談巖土工程勘察新技術(shù)

■巫景新

（廣東省工程勘察院廣東廣州510510）

談巖土工程勘察新技術(shù)

■巫景新

（廣東省工程勘察院廣東廣州510510）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的繁榮發(fā)展，土建工程的數(shù)量和規(guī)模也在不斷增加。巖土工程作為土建工程中的一項(xiàng)重要分支，對(duì)于解決土建工程中關(guān)于土和巖石等工程問(wèn)題具有重要意義。巖土工程勘察作為巖土工程地質(zhì)環(huán)境特征的考察和分析工作，在保障整個(gè)工程建設(shè)質(zhì)量的過(guò)程中具有重要地位。本文基于現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外巖土工程勘察的技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用背景，對(duì)于近年來(lái)創(chuàng)新并應(yīng)用在巖土工程勘察上的技術(shù)做了探索和分析，對(duì)于提高巖土工程施工效率，保障建筑工程的建設(shè)質(zhì)量有著一定的參考意義。

巖土工程勘察新技術(shù)

我國(guó)是一個(gè)地質(zhì)條件復(fù)雜的國(guó)家，在土建工程施工的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到巖土種類(lèi)眾多帶來(lái)的不利影響。因此就要求施工單位在巖土工程建設(shè)的前期階段，利用科學(xué)高效的勘察技術(shù)手段對(duì)施工場(chǎng)地的地址條件進(jìn)行詳細(xì)勘察。只有防患于未然，切實(shí)調(diào)查清楚施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件，才能最大程度上避免地質(zhì)災(zāi)害對(duì)工程建設(shè)帶來(lái)的損失，從而保障工程建設(shè)的安全和高效。

1.巖土工程勘察技術(shù)創(chuàng)新的應(yīng)用背景

1.1 改進(jìn)巖土工程勘察技術(shù)的意義

巖土工程勘探技術(shù)是工程建設(shè)上關(guān)乎后期設(shè)計(jì)、施工等工作的關(guān)鍵勘探技術(shù)，它不僅是為工程的設(shè)計(jì)工作服務(wù)，勘探工作的質(zhì)量關(guān)系到整個(gè)工程建設(shè)。而我國(guó)巖土工程領(lǐng)域經(jīng)過(guò)建國(guó)幾十年的積累，雖然在技術(shù)水平上取得了一定的提高，在建筑、地基、地下工程、海上平臺(tái)等工程中得到了較為出色的應(yīng)用，但與國(guó)際先進(jìn)水平相比，我們?cè)诳碧郊夹g(shù)層面上還存在很大的改進(jìn)空間，因此優(yōu)化與改進(jìn)我國(guó)的巖土工程勘察技術(shù)，對(duì)于提高工程建設(shè)的質(zhì)量有著重要的意義，首先可以補(bǔ)充巖土工程勘探整體技術(shù)水平上巨大的差距，改變目前先進(jìn)技術(shù)僅掌握在極少數(shù)單位的現(xiàn)狀；同時(shí)可以提高勘探成果的質(zhì)量，保證資料和數(shù)據(jù)的真實(shí)性和科學(xué)性，為后續(xù)工作提供準(zhǔn)確參考；同時(shí)有利于將技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際接軌，促進(jìn)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)和國(guó)際市場(chǎng)的融合，使我國(guó)的巖土工程能夠走向世界。

1.2 巖土工程勘察新技術(shù)的應(yīng)用背景

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)等高新技術(shù)的飛速發(fā)展，以及彈性波理論、電學(xué)原理和電磁波理論等基礎(chǔ)理論的飛速發(fā)展，工程勘探領(lǐng)域出現(xiàn)了一大批先進(jìn)的工程勘察方法和探測(cè)設(shè)備。這些先進(jìn)技術(shù)不僅保證了探測(cè)采樣的密度和速度，在降低勘察成本、拓寬勘察信息收集等方面也有著一定的突破。在巖土工程勘察問(wèn)題日益復(fù)雜化的今天，傳統(tǒng)的巖土工程勘探方法已經(jīng)很難再滿(mǎn)足工程勘察和設(shè)計(jì)的需求。因此，利用電子計(jì)算機(jī)等前沿技術(shù)所開(kāi)發(fā)的新型勘察技術(shù)，成為了提高工程效率、降低工程成本的主要趨勢(shì)。利用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)對(duì)巖土工程勘察進(jìn)行建模和資料分析，模擬施工過(guò)程中的巖土結(jié)構(gòu)變化以及可能發(fā)生的問(wèn)題，已經(jīng)成為分析制定準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)計(jì)劃以及風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急預(yù)案所必不可缺的重要前期工作。

