，對(duì)勘察作業(yè)質(zhì)量的提升具有重要的促進(jìn)作用，還能夠顯著提高巖土工程施工的經(jīng)濟(jì)效益。（1）在巖土勘測(cè)作業(yè)中引入綜合勘察技術(shù)，主要涉及到對(duì)各種小型新式儀器設(shè)備的大規(guī)模使用，新型儀器普遍自重量小，且體積不大，輕便小巧的器械為施工人員的操作與攜帶提供了較大便利，這也使得巖土工程勘察的工作量顯著下降。與此同時(shí)，對(duì)新型儀器設(shè)備的使用并未涉及到復(fù)雜的操作流程，勘察人員只需簡(jiǎn)單操作，即可在短時(shí)間內(nèi)完成勘察現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)位的施工工作。（2）環(huán)境效益高。通過觀察與分析傳統(tǒng)巖土工程勘察施工的作業(yè)模式可以發(fā)現(xiàn)，在技術(shù)水平受限的情況下，為了進(jìn)一步提高勘察結(jié)果的精準(zhǔn)度，需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)存留的植被予以清理，其主要目的是控制或防止勘察質(zhì)量受到地表障礙物的直接影響，但這樣的勘察作業(yè)方式也會(huì)在一定程度上破壞工程現(xiàn)場(chǎng)以及周邊的生態(tài)環(huán)境。靈活運(yùn)用綜合勘察技術(shù)不僅能夠大幅提高測(cè)量精度，確保勘察數(shù)據(jù)結(jié)果的準(zhǔn)確性與真實(shí)性，還能夠避免周邊生態(tài)環(huán)境、現(xiàn)場(chǎng)的地表植被遭受破壞，保證勘察任務(wù)得以順利完成。

2綜合勘察技術(shù)在巖土工程勘察中的應(yīng)用

2.1淺層地震反射波法

利用人工方式對(duì)地震波予以激發(fā)，通過勘探介質(zhì)中地震波的具體傳播情況，對(duì)測(cè)區(qū)淺層地質(zhì)結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況予以判斷，是淺層地震勘探技術(shù)的基本原理。通過與山谷回聲原理進(jìn)行比較可以發(fā)現(xiàn)，這種技術(shù)手段的勘探原理與之存在相似點(diǎn)。將淺層地震反射波法應(yīng)用到巖土工程的勘察施工中，需借助于對(duì)專業(yè)儀器設(shè)備的操縱，有效激發(fā)地震波，完后勘察人員需及時(shí)采集地震波在巖土介質(zhì)中的傳播信號(hào)。了解并掌握地震波頻率、振幅等主要參數(shù)信息的具體變化情況，即可對(duì)巖土施工測(cè)區(qū)的界面深度形態(tài)、淺層地層巖性等實(shí)況予以準(zhǔn)確判斷。一般情況下，按照地震波傳播特點(diǎn)的不同，可以將這一技術(shù)劃分為三種類型，一是透射波法，二是反射波法，三是折射波法。其中，最為常見且應(yīng)用最廣的是反射波法。此種勘察方法中的震源不會(huì)破壞或污染現(xiàn)場(chǎng)及周邊的生態(tài)環(huán)境，借助于電磁脈沖的釋放，即可形成壓電效應(yīng)，然后便可以將地震波激發(fā)出來。在震源的選擇方面，應(yīng)對(duì)兩類影響因素予以重點(diǎn)考量，一是地震信號(hào)的識(shí)別，二是其頻率特性。在確?？辈炀确蠘?biāo)準(zhǔn)要求的基礎(chǔ)上，順利完成巖土工程的勘察作業(yè)內(nèi)容。

2.2高密度電阻率技術(shù)

