尋晚祥
(中國冶金地質(zhì)總局湖南地質(zhì)勘查院 湖南長沙 410000)
巖土工程施工中勘察技術(shù)的應(yīng)用解析
尋晚祥
(中國冶金地質(zhì)總局湖南地質(zhì)勘查院 湖南長沙 410000)
巖土勘察在巖土工程技術(shù)中占據(jù)關(guān)鍵地位,旨在為巖土工程整體規(guī)劃設(shè)計與施工,提供保障和支持。巖土勘察技術(shù)的成熟能夠促進巖土工程的發(fā)展,本文探討了巖土工程的施工過程中,所使用的勘察技術(shù)及其實際應(yīng)用,以供參考。
巖土工程;勘察;技術(shù);應(yīng)用
巖土工程中,勘察工作的開展是基礎(chǔ)環(huán)節(jié),該項工作的開展,能夠為相關(guān)工程的施工,提供重要的參考資料,進而為今后的順利施工提供保障。因此,在巖土工程的施工中,必須注意需充分重視勘察工作以及勘察技術(shù)的合理應(yīng)用,以國家的相關(guān)法律法規(guī),從根本上改善巖土工程的施工質(zhì)量。
2.1 巖土工程勘察概述
所謂巖土工程的勘察工作,是以相關(guān)地質(zhì)學(xué)知識為基礎(chǔ),通過合理運用現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù),針對建筑工程項目的建設(shè)實地情況進行勘察和調(diào)研,為工程的后期設(shè)計與建設(shè),提供較為準(zhǔn)確的地質(zhì)條件等方面的參考數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)經(jīng)過勘察工作獲得,由相關(guān)的分析人員進行分析與核實,進而成為工程建設(shè)的重要理論依據(jù)。
巖土工程實施勘察工作的內(nèi)容,包括原位測試、取樣、鉆探以及室內(nèi)試驗等,在勘察過程中,必須注意嚴(yán)格按照既定的程序進行,根據(jù)建筑區(qū)域內(nèi)實際的地質(zhì)條件與樣貌特征,決定勘察的技術(shù)手段與測繪方式;另外,根據(jù)實際情況,可以提前編制勘察方案,結(jié)合工程的需要,選擇最佳方案;最后,還應(yīng)當(dāng)注意積極收集建筑區(qū)域內(nèi)相關(guān)資料,如地質(zhì)資料、氣候因素等,經(jīng)過嚴(yán)密的討論后進行施工。
2.2 巖土工程勘察的作用
無論是學(xué)習(xí)還是筑房子搭橋梁,基礎(chǔ)建設(shè)都極為重要,地基不穩(wěn),再高的房子再長的橋梁最終也會倒塌,而巖土工程勘察作為工程建設(shè)的基礎(chǔ),其重要性不言而喻。通過巖土工程勘察,建筑設(shè)計師們擁有了一份準(zhǔn)確的實際地質(zhì)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù),在完成建筑設(shè)計圖稿的時候便可以避開地質(zhì)結(jié)構(gòu)對建筑的影響,同時也可以利用這些實際數(shù)據(jù)來制作出一份更為牢固和具有經(jīng)濟效益的建筑圖稿。
(1)巖土工程勘察報告可以讓施工人員更加了解施工過程,建筑設(shè)計師們在設(shè)計建筑圖時是以勘察報告數(shù)據(jù)為依據(jù),施工人員只有認(rèn)真研讀了巖土工程勘察報告,才能明白設(shè)計者的意圖,并知道工作內(nèi)容和注意事項。
(2)能夠為施工圖稿提供一個數(shù)據(jù)依據(jù)。巖土工程勘察主要是對建筑地點的地質(zhì)情況和結(jié)構(gòu)進行勘察,然后根據(jù)探查得到的數(shù)據(jù)進行推算分析,最后設(shè)計者們才能根據(jù)這些實際數(shù)據(jù)設(shè)計出合理的力學(xué)結(jié)構(gòu),完成初步的施工圖稿,使得施工誤差風(fēng)險減小。
3.1 淺層分辨反射波技術(shù)