2.巖土工程勘察新技術(shù)的應(yīng)用

2.1 數(shù)字化巖土勘察技術(shù)的應(yīng)用

在傳統(tǒng)的巖土勘察工作中，不是十分注重對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的數(shù)字化建模以及分析工作，導(dǎo)致勘察工作的準(zhǔn)確性和科學(xué)性受到一定的限制。為了遵循科學(xué)的發(fā)展規(guī)律和時(shí)代的需求，數(shù)字化巖土勘察技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為了重要趨勢(shì)。數(shù)字化技術(shù)在巖土工程勘察中的應(yīng)用主要分為兩個(gè)方面：數(shù)字化分析和數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)字化分析是指將通過(guò)測(cè)量得到的數(shù)據(jù)資料通過(guò)數(shù)字化表面模型呈現(xiàn)出來(lái)，形成網(wǎng)格狀的地形表面圖，以分析地形測(cè)量結(jié)果以及地質(zhì)體情況，或者結(jié)合遙感測(cè)量，將數(shù)字化建模與遙感影像相疊加，達(dá)到建立數(shù)字化地形的目的。除此之外，地質(zhì)情況的數(shù)字化也是一項(xiàng)重要工作，利用電子計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)地下的土層和巖石情況進(jìn)行建模分析，以更好地描述當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)結(jié)構(gòu)情況。然而，現(xiàn)階段的數(shù)字化巖土工程勘察技術(shù)由于獲取的數(shù)據(jù)量較小，相關(guān)的建模、分析工具不夠全面，導(dǎo)致探測(cè)和分析精確度存在不足，其勘察質(zhì)量仍有待提高。在數(shù)字化勘察數(shù)據(jù)庫(kù)上，首先通過(guò)勘察數(shù)據(jù)庫(kù)的概念進(jìn)行設(shè)計(jì)，把收集到的真實(shí)數(shù)據(jù)作為分析基礎(chǔ)，建立聯(lián)系數(shù)據(jù)與實(shí)體的概念模型，將地質(zhì)情況進(jìn)行更好的研究。再主要通過(guò)將測(cè)量的原始數(shù)據(jù)，如幾何屬性等數(shù)字化，生成多種三維模型，再根據(jù)用戶(hù)的需求，將數(shù)字模型轉(zhuǎn)化為面向用戶(hù)的文檔或圖形等。

2.2 高密度電阻率法測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用

高密度電阻率測(cè)量技術(shù)又稱(chēng)高密度電法，興起于上個(gè)世紀(jì)七八十年代，在日本和英國(guó)的勘察探測(cè)工作中首先得到應(yīng)用。該測(cè)量技術(shù)在直流電探測(cè)法的基礎(chǔ)上，利用計(jì)算機(jī)控制，并有效使用磁盤(pán)存儲(chǔ)信息，相對(duì)于傳統(tǒng)的直流電法有著巨大的優(yōu)勢(shì)。高密度電阻率法大大降低了測(cè)量人員的工作量，將傳統(tǒng)測(cè)量方法中大量的重復(fù)人工勞動(dòng)改進(jìn)為一次性布設(shè)電極進(jìn)行測(cè)量，傳統(tǒng)的手動(dòng)控制改進(jìn)為計(jì)算機(jī)程序控制，并通過(guò)所攜帶的磁盤(pán)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，很好的優(yōu)化了測(cè)量工作的流程，不僅提高了測(cè)量工作的效率，還能夠有效提高測(cè)量工作的精確度。高密度電阻率測(cè)量法的工作原理是以被測(cè)量地區(qū)因地質(zhì)情況差異而帶來(lái)的電阻率差異為基礎(chǔ)，通過(guò)人工布設(shè)一定密度的電極而產(chǎn)生的地下電場(chǎng)，監(jiān)測(cè)地下空間的電阻率變化情況，通過(guò)獲得的數(shù)據(jù)測(cè)量計(jì)算出相應(yīng)的地質(zhì)特征。