陣列勘探是高密度電阻率技術(shù)的核心原理，在巖土工程施工現(xiàn)場(chǎng)，測(cè)區(qū)內(nèi)的巖土介質(zhì)在導(dǎo)電性方面會(huì)存在顯著差異，這便是運(yùn)用這一勘察方法的基礎(chǔ)條件。以測(cè)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)為基準(zhǔn)，采用人為構(gòu)造的方式設(shè)置一個(gè)穩(wěn)定的電流場(chǎng)，在電流場(chǎng)作用下，整個(gè)測(cè)區(qū)范圍內(nèi)的電流傳導(dǎo)會(huì)呈現(xiàn)出特定的分布規(guī)律。接下來，針對(duì)各個(gè)觀測(cè)剖面中，工作人員便可以采集并處理各處測(cè)點(diǎn)獲取的測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行分析與總結(jié)后，便可以對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)斷面的分布狀況、地質(zhì)條件等予以確定，獲取準(zhǔn)確的參考依據(jù)。在巖土工程勘察野外測(cè)量的工作過程中，需預(yù)先選定并標(biāo)記施工現(xiàn)場(chǎng)的觀測(cè)剖面，然后將數(shù)量適宜的電極直接放置于各處各點(diǎn)中，工作人員通過對(duì)電測(cè)儀、電極轉(zhuǎn)換裝置等專業(yè)的設(shè)備設(shè)施進(jìn)行操縱，即可快速地完成各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息的采集，然后向微機(jī)中導(dǎo)入采集到的數(shù)據(jù)內(nèi)容，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，即可在短時(shí)間內(nèi)得到清晰準(zhǔn)確的地電斷面圖。站在技術(shù)原理的角度上來看，與傳統(tǒng)電阻率技術(shù)法原理相比，高密度電阻率法的應(yīng)用原理與其擁有相一致的地方，但區(qū)別在于觀測(cè)剖面中高密度觀測(cè)點(diǎn)的合理化設(shè)置，能夠?qū)λ鶞y(cè)地電斷面的地質(zhì)解釋圖件、相關(guān)信息予以準(zhǔn)確獲取。高密度電阻率技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)普通電阻率法、電測(cè)深法以及電剖面技術(shù)的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)的有機(jī)結(jié)合。

2.3大地電場(chǎng)延性檢探測(cè)技術(shù)

將大地電場(chǎng)巖性探測(cè)技術(shù)應(yīng)用到巖土工程的勘察施工中，激發(fā)場(chǎng)源使太陽風(fēng)引導(dǎo)形成的電磁波，針對(duì)測(cè)區(qū)地層中的不同部位，測(cè)量人員可以利用點(diǎn)頻記錄的作業(yè)方式，對(duì)反射回來的電磁波信息進(jìn)行持續(xù)接收，以便對(duì)地層各部位深度、電阻率、電磁波幅度等重要的參數(shù)內(nèi)容予以綜合分析，在此基礎(chǔ)上，還可以對(duì)工程施工區(qū)域內(nèi)測(cè)區(qū)的實(shí)際巖層特性進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。通常情況下，應(yīng)用大地電場(chǎng)巖性探測(cè)技術(shù)主要包括以下作業(yè)流程：首先將原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入，在預(yù)覽數(shù)據(jù)后，對(duì)其進(jìn)行排序，然后向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中導(dǎo)入并統(tǒng)一處理數(shù)據(jù)，即可在短時(shí)間內(nèi)生成CYT曲線。針對(duì)不符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的CYT曲線，需將其向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中予以重新導(dǎo)入。歸中CYT曲線，并完成CYT曲線圖的繪制，對(duì)橫縱比例進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)試后，即可輸出預(yù)期的CYT曲線圖，最后，按照具體的技術(shù)指標(biāo)對(duì)其進(jìn)行綜合分析與解釋即可。輕便小巧的設(shè)備儀器為這項(xiàng)探測(cè)技術(shù)在巖土勘察作業(yè)中的應(yīng)用提供極大便利，小體積的CYT-V1型號(hào)儀器設(shè)備便于攜帶，少數(shù)的勘察人員可以直接開展獨(dú)立性測(cè)量作業(yè)。在預(yù)定位置上安裝設(shè)備后，即可勘探探測(cè)深度在10km范圍內(nèi)的地層。大地電場(chǎng)延性檢探測(cè)法也顯著提高了測(cè)量精度，使得實(shí)際作業(yè)中的測(cè)量誤差大幅減小，如圖1所示。

2.4探地雷達(dá)

