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巖土工程勘察中綜合勘察技術(shù)探索

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巖土工程勘察中綜合勘察技術(shù)探索

摘要:隨著巖土工程的持續(xù)發(fā)展,配套勘察技術(shù)的應(yīng)用水平隨之提高。應(yīng)用正確的勘察技術(shù)可以揭示施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件,為設(shè)計(jì)與施工提供可靠的參考依據(jù)。通過(guò)多項(xiàng)勘察技術(shù)的綜合應(yīng)用,能夠形成“技術(shù)合力”,豐富勘察內(nèi)容與提高勘察質(zhì)量。鑒于此,文章以工程實(shí)例為依托,著重對(duì)綜合勘察技術(shù)展開(kāi)分析,旨在為類(lèi)似項(xiàng)目提供參考。

關(guān)鍵詞:巖土工程;綜合勘察技術(shù);綜合物探

1工程概況

襄樊市中醫(yī)院病房大樓,占地面積51.80m×35.00m,建筑面積為30000m2,地下1層、地上21層,建筑高度為85.00m。建筑采用框架剪力墻結(jié)構(gòu),單柱軸力13000kN/根,單柱最大軸力達(dá)到22000kN,基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ),基坑開(kāi)挖深度約6.00m,地下室埋藏深度4.50m。

2綜合勘察技術(shù)的重要性

建筑工程施工易受現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件的影響,遇惡劣地質(zhì)條件未采取處理措施時(shí),易引發(fā)安全問(wèn)題以及質(zhì)量問(wèn)題,不利于工程建設(shè)進(jìn)程的順利推進(jìn)。巖土工程勘察是評(píng)價(jià)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件的重要手段,現(xiàn)階段以綜合勘察技術(shù)的應(yīng)用較廣泛,通過(guò)多項(xiàng)勘察技術(shù)的綜合應(yīng)用,可以揭示施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件,以便采取預(yù)防措施以及處理措施,為設(shè)計(jì)及施工提供可靠的參考,由被動(dòng)施工轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)施工,提高施工的可控性,達(dá)到筑安全、保質(zhì)量、增效益等多重效果。

3綜合勘察目的

常規(guī)鉆探點(diǎn)普遍按照20~30m的間距依次布設(shè),揭示的地質(zhì)信息主要反映對(duì)應(yīng)勘探點(diǎn)的地質(zhì)條件,難以覆蓋全部作業(yè)范圍,勘察結(jié)果的代表性不足。物探、鉆探均是現(xiàn)階段巖土工程勘察中的關(guān)鍵手段,通過(guò)對(duì)其的綜合應(yīng)用,可以發(fā)揮多重應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。在本次勘察中,采用物探方法包含三類(lèi),即橫波反射法、高密度電阻率法及瞬態(tài)面波法,判別精度達(dá)到2~3m。此外,通過(guò)與鉆探“精準(zhǔn)點(diǎn)”對(duì)應(yīng)地質(zhì)信息進(jìn)行對(duì)比分析,更全面地探明施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件,豐富地質(zhì)勘察資料,提高資料的可靠性,為后續(xù)工作的開(kāi)展夯實(shí)基礎(chǔ)。

4綜合物探

地質(zhì)資料表明現(xiàn)場(chǎng)的巖土層類(lèi)型豐富,自上而下包含雜填土、淤泥、細(xì)中砂、淤泥(質(zhì)土)夾砂、粉質(zhì)黏土、(含礫)細(xì)中砂、淤泥質(zhì)土互層、碎卵石、強(qiáng)風(fēng)化巖等。部分巖土層間在波阻抗、電阻率方面均存在較明顯的差異,在此特性下,分界面處的地震波傳遞路徑發(fā)生改變,有反射和折射現(xiàn)象??梢詰?yīng)用淺層地震反射波法與瞬態(tài)面波法,以便對(duì)地質(zhì)條件展開(kāi)分析,對(duì)于地層電阻率層面的差異,可以應(yīng)用高密度電阻率法。