相關(guān)研究表明,不同的介質(zhì)波存在不同的阻抗差異度,因此,當(dāng)反射波進入地下介質(zhì)面后,會出現(xiàn)顯著變化,尤其是在遇到強度相對較大的介質(zhì)時,反射波的振幅將會大大降低,結(jié)合相關(guān)資料,對波幅進行分析和計算,可以確定各個標(biāo)準(zhǔn)反射層的層次。在向下傳播時,波會存在相應(yīng)的層次分解,從而產(chǎn)生反射,反射波可以被專業(yè)的勘察儀器接受和記錄。在經(jīng)過不同的介質(zhì)時,反射波的傳播路徑、波形以及強度都會出現(xiàn)一定的變化,可以由此對地層以及巖石的性質(zhì)進行判斷,達到預(yù)期的巖土勘察目標(biāo)。與其他技術(shù)相比,淺層分辨反射波技術(shù)的優(yōu)點在于波長短、橫波波速低、分辨率高,而且在不同的介質(zhì)上也不會出現(xiàn)巨大的轉(zhuǎn)化。
3.2 多道瞬態(tài)面波技術(shù)
該種勘察技術(shù)的原理如圖1所示,是利用面波沿著介質(zhì)表面?zhèn)鞑?,并且在不同介質(zhì)中傳播速度存在差異的特性,以瞬態(tài)沖擊力為震源,向地面發(fā)出面波,在脈沖荷載的作用下地面會出現(xiàn)波動,采用傳感器采集和記錄面波的垂直分布狀況,然后對采集的信號進行頻散分析與處理,由于巖土介質(zhì)的結(jié)構(gòu)形狀、體制條件等和頻散曲線的變化規(guī)律存在一定的聯(lián)系,通過分析頻散曲線的變化規(guī)律,能夠準(zhǔn)確的反映巖土工程的巖土性質(zhì)、地質(zhì)條件等,達到勘察的目的。
圖1 多瞬態(tài)面波技術(shù)
多瞬態(tài)面波技術(shù)應(yīng)用于巖土工程勘察中,其特點體現(xiàn)在以下方面:①面波的波長不同,穿透的深度也存在差異,基于該種特性,根據(jù)介質(zhì)的物力學(xué)特性和面波波速之間的聯(lián)系,能夠比較準(zhǔn)確的反映勘察點的巖性特征;②分為穩(wěn)態(tài)法與瞬態(tài)法兩種,根據(jù)現(xiàn)場狀況采用相應(yīng)的勘察方法,適用范圍廣。
3.3 高密度電阻率技術(shù)
這種勘察方法的優(yōu)點在于,能夠?qū)崿F(xiàn)大量信息的存儲,可以實現(xiàn)信息采集的自動化以及信息處理的高效化,還可以利用圖像,將信息直觀地顯示出來,結(jié)合專業(yè)的計算機軟件,能夠確保圖像的成功合成。在利用高密度電阻率法進行巖土勘察時,應(yīng)該大致了解勘察現(xiàn)場的具體情況,以確??辈斓挠行院涂辈旖Y(jié)果的準(zhǔn)確性。結(jié)合外業(yè)勘察得到的各種數(shù)據(jù)資料,利用電阻率成像,可以對現(xiàn)場巖土地質(zhì)的剖面圖進行繪制,結(jié)合巖石起伏的電阻率曲線以及巖土層的電性差異,可以得到巖土的整體形態(tài)布局。
3.4 橫波反射技術(shù)
該種勘察技術(shù)的工作原理,主要利用的是地震波,該波處于不同地下介質(zhì)中時,其傳播的速度也存在差異,據(jù)此即可判斷巖土的特性。地震波在介質(zhì)中的傳播速度不同,并且在明顯差異界面會發(fā)生反射,安裝在地表的檢波器接收反射的波信號,通過計算能夠獲得反射波的相位、振幅以及速度等,以此判斷地下巖性、地質(zhì)結(jié)構(gòu)等信息。橫波反射技術(shù)和縱波反射技術(shù)相比,橫波的抗凹能力更強,并且橫波的垂直分辨率更高,傳播速度更低,檢測的準(zhǔn)確度更高。
4.1 工程地質(zhì)測繪
工程地質(zhì)測繪技術(shù)是實施巖土工程勘察的基礎(chǔ),其主要應(yīng)用于巖土工程勘察的初期階段,其主要原理就是運用了地質(zhì)、工程地質(zhì)理論等專業(yè)知識,進而分析出地質(zhì)的實際性質(zhì)和規(guī)律,從而推斷出地下地質(zhì)的實際情況,為勘探以及測試工作提供可靠的數(shù)據(jù)。
4.2 勘探與取樣
