工程物探技術(shù)在巖土工程勘察中的應(yīng)用

詹連偉

摘要：近年來，國(guó)家對(duì)工程建設(shè)項(xiàng)目中前期巖土工程勘察工作的要求逐漸增高。傳統(tǒng)的勘察技術(shù)手段滿足不了要求而被逐步淘汰，工程物探技術(shù)具有便捷、高精度等優(yōu)勢(shì)，在巖土工程勘察領(lǐng)域應(yīng)用逐漸廣泛。本文簡(jiǎn)要介紹當(dāng)前階段巖土工程中常用的工程物探技術(shù)、勘測(cè)時(shí)的具體應(yīng)用以及細(xì)節(jié)應(yīng)用分析。

關(guān)鍵詞：巖土工程；物探技術(shù)；勘察；應(yīng)用

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，工程建設(shè)項(xiàng)目的數(shù)量逐漸增多，因此對(duì)建筑項(xiàng)目的要求越來越高。巖土工程作為工程建設(shè)項(xiàng)目的開展的基礎(chǔ)，是切實(shí)保證工程建設(shè)順利進(jìn)行的條件。工程物探是以地下巖石層（或地質(zhì)層）的物理差異為基礎(chǔ)，通過儀器觀測(cè)自然或人工物理場(chǎng)的變化，確定地下地質(zhì)體的空間展布范圍（大小、形狀、埋深等）并可測(cè)定巖石體的物性參數(shù)，達(dá)到解決地質(zhì)問題的物理勘測(cè)方法。常用的工程物探技術(shù)包括高密度電法探測(cè)技術(shù)、地震勘探技術(shù)、淺層反彈波勘探技術(shù)、磁法勘探技術(shù)等，這為巖土工程的設(shè)計(jì)與施工提供了科學(xué)、合理的指導(dǎo)依據(jù)[1]。

1、巖土工程中常用的工程物探技術(shù)

第一，高密度電法探測(cè)技術(shù)。高密度電法利用的原理是不同巖土體存在的介質(zhì)差異，在實(shí)際的巖土工程勘測(cè)時(shí)，由技術(shù)人員先對(duì)所需要勘察的地區(qū)進(jìn)行電場(chǎng)施壓，并對(duì)勘查區(qū)域的電流分布與變化進(jìn)行記錄，通過分析所得數(shù)據(jù)探測(cè)出勘查區(qū)域的巖石性質(zhì)。通常將較高密度的電阻率技術(shù)應(yīng)用在實(shí)際操作中，以此保證裝置本身大小、位置等勘測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在實(shí)際勘測(cè)中，可以通過計(jì)算地表電阻率來判定巖土本身性質(zhì)，地表電阻率的計(jì)算要通過對(duì)地下電流的分布進(jìn)行監(jiān)測(cè)以此總結(jié)出地面電場(chǎng)本身的變化規(guī)律。

第二，地震勘探技術(shù)。地震波包含反射波和折射波兩種，這兩種地震波會(huì)由于地下介質(zhì)的密度、彈性而有所不同。技術(shù)人員就是根據(jù)數(shù)據(jù)的差異進(jìn)行分析、總結(jié)，以此得出勘測(cè)區(qū)域的地下巖層的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、形態(tài)。地震勘測(cè)是通過觀測(cè)人工地震產(chǎn)生的地震波在地下的傳播規(guī)律，推斷出巖層的性質(zhì)。此方法是目前鉆探前勘測(cè)油氣資源的重要手段。

