工程物探技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用前景分析

魯亞楠 孫逢坤

[摘要]工程物探是巖土工程的一個(gè)重要組成部分，是巖土工程勘察和巖土工程檢測、監(jiān)測的重要手段，是一種服務(wù)于工程建設(shè)的地球物理探測技術(shù)，是一種非破損探測技術(shù)，具有速度快、成本低、所采集的信息量大、科技含量高和服務(wù)領(lǐng)域?qū)挼忍攸c(diǎn)。物探技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，已成為衡量勘察工作現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。本文將主要探討工程物探技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用前景。

[關(guān)鍵詞]工程物探 巖土工程 應(yīng)用

[中圖分類號(hào)] X752 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2014）-7-236-1

凡利用地球物理的方法來探測地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造等地質(zhì)問題時(shí)，通稱為物探。物探的種類很多，在工程地質(zhì)勘察中應(yīng)用最普遍的是電法勘探和地震勘探[1]。按照巖土工程新體制的要求，工程物探要為巖士工程的勘察、設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)測全過程中出現(xiàn)的各種技術(shù)問題服務(wù)。工程物探在工程勘察和巖土工程中的積極和重要的作用進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。

1工程物探技術(shù)概述

物探是一種間接的勘探工作，它可以快速高效地探測場地下地質(zhì)情況，與測繪工作配合尤為合適，但其勘探成果往往具多解性，使用時(shí)容易受各種因素干擾。鉆探及坑探能較可靠地了解地下地質(zhì)情況，其中鉆探應(yīng)用最為廣泛。鉆探的缺點(diǎn)是無法直接地對(duì)場地巖土體進(jìn)行觀測，只能是一種“半直接”的勘探手段；而坑探則是一種較為直觀的勘察手段，勘探人員可以直接在坑中進(jìn)行觀察測量，能夠掌握各種地質(zhì)結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)，但是它耗費(fèi)人力和資金較多，周期長?？紤]到物探、鉆探及坑探都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，在布置勘探工作時(shí)應(yīng)綜合運(yùn)用這三種勘探手段。鉆探和坑探工程，要以測繪和物探工作為基礎(chǔ)，而物探成果亦須由勘探工作來證實(shí)。當(dāng)需查明巖土的性質(zhì)和分布，采取巖土試樣或進(jìn)行原位測試時(shí)，以上三種勘探手段都能滿足要求，但應(yīng)從場地特點(diǎn)、勘察目的、巖土的特性等因素進(jìn)行具體選擇。

2工程物探技術(shù)在巖土工程中的重要作用

（1）地質(zhì)條件及地下物體探測

可用于地層劃分，確定基巖或持力層埋深；探測地下管線、墓室、洞穴、孤石和其他障礙物等。應(yīng)用物探技術(shù)可明顯提高勘察質(zhì)量，縮短勘察周期、降低勘察成本。

（2）不良地質(zhì)作用及災(zāi)害地質(zhì)探測

探測破碎帶、斷層及有無軟弱層；用于評(píng)價(jià)工程地區(qū)初始地震危險(xiǎn)性的地震影響參數(shù)的測定；固體廢物的環(huán)境地質(zhì)調(diào)查；地裂縫、巖溶塌陷地質(zhì)調(diào)查；邊坡蠕變特性的監(jiān)測；滑坡的探測以及隧洞、地下洞室開挖的超前預(yù)報(bào)等。

（3）地下水探查

在水文地質(zhì)勘察中，物探主要用于探查含水層的分布、厚度和埋深，尋找含水?dāng)鄬悠扑閹?，確定咸、淡水分界面，測定地下水流速、流向等?，F(xiàn)今，又拓展到地下水污染現(xiàn)狀調(diào)查及綜合評(píng)價(jià)。

（4）工程檢測和監(jiān)測

用物探監(jiān)測基坑變形和地基沉降，評(píng)價(jià)地基改良效果，基樁無損檢測，防滲墻、堤防壩體質(zhì)量等已得到廣泛的應(yīng)用，檢測建筑物構(gòu)件的細(xì)小裂縫和鋼筋配比以及古舊建筑物的老朽程度均已取得初步效果[3]。

（5）巖土體物理力學(xué)參數(shù)測定

應(yīng)用物探方法測定的巖土體物理力學(xué)參數(shù)包括：電阻率、縱（橫）波速度、密度、振動(dòng)頻率等。某些物探參數(shù)可直接用于工程設(shè)計(jì)，如電阻率低的地點(diǎn)可作為避雷針的良好接地點(diǎn)；電阻率高且地基強(qiáng)度好的地基則可作為輸電線路線架的基礎(chǔ)。地下管線防腐設(shè)計(jì)需要管線附近的電阻率分布資料；構(gòu)筑物的抗震設(shè)計(jì)需要地基振動(dòng)頻率資料；精密儀器和精密機(jī)床的安裝需要地脈動(dòng)資料。機(jī)場的羅盤標(biāo)定場需要建在地磁場平穩(wěn)的場地，而核電站的核島要求建在穩(wěn)定的完整基巖上等。