4.1橫波反射法

(1)應(yīng)用原理。地震波沿地下介質(zhì)發(fā)生傳播,沿途所遇介質(zhì)特性不一,存在波阻抗顯著差異的界面,傳播狀態(tài)發(fā)生變化,有反射的現(xiàn)象,該部分信號(hào)可利用檢波器接收,將具體信息同步至地震儀,以反射波振幅、相位為關(guān)鍵的分析參數(shù),據(jù)此推斷地下地層的構(gòu)造。橫波反射不易受轉(zhuǎn)換波的干擾,其穩(wěn)定性較好,垂向分辨率高,更有利于地質(zhì)條件的分析與判斷。(2)勘察結(jié)果描述。橫波反射法所涵蓋的細(xì)分技術(shù)形式較多,在本次巖土勘察工作中,應(yīng)用多次CDP覆蓋技術(shù)?;A(chǔ)參數(shù)方面,接收道為12道,道距2m,炮間距2m,偏移距4m,覆蓋6次。E線偏移距2m的地震記錄如圖1所示。在勘察范圍內(nèi)的淤泥(質(zhì)土)夾砂、(含礫)細(xì)中砂、碎卵石及風(fēng)化巖層面處,橫波均出現(xiàn)反射現(xiàn)象,絕大部分界面的反射波能量均較強(qiáng)(較特殊的是風(fēng)化巖,此部分除外),反射同相軸明顯。

4.2高密度電阻率法

(1)應(yīng)用原理。依托各類(lèi)巖土介質(zhì)在導(dǎo)電性方面的差異化特性,人為施加電場(chǎng),在此條件下將地下傳導(dǎo)的電流分布作為切入點(diǎn),展開(kāi)有關(guān)于地質(zhì)條件的分析。適配供電電機(jī)向地下供入直流電流,在勘察范圍內(nèi)建立電場(chǎng),測(cè)試過(guò)程中對(duì)供電極以及測(cè)量裝置進(jìn)行調(diào)整,調(diào)整內(nèi)容包含排列方式、大小、相對(duì)位置等。改變電流的分布狀態(tài),測(cè)定在不同試驗(yàn)條件下電場(chǎng)的變化特點(diǎn),推斷地層電阻率深度并進(jìn)行對(duì)比分析,以達(dá)到測(cè)深的效果[1]。(2)勘察結(jié)果描述。在本次測(cè)試中,采用單個(gè)排列電極,極距3m,總量為60根,適配二級(jí)裝置,由其負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集工作。在測(cè)定具體的數(shù)據(jù)后,對(duì)其進(jìn)行調(diào)整,得到電阻率等值線圖。E線高密度電法視電阻率等值線斷面如圖2所示。經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn),電性層具有特定的分布規(guī)律,以層狀和視層狀為主,在深度方向上,電阻率存在“低-高”的交替變化,整個(gè)電性層可以劃分為四個(gè)細(xì)分的層次。通過(guò)與鉆孔資料的對(duì)比分析可以發(fā)現(xiàn),在飽和水作用下,淤泥(質(zhì)土)夾砂、(含礫)細(xì)中砂及碎卵石的電阻率差異較小,電性界面偏模糊,其他各類(lèi)巖土層電阻率斷面反映較好。

4.3多道瞬態(tài)面波法

(1)應(yīng)用原理。依托面波在多層介質(zhì)中相速度存在差異等特性開(kāi)展勘察工作,瞬態(tài)沖擊力作為震源激發(fā)面波,受到脈沖荷載作用后在地表處形成波動(dòng)。通過(guò)預(yù)先配套的傳感器的應(yīng)用,能夠高效記錄面波的垂直分量,完成對(duì)波信號(hào)的頻散處理,根據(jù)數(shù)據(jù)生成頻散曲線,存在較明顯的變化規(guī)律,可以關(guān)聯(lián)某特定的地質(zhì)條件或巖土性狀,以便進(jìn)行判斷。(2)勘察結(jié)果描述??辈焖脙x器為SWS-6型多功能面波儀,傳感器選用穩(wěn)定性較好的4Hz垂直地震檢波器,引入重錘法(作為激發(fā)方式)?;A(chǔ)參數(shù)方面,按照2m的道間距排列24道,偏移距8~12m,感覺(jué)數(shù)據(jù)制得E線瞬態(tài)面波法試驗(yàn)測(cè)試成果圖。速度層具有較明顯的層狀分布特點(diǎn),剖面的分布規(guī)律為自西向東逐步加厚。中上部層速度較低,對(duì)應(yīng)的巖土層為雜填土、淤泥質(zhì)土及細(xì)中砂及淤泥(質(zhì)土)夾砂,下部速度較高,主要對(duì)應(yīng)的是粉質(zhì)黏土及(含礫)細(xì)中砂。通過(guò)與鉆孔資料的對(duì)比分析發(fā)現(xiàn),速度層的起伏變化與其具有高度的趨同性。地面波法的有效探測(cè)深度約40m,相較于本次勘探要求存在不足(需要明確在40m以下范圍的碎卵石持力層的起伏特點(diǎn))。由于探測(cè)深度不足的緣故,瞬態(tài)面波法在本次勘察中缺乏可行性[2]。