探地雷達(dá)是一種無損探測(cè)技術(shù)，以寬帶電磁波為基礎(chǔ)，采用脈沖形式，依托于對(duì)高頻電磁波的發(fā)射與接收，綜合考量電參數(shù)與地下介質(zhì)間存在的差異性特征，這樣即可對(duì)地下介質(zhì)中高頻電磁波在傳播期間的波形、傳播路徑予以分析，并掌握重點(diǎn)參數(shù)因素的具體變化情況。與波形資料結(jié)合應(yīng)用，還可以對(duì)測(cè)區(qū)地下空間的物質(zhì)構(gòu)造、實(shí)際位置等進(jìn)行分析與判斷。相比于其他類型的地下探測(cè)技術(shù)，操作靈活、分辨率高是探地雷達(dá)技術(shù)法的顯著優(yōu)勢(shì)，除此以外，其還能夠大幅提高探測(cè)速度，繁復(fù)的地下探測(cè)作業(yè)可以一次性完成，這樣的技術(shù)特點(diǎn)使得其被廣泛應(yīng)用于巖土工程勘察施工的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)領(lǐng)域中，如圖2所示。

2.5多瞬態(tài)面波技術(shù)

若巖土工程勘察施工中涉及到對(duì)多瞬態(tài)面波技術(shù)的應(yīng)用，則需在正式開展勘察作業(yè)前，將傳感器裝置設(shè)置于指定測(cè)區(qū)的地層結(jié)構(gòu)中，其震源為瞬態(tài)沖擊力，在脈沖荷載的影響下，測(cè)區(qū)地面會(huì)發(fā)生波動(dòng)，然后將面波持續(xù)發(fā)射并傳播到測(cè)區(qū)地面上。通常情況下，沿著介質(zhì)表面，面波會(huì)持續(xù)傳播，這時(shí)利用傳感器記錄整個(gè)傳播期間面波的垂直分布狀況即可。最后，需要通過頻散分析法操作處理所采集到的數(shù)據(jù)信息。在不同介質(zhì)中，面波的傳播速度不同，且體現(xiàn)出的傳播特性也會(huì)存在較大差異，因而可以借助于對(duì)頻散曲線變化規(guī)律的綜合分析，對(duì)工程施工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖土性質(zhì)等實(shí)際情況予以判斷，至此，巖土工程的勘察作業(yè)任務(wù)基本完成。在實(shí)際應(yīng)用過程中，多瞬態(tài)面波技術(shù)包含兩種形式方法，一是穩(wěn)態(tài)法，二是瞬態(tài)法，在適用范圍、操作流程方面，兩種技術(shù)方法的差異是十分顯著的，因而對(duì)于勘察人員來說，應(yīng)立足于巖土工程的實(shí)際施工情況，在對(duì)具體的勘察條件進(jìn)行綜合考量的基礎(chǔ)上，選擇適宜的技術(shù)種類。2.6橫波反射技術(shù)在開展勘察作業(yè)前，工作人員需預(yù)先將面波檢測(cè)器等專業(yè)裝置妥善安裝在測(cè)區(qū)地表上，將橫波信號(hào)發(fā)射到測(cè)區(qū)地表，然后再對(duì)信號(hào)進(jìn)行回收采集，通過處理分析橫波信號(hào)，了解并掌握其長(zhǎng)短變化、反射波速度等具體的參數(shù)信息，即可對(duì)測(cè)區(qū)地下的巖性特征、地質(zhì)結(jié)構(gòu)予以準(zhǔn)確判斷。通過分析這一技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用情況可以發(fā)現(xiàn)，與多瞬態(tài)面波技術(shù)相比，橫波反射技術(shù)與其具有較為相似的技術(shù)原理，但其能夠大幅提高橫波垂直分辨率，體現(xiàn)出的抗凹能力更強(qiáng)，便于勘察人員對(duì)測(cè)區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地下巖性形成更加精準(zhǔn)地分析與判斷。

3結(jié)束語

將綜合勘察技術(shù)靈活運(yùn)用到巖土工程現(xiàn)場(chǎng)勘察施工中，使得原本單一化勘察方式的技術(shù)局限得以有效突破，滿足現(xiàn)代化巖土勘察施工的多元需求，獲取的勘測(cè)數(shù)據(jù)與信息圖像更加準(zhǔn)確清晰，能夠?qū)r土工程施工場(chǎng)地的巖土性質(zhì)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)等實(shí)際的地質(zhì)情況真實(shí)全面地直觀反映出來，為后續(xù)施工方案的規(guī)劃設(shè)計(jì)與工程整體建設(shè)質(zhì)量提供必要保障。

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作者:邢繼榮 單位:甘肅云宸智業(yè)項(xiàng)目管理有限公司