綜合勘查技術在巖土工程勘查中的應用

曾遠（江西省建筑設計研究總院　江西南昌　330046）

綜合勘查技術在巖土工程勘查中的應用

曾遠
（江西省建筑設計研究總院江西南昌330046）

近年來，在社會經(jīng)濟不斷進步的背景下，我國加快了國家和城市建設的步伐，建筑、水利等工程廣泛開展，在巖土工程施工以前，必須進行科學的地質勘查項目，對施工現(xiàn)場地質環(huán)境進行充分掌握的基礎上，才能夠提高設計科學性，同時可以更加科學的選取施工技術，對于提升工程質量具有重要意義。本文以某水利樞紐工程為例，對其泄洪洞巖溶勘查過程中應用的綜合勘查技術展開了詳細介紹。

綜合勘查技術；巖土工程勘查；水利樞紐工程；泄洪洞巖溶勘查

前言

我國是農業(yè)和人口大國，水利工程的有效實施，對于加強當?shù)毓喔饶芰?、提高城市供水和供電水平具有重要意義。該水利工程的建設，不僅能夠實現(xiàn)以上目的，同時還能夠有效緩解當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的壓力，該工程施工過程中，泥質白云巖等是其泄洪洞的重要組成部分，其天然形成的巖體和巖溶，嚴重影響工程的支護工作，同時還導致施工便道存在安全隱患。在這種情況下，必須應用綜合勘查技術，加強泄洪洞巖溶勘查，為提升整體工程質量奠定良好基礎。

1　綜合勘查技術概述

巖土工程施工過程中，鉆探是我國傳統(tǒng)的勘查技術措施，隨著科技的進步，現(xiàn)階段巖土工程施工過程中對勘探結果的精確度要求越來越高，因此傳統(tǒng)的勘查技術已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代技術的需求，綜合勘查技術就是在這種情況下產(chǎn)生并得到廣泛應用的?，F(xiàn)階段，在對巖土工程進行勘查的過程中，主要應用方式有探地雷達法和高密度電法等。不同勘查技術應用過程中，存在一定限制性條件，同時也發(fā)揮了不同的優(yōu)勢。然而，通常情況下，這些技術的有效應用只能夠對相關地質條件進行某一側面的研究，而無法從整體上對其進行體現(xiàn)[1]。綜合勘查技術的有效應用，能夠根據(jù)不同地質條件和自然環(huán)境等因素，綜合選用多種勘查手段，對多種技術進行結合利用，對于提升勘查可行性和精確性具有重要作用。

2　泄洪洞巖溶勘查原理

2.1地質雷達技術

該技術是電磁波技術的一種，在應用過程中能夠對地下介質的具體分布狀況進行確定，其在應用過程中，能夠對寬頻帶短脈沖電磁波進行發(fā)射，該電磁波具有較高的頻率，發(fā)射媒介為天線。同時，另外一個媒介天線在應用過程中，能夠對反射波進行接收，它主要由地下介質面產(chǎn)生。地下介質在對電磁波進行傳播的過程中，傳播路線、強度在電磁場中的體現(xiàn)以及傳播過程中的性質都會發(fā)生一定程度的變化，主要原因是受電磁特征的影響[2]。在這種情況下，能夠獲得重要的波形、幅度等相關數(shù)據(jù)，在經(jīng)過精細計算的基礎上，可以對該工程泄洪洞巖溶的大小、構造等進行明確?，F(xiàn)階段，我國巖土工程勘查過程中，主要應用的地質雷達為SIR20，天線通常擁有多種選擇，分別為40M、100M和400M，該工程施工過程中，工作頻率應用100M。

2.2地震CT技術

該技術產(chǎn)生的基礎是醫(yī)學中應用的CT技術。該技術應用過程中，能夠對地質當中的軟弱夾層、溶蝕裂隙和斷層破碎帶等運用CT層析成像，同時還能夠將地震波在其與完整圍巖之間傳播過程中形成的差距呈現(xiàn)出來，在處理相關掃描結果和數(shù)據(jù)的過程中，需要對地震波進行充分的利用，這樣一來就能夠對二維地震波傳播速度的斷面實現(xiàn)鉆孔測試，將較差的地質體性能進行判定是實施勘查的主要原因。測試過程中，地震波激發(fā)過程中需要將炮應用于鉆孔內，并在其它鉆孔中對直達的地震波進行接收，從而有效掃描斷面，計算過程中應用的是地球物理反演，這樣一來能夠對二維速度斷面圖像進行重建。

本文在對水利樞紐工程進行泄洪洞巖溶勘查的過程中，應用的地震儀為Geode24，該設備內部擁有高速電纜，能夠連接于StrataVisor NZXP和電腦等設備。在對高速過采樣計算和A/D轉換器進行應用的過程中，可以提升該地震儀使用過程中的精度。20000Hz是其最高頻帶，1.75Hz是其最低頻帶，因此10ms與20μs之間成為其采樣的主要間隔[3]。疊加器擁有三十二位，能夠對收集到的數(shù)據(jù)進行保存，接下來將這些數(shù)據(jù)有效傳遞到不同介質和主機當中的硬盤之上。預觸發(fā)器存在于該設備之中，在應用過程中內存能夠達到14K。在進行計算的過程中，震源信號和硬件相關器的數(shù)值可以得到確定。