2.3 CT成像技術(shù)在勘察探測(cè)中的應(yīng)用

CT成像技術(shù)又稱(chēng)彈性波層析成像技術(shù)。在巖土工程勘察所使用的CT設(shè)備由放射源和探測(cè)器所組成，基本原理為利用放射源發(fā)射的放射性射線(xiàn)，在穿透相應(yīng)物體時(shí)造成的射線(xiàn)強(qiáng)度等屬性變化，來(lái)計(jì)算被測(cè)物體的相關(guān)性質(zhì)。其中，彈性波在不同介質(zhì)中所具有的速度差異是進(jìn)行測(cè)量成像的重要參數(shù)，根據(jù)彈性波信號(hào)的傳播時(shí)間，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行剖面速度的分析，得到地質(zhì)體的特征數(shù)據(jù)；根據(jù)不同方向上所測(cè)得的數(shù)據(jù)，即可構(gòu)建物體的CT圖像。在現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際操作中，首先需要準(zhǔn)確測(cè)量放射源和探測(cè)器的位置，與常規(guī)測(cè)量類(lèi)似，CT成像測(cè)量的誤差可以通過(guò)多次測(cè)量進(jìn)行減小，增加數(shù)據(jù)的可靠性；在進(jìn)行多次測(cè)量時(shí)，要選取不同的測(cè)量位置，以保證數(shù)據(jù)的全面性，利于重構(gòu)圖像。在CT成像技術(shù)中，分辨率是決定勘察質(zhì)量的重要參數(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中要通過(guò)合理設(shè)計(jì)放射源和接收器間距。形成全方位的測(cè)量結(jié)構(gòu)，以有效提高測(cè)量的分辨率。同時(shí)，根據(jù)彈性波理論，測(cè)量彈性波的頻率、波長(zhǎng)對(duì)探測(cè)分辨率也有著很大影響，在勘察工作中，要通過(guò)實(shí)驗(yàn)，選擇合理頻率和波長(zhǎng)的彈性波以提高測(cè)量分辨率，通常情況下，頻率越高，波長(zhǎng)越短，所能測(cè)量的分辨率越大。另外，測(cè)量分辨率和射線(xiàn)的追蹤方法之間也存在著一定的聯(lián)系，根據(jù)數(shù)學(xué)和物理原理，采用最小走時(shí)路徑追蹤法進(jìn)行彎曲路線(xiàn)追蹤，對(duì)劃分地質(zhì)情況，提高成像反演過(guò)程的分辨率有著一定的益處。

2.4 其他新型勘察技術(shù)介紹與應(yīng)用

在巖土工程勘察工作中，除了以上列舉的新技術(shù)和方法以外，還有一部分先進(jìn)的勘察技術(shù)也在逐漸得到應(yīng)用。由電磁法勘察發(fā)展而來(lái)的地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)，可以通過(guò)發(fā)射和接收光譜電磁波，以確定相應(yīng)的地下介質(zhì)，對(duì)于巖層勘探和水氣探測(cè)有著一定的作業(yè)，但其探測(cè)范圍較小，應(yīng)用受到一定的限制；紅外線(xiàn)探測(cè)技術(shù)是根據(jù)一定區(qū)域內(nèi)紅外線(xiàn)輻射的變化情況，進(jìn)行地形地質(zhì)特征的資料收集與分析，缺點(diǎn)是無(wú)法測(cè)量水量特征等參數(shù)；瞬變電磁場(chǎng)通過(guò)觀(guān)察二次場(chǎng)的方式進(jìn)行測(cè)量，其工作效率較高且具有一定程度的縱向分辨率，也在逐漸得到應(yīng)用。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在工程建設(shè)當(dāng)中，巖土工程勘察作為一項(xiàng)重要的先期工作，在工程設(shè)計(jì)施工中發(fā)揮著重要的參照作用，其技術(shù)的先進(jìn)性和勘察數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性也在逐漸受到重視。只有企業(yè)和相關(guān)科研單位在實(shí)際工作中，根據(jù)先進(jìn)的數(shù)學(xué)、物理原理，利用好計(jì)算機(jī)電子技術(shù)等前沿技術(shù)，才能開(kāi)發(fā)出適合巖土勘察工作的有效方法和設(shè)備。只有提高巖土工程勘察技術(shù)的質(zhì)量和準(zhǔn)確性，保障我國(guó)的工程建設(shè)質(zhì)量，為國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展保駕護(hù)航。

[1]向國(guó)澤.巖土工程勘察的新技術(shù)運(yùn)用研究 [J].低碳世界,2014,13:171-172.

[2]高楠.巖土工程勘察的意義及其新技術(shù)運(yùn)用 [J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2010,17:85

P624[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-6-240-1