第三，淺層反射波勘探技術(shù)。淺層反射波勘探技術(shù)采用的原理是通過分析不同類型的介質(zhì)波得到地下介質(zhì)的阻抗差異。在實(shí)際勘測(cè)的操作中，介質(zhì)波進(jìn)入地下介質(zhì)，當(dāng)遇到密度較大的介質(zhì)，反射波發(fā)生發(fā)射并且振幅會(huì)有明顯的降低。地面工作人員會(huì)結(jié)合專業(yè)知識(shí)對(duì)所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、計(jì)算，以此來判斷出不同層次的反射層。介質(zhì)波持續(xù)的向下傳送，就會(huì)相應(yīng)產(chǎn)生反射波，這些反射波會(huì)立即被記錄下來。由于介質(zhì)波通過的不同的介質(zhì)，并且它本身的傳播途徑也會(huì)產(chǎn)生變化，工作人員可以通過分析變化的過程來得出巖石的性質(zhì)。淺層反射波勘探技術(shù)是目前較為成熟的一種工程物探技術(shù)[2]。

第四，磁法勘探技術(shù)。磁法勘探技術(shù)利用的原理是巖土礦石本身具有一定的磁性。在實(shí)際的勘測(cè)過程中，巖土礦石的磁性會(huì)引起勘探區(qū)域的磁場(chǎng)發(fā)生變化，這種變化被成為地磁異常情況。這些異常情況會(huì)被地面工作人員通過相關(guān)的儀器進(jìn)行收集、記錄，通過專業(yè)的分析計(jì)算得到巖層的構(gòu)造特征。磁法勘探技術(shù)的主要應(yīng)用是對(duì)勘察的地質(zhì)進(jìn)行分區(qū)處理，明確不同區(qū)域地質(zhì)的斷裂帶情況，同時(shí)對(duì)多種巖石的分布范圍進(jìn)行劃分。磁法勘探技術(shù)在工程物探技術(shù)中屬于常用的技術(shù)類型，被廣泛的應(yīng)用在水、工、環(huán)等方面。傳統(tǒng)的磁性勘探技術(shù)大多用來研究地下構(gòu)造和尋找磁性礦體，當(dāng)今的磁法勘探技術(shù)在探測(cè)地下熱源、地下管道地下電纜等各個(gè)方面均取得非常好的勘察效果。

2、工程物探技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用

第一，工程物探技術(shù)在巖土工程勘察中的應(yīng)用。工程物探技術(shù)與與傳統(tǒng)的鉆探技術(shù)相比，最大的優(yōu)勢(shì)在于能夠進(jìn)行無損探測(cè)，而且效率高。傳統(tǒng)的技術(shù)在巖石的勘查工作中，采用的是以點(diǎn)帶面的方式對(duì)地下的巖層進(jìn)行劃分。后續(xù)工作會(huì)因?yàn)檫@種勘測(cè)結(jié)果較大的偏差大而受到影響。采用工程物探技術(shù)可以有效地避免這個(gè)問題，它可以直接獲得地下巖層的準(zhǔn)確界面分析。具體操作時(shí)應(yīng)當(dāng)采用傳統(tǒng)勘測(cè)技術(shù)與工程物探技術(shù)相結(jié)合的方法，充分發(fā)揮兩個(gè)方法的各自的優(yōu)勢(shì)，達(dá)到互補(bǔ)的作用。例如，如果想要準(zhǔn)確的勘察不同區(qū)域差異，可以采用彈性波技術(shù)與鉆探技術(shù)相結(jié)合的方法進(jìn)行勘察。

第二，工程物探技術(shù)在巖土工程質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用。當(dāng)工程結(jié)束后，工作人員會(huì)對(duì)巖土工程的可靠性與安全性進(jìn)行檢測(cè)，以此來保證工程不會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量性的問題。在測(cè)試時(shí)，為了保證巖土工程的質(zhì)量，不允許進(jìn)行破壞性的監(jiān)測(cè)。這是傳統(tǒng)巖石勘測(cè)技術(shù)所達(dá)不到的，可以采用物探技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，以此了解對(duì)工程的施工是否滿足要求。工作人員采用電磁波法對(duì)工程裂縫進(jìn)行勘測(cè)，以此評(píng)價(jià)裂縫的等級(jí)，并且若發(fā)現(xiàn)裂縫及時(shí)通過注漿技術(shù)對(duì)裂縫進(jìn)行修復(fù)處理，以此確保工程在后期的安全與可靠。