3　綜合勘查技術的具體應用

3.1測線布置

根據(jù)該工程的特點，沿公路積分成為本工程地震CT剖面的主要綜合勘查技術之一，獲得主要數(shù)據(jù)的方式為沿下馬道進行，這一過程中，87次激發(fā)產(chǎn)生于施工便道當中，1m為點距，48道接收需要應用于下馬道，同樣擁有1m的點距，在傾斜剖面獲得的過程中，需要對數(shù)據(jù)反演進行充分的利用，從而能夠得到20°的傾角。施工便道的分布成為布置地質雷達測線的主要形式，便到內側和外側分別擁有一條測線，二者之間的距離為5m，同時擁有0.1m的點距。

3.2資料的處理

（1）地質雷達方面。計算機是進行資料處理的主要方式，這一過程中，首先應當在計算機當中錄入相關數(shù)據(jù)，并對坐標系進行構建，同時促使雷達輸入數(shù)據(jù)得以形成和體現(xiàn)，最后將軟件反演形成于RADAN當中，這樣一來就能夠活動雷達解釋圖。

（2）地震CT相關資料的處理。同地質雷達相同，計算機是進行地震CT相關資料處理的主要方式，處理的過程中，首先應當在計算機當中錄入相關數(shù)據(jù)，并對成像區(qū)域坐標系進行構建，促使CT輸入數(shù)據(jù)得以形成，反演層析的環(huán)節(jié)之后，可以實現(xiàn)成像成圖。

3.3最終結果

（1）地質雷達方面。測線RD1，在應用過程中擁有90m的長度，能夠實現(xiàn)最高15m最少12m的探測深度，反射波圖像的過程中需要對地質雷達進行充分的利用，需要將81~85m、94m等位置進行測線深埋，最深應達到五米距離，最低為4m，其中1272.1~ 1273.1m之間是高程值。值得注意的是，雜亂無章是反射波的主要特點，其通常擁有較強的反射，雙曲線和繞設備在應用過程中會出現(xiàn)在局部位置，這樣一來就能夠斷定這是溶洞發(fā)育造成的。而測線RD2，在應用過程中擁有93m的長度，能夠實現(xiàn)最高17m最少15m的探測深度，反射波圖像的過程中需要對地質雷達進行充分的利用，需要將59.5~60.5m、84.3m等位置進行測線深埋，最深應達到9.5m距離，最低為8.4m，其中1274.4~1275.4m之間是高程值。值得注意的是，雜亂無章是反射波的主要特點，其通常擁有較強的反射，雙曲線和繞設備在應用過程中會出現(xiàn)在局部位置，這樣一來就能夠斷定這是溶洞發(fā)育造成的。

（2）地質雷達成果分析。在對剖面波速分布進行分析的過程中，最高11.7m和最低8.2m的測線分別分布于63m、69m、32m、48m處。不同位置擁有不同的垂直投影高程，例如，1279.968~ 1279.214m為11.6~12.8m處的垂直投影高程。經(jīng)過有效觀察可以發(fā)現(xiàn)，異常現(xiàn)象存在于波速當中，同時其值相對偏低，根據(jù)這一結果可以斷定，這一區(qū)域為主要的巖溶發(fā)育期，破碎是巖體的主要特點，低速異常存在于35值62m處的剖面上，這樣一來，可以斷定產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因是在開挖公路的過程中，造成這一段產(chǎn)生松動圈，從而導致異常波速。

4　結論

在科學和信息技術不斷進步的過程中，我國加快了城市建設的步伐，各種巖土工程增多，為提高我國灌溉、發(fā)電等做出了重要貢獻。而巖土工程具有自身的特點，要想提升工程質量，必須提前進行巖土工程勘查，在工程數(shù)量和實踐越來越多的基礎上，現(xiàn)階段，綜合勘查技術逐漸得到完善，然而不同的地質地形需要應用不同的勘查技術，本文在對綜合勘查技術的應用進行探討的過程中，以某水利樞紐工程為例，希望對我國巖土工程及綜合勘查技術的發(fā)展起到促進作用。

[1]孫超，常虹.與注冊巖土工程師制度相適應的勘查技術與工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式探索[J].吉林省教育學院學報（上旬），2012，02：149~150.

[2]田小甫，張碩，陳軍，張志林，賈雷，馬濤.三維建模技術在區(qū)域工程地質勘查中的應用研究[J].城市地質，2012，01：20~25.

[3]白哲.從注冊巖土工程師考試探討勘查技術與工程專業(yè)教學改革[J].教育教學論壇，2014，37：46~47.

TU195

A

1673-0038（2015）52-0218-02

2015-12-5