5綜合勘察的成果資料

以現(xiàn)場(chǎng)物探結(jié)果為參考,確定地質(zhì)異常地段后,在該部分鉆探。經(jīng)分析,選擇碎卵石突變的中間地段,于該處進(jìn)行鉆探分析,對(duì)比鉆探結(jié)果與物探結(jié)果,實(shí)現(xiàn)校核。將物探和鉆探結(jié)果有機(jī)結(jié)合,有助于更清晰地掌握?qǐng)龅貛r土層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),了解碎卵石層層面的起伏特點(diǎn)。根據(jù)碎卵石持力層的勘察數(shù)據(jù),確定其埋深變化的等深線圖。受有效探測(cè)深度的限制,多道瞬態(tài)面波法在本次勘察中缺乏可行性,難以獲得碎卵石層面的埋深數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)高密度電阻率法的應(yīng)用,可以有效追蹤風(fēng)化巖等相關(guān)結(jié)果,掌握具體信息,應(yīng)用效果較好,但在碎卵石層面的應(yīng)用效果有限。淺層地震反射法更適用于碎卵石層面,在該地質(zhì)條件下的勘察工作中具有可行性。

6綜合勘察的結(jié)果

(1)傳統(tǒng)的鉆探方法在實(shí)際應(yīng)用中易受勘探點(diǎn)間距過(guò)大的限制,勘察結(jié)果缺乏全面性,難以呈現(xiàn)地質(zhì)體的具體變化特點(diǎn)。應(yīng)以傳統(tǒng)的鉆探技術(shù)為基礎(chǔ),融入物探方法,實(shí)現(xiàn)對(duì)既有鉆探數(shù)據(jù)的有效補(bǔ)充,有利于揭示鉆探點(diǎn)間地質(zhì)體的變化特點(diǎn)[3]。(2)瞬態(tài)面波法在實(shí)際應(yīng)用中受到探測(cè)深度的限制,將其應(yīng)用于深埋的碎卵石層中并未起到作用。高密度電阻率法和淺層地震橫波反射法均是較為典型的物探方法,經(jīng)綜合應(yīng)用后,將物探結(jié)果與鉆探方法的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,相互佐證,更全面、準(zhǔn)確地呈出勘察范圍內(nèi)巖土層的分布特點(diǎn),準(zhǔn)確掌握碎卵石持力層的起伏變化,突破傳統(tǒng)方法的限制,勘察結(jié)果具有較高的參考價(jià)值,能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)以及施工提供可靠的依據(jù)。由此表明,綜合勘察技術(shù)應(yīng)用效果較好,具有可行性,可作為巖土工程勘察中的關(guān)鍵方法。

7結(jié)語(yǔ)

綜上所述,通過(guò)綜合勘察技術(shù)的應(yīng)用,可以全面呈現(xiàn)出待勘察范圍內(nèi)的巖土體分布特點(diǎn)以及變化特點(diǎn),勘察結(jié)果的全面性與真實(shí)性得到有效保證,有利于工作人員開(kāi)展后續(xù)的工作,以因地制宜的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工。

參考文獻(xiàn)

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作者:譚道金 錢(qián)慧 單位:襄陽(yáng)建強(qiáng)勘察設(shè)計(jì)審查咨詢(xún)有限公司 湖北省地質(zhì)局第八地質(zhì)大隊(duì)

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