第三，工程物探技術(shù)在巖土工程質(zhì)量控制中的應(yīng)用。在整個(gè)工程的施工中，質(zhì)量控制占有舉足輕重的位置。抽樣調(diào)查、大面積監(jiān)測(cè)等方法在通過工程物探技術(shù)來保證巖石工程施工質(zhì)量的過程中均可以使用。工程物探技術(shù)的應(yīng)用為工程提供了準(zhǔn)確有效的資料信息，同時(shí)有效地避免了施工事故的發(fā)生。例如，若樁基施工中存在缺陷，可以通過低應(yīng)變檢測(cè)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，這在工程檢測(cè)是十分重要的。

3、對(duì)工程物探技術(shù)的細(xì)節(jié)應(yīng)用分析

巖土工程師不僅要有對(duì)專業(yè)知識(shí)的掌握，還要精通巖土工程的專業(yè)知識(shí)。工程安全性的保證很大一部分取決于巖土工程師對(duì)巖土工程的分析、處理方案的選擇。野外采集工程物探數(shù)據(jù)對(duì)于物探工程師是十分關(guān)鍵的，并且要對(duì)采集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算。當(dāng)采取彈性波勘測(cè)方法，勘測(cè)的首要任務(wù)是分離和壓制無用的干擾波，但分離和壓制是有一定限度的，干擾波永遠(yuǎn)存在無法消除。物探工程師要有豐富的經(jīng)驗(yàn)才能在海量的測(cè)試數(shù)據(jù)中判別真?zhèn)危瑴?zhǔn)確的區(qū)分出有效波和干擾波，得到有效的成果。工程物探資料的分析結(jié)果具有多解性，要通過鉆探、測(cè)試、成果進(jìn)行比較，會(huì)得出很多不一致的情況，并且再次對(duì)不同情況進(jìn)行分析，做出正確的解釋。根據(jù)彈性波在巖土體中的傳播速度來完成對(duì)底層界面的劃分是彈性波物探方法中管用的方法，但當(dāng)兩個(gè)底層緊密連接在一起時(shí)，彈性波的速度會(huì)相同或相近。這種情況下若受到其他干擾波的疊加、影響，就會(huì)造成工作人員的假判、誤判，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)果的偏差。技術(shù)人員要通過對(duì)比、檢驗(yàn)、積累經(jīng)驗(yàn)來促進(jìn)技術(shù)水平的提高。巖土工程師從地質(zhì)學(xué)與巖石的外在特征入手進(jìn)行分析，來判斷巖石的本質(zhì)。物探工程師主要是通過對(duì)巖石內(nèi)的力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究，進(jìn)一步對(duì)物探資料進(jìn)行研究與分析。

綜上所述，近年來，國(guó)家對(duì)工程建設(shè)項(xiàng)目中前期巖土工程勘察工作的要求逐漸增高。傳統(tǒng)的勘察技術(shù)手段滿足不了要求而被逐步淘汰，工程物探技術(shù)具有便捷、高精度等優(yōu)勢(shì)，在巖土工程勘察領(lǐng)域應(yīng)用逐漸廣泛。本文簡(jiǎn)要介紹當(dāng)前階段巖土工程中常用的工程物探技術(shù)、勘測(cè)時(shí)的具體應(yīng)用以及細(xì)節(jié)應(yīng)用分析。在巖土工程的勘測(cè)中，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況來決定最符合實(shí)際的鉆探技術(shù)和方法，以保證施工的順利進(jìn)行。前期的實(shí)驗(yàn)工作、對(duì)比研究的結(jié)果、方案的選取、裝置的選擇對(duì)于勘測(cè)結(jié)果的成敗都是非常重要的環(huán)節(jié)。隨著工程建設(shè)項(xiàng)目