勘探工作主要就是指物探、鉆探以及坑探等方法,其主要功能就是收集地下地質(zhì)的實際情況,并且通過勘探工程進行原位測試以及監(jiān)測。物探成果本身具有多解性,方法又會受到地形條件等方面因素的影響,成果往往還需要勘探工程來進行驗證。鉆探和坑探也屬于勘探工程,是直接進行勘探的技術(shù),進而能夠科學(xué)、合理的掌握地下地質(zhì)情況,巖土工程勘察工作是不可或缺的,目前鉆探技術(shù)應(yīng)用的范圍比較廣,可以根據(jù)地層的類別選擇不同的鉆探技術(shù)。如果鉆探技術(shù)并不能及時的查明地下地質(zhì)情況,往往還可以使用坑探技術(shù)??犹焦こ痰念愋捅容^多,可以根據(jù)實際情況有針對性的做出選擇。勘探工程往往都會使用大量的機械和動力設(shè)備,對于人力、物力的耗費比較大,甚至一部分勘探工程施工周期比較長,進而會受到諸多條件的限制。因此,在選擇這種方法的時候還必須要考慮到經(jīng)濟因素,避免選擇勘探技術(shù)出現(xiàn)盲目性和隨意性。
4.3 原位測試
原位測試往往都會借助勘探工程來進行,是詳細(xì)勘察階段中非常重要的勘察方法,原位測試具有諸多優(yōu)點,比如試樣可以在原來的環(huán)境,通過原位測試的巖土體尺寸大小,往往能夠直接反映出宏觀結(jié)構(gòu)對巖土性質(zhì)的影響,具有較強的代表性。原位測試同樣具有一定的局限性,比如應(yīng)力路徑不能有效的控制、邊界條件比較復(fù)雜,會消耗比較大的人力和物力,并不能大規(guī)模的進行。
4.4 實例說明
以某巖土工程為例,該工程的建筑面積為92543m2,由于該工程位于某平原和丘地交界處,水文地質(zhì)條件復(fù)雜,為了保證工程施工安全,在項目施工前期做了大量的工作。
為了提高工程勘察成果的全面性和準(zhǔn)確性,該工程施工單位采用綜合勘察技術(shù),主要包括多道瞬態(tài)面波技術(shù)、高密度電阻率技術(shù)、橫波反射技術(shù),采用的勘察設(shè)備分別為:SWS-6型多功能面波儀,垂直地震檢波器(4Hz);60根電極,采用二級裝置采集數(shù)據(jù)信息;多次CDP覆蓋技術(shù)。
該巖土工程中,其樁基的持力層是地下40m的碎卵石層,通過實踐應(yīng)用表明,橫波反射技術(shù)對碎卵石層勘察、追蹤解譯的效果最好,高密度電阻率技術(shù)次之,多道瞬態(tài)面波技術(shù)最差,幾乎不能夠顯示立案時曾的埋深。由此可見,綜合勘察技術(shù)的各種勘察方法各有優(yōu)缺點,并且適用范圍也存在差異,在實踐應(yīng)用的過程中應(yīng)該根據(jù)巖土工程的實際狀況科學(xué)的選擇,以此保證勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性、有效性以及全面性。
勘察技術(shù)在巖土工程中占據(jù)舉足輕重的地位,勘察技術(shù)的先進性直接影響巖土工程勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性、真實性以及全面性,綜合勘察技術(shù)在巖土工程勘察中的應(yīng)用,能夠有效的解決傳統(tǒng)單一勘察技術(shù)的弊端,擴大工程勘察范圍與內(nèi)容,更加真實、全面、準(zhǔn)確的反映巖土工程巖土性質(zhì)、工程特點、地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及變化規(guī)律等,為巖土工程設(shè)計和施工人員提供可靠、有效的參考,進而保證巖土工程后續(xù)施工能夠安全、穩(wěn)定、高效的進行。
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TU195
A
1004-7344(2016)09-0169-02
2016-2-17
尋晚祥(1982-),男,助理工程師,大專,主要從事巖土勘察與施工、礦山地質(zhì)勘查工作。