3工程物探技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用前景

3.1地球物理勘探的應(yīng)用前景

應(yīng)用地球物理勘探方法時(shí)，應(yīng)具備的條件為：被探測對(duì)象與周圍介質(zhì)之間有明顯的物理性質(zhì)差異；被探測對(duì)象具有一定的埋藏深度和規(guī)模，且地球物理異常有足夠的強(qiáng)度；能抑制干擾，區(qū)分有用信號(hào)和干擾信號(hào)；在有代表性地段進(jìn)行方法的有效性試驗(yàn)。按地質(zhì)體的不同物理場，地球物理勘探可分為：電法勘探、地震勘探、磁法勘探、重力勘探、放射性勘探等。

3.2電阻率法在巖土工程勘察中的應(yīng)用

電阻率法是依靠人工建立直流電場，測量欲測地質(zhì)體與周圍巖土間的電阻率差異，從而推斷地質(zhì)體性質(zhì)的方法。它主要可以解決以下地質(zhì)問題：進(jìn)行地層巖性的劃分；探查褶皺構(gòu)造形態(tài)，尋找斷層；探查上覆土層厚度、基巖起伏及風(fēng)化殼厚度；探查含水層的分布情況、埋深及厚度，尋找充水?dāng)鄬蛹爸鲗?dǎo)充水裂隙方向；探查巖溶發(fā)育情況及滑坡體的分布范圍；尋找古河道的空間位置[4]。

3.3地震折射波法在巖土工程勘察中的應(yīng)用

地震勘探是通過人工激發(fā)的彈性波在地下傳播的特點(diǎn)來解決某一地質(zhì)問題?；驹硎抢帽苹蚯脫舴椒ㄏ驇r土內(nèi)激發(fā)地震波，地震波以彈性波動(dòng)方式在巖土中傳播，根據(jù)不同介質(zhì)彈性波傳播速度的差異來判斷地質(zhì)現(xiàn)象。在巖土工程勘察中運(yùn)用最多的是高頻（200～300Hz）地震波淺層折射法，可以研究深度在100m以內(nèi)的地質(zhì)體。主要解決下列問題：測定覆蓋層的厚度，確定基巖的埋深和起伏變化；推測斷層破碎帶和裂隙密集帶；研究巖石的彈性性質(zhì)，測定巖石的動(dòng)彈性模量和動(dòng)泊松比；劃分巖體的風(fēng)化帶，測定風(fēng)化殼厚度和新鮮基巖的起伏變化。地震勘探的效果受到兩方面的因素影響：一是儀器、震源等技術(shù)條件；二是客觀存在的地質(zhì)情況和地表等因素的復(fù)雜程度。因此在使用地震勘探時(shí)要綜合考慮場地是否具備以下適用條件：地形起伏較?。坏刭|(zhì)界面較平坦和斷層破碎帶少，且界面以上巖石較均一，無明顯高阻層屏蔽；界面上下或兩地質(zhì)體有較明顯的波速差異。

4結(jié)論

總之，在工程建造前期工作中，為查明宏觀地質(zhì)構(gòu)造格局、場地水文工程地質(zhì)條件和評(píng)價(jià)區(qū)域穩(wěn)定性發(fā)揮先導(dǎo)作用，廣泛應(yīng)用于各類工程建設(shè)項(xiàng)目的選址選線，指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)。在工程施工過程中，進(jìn)行工程施工動(dòng)態(tài)監(jiān)測，為解決一些地質(zhì)難題發(fā)揮特殊作用，如預(yù)測預(yù)報(bào)涌水、冒頂、塌方、巖爆等地質(zhì)災(zāi)害，保證施工順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]劉豫. 巖土工程技術(shù)創(chuàng)新方法與實(shí)踐[J]. 中華民居（下旬刊），2013，12：344.

[2]鄭國棟. 綜合勘察技術(shù)在巖土工程勘察中的應(yīng)用[J]. 福建建筑，2013，02：95-97+102.

[3]鄧康. 勘探技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用探析[J]. 科技資訊，2013，04：83+85.

[4]陳曉岡. 工程物探技術(shù)在鐵路路基檢測中的應(yīng)用研究[J]. 上海鐵道科技，2013，03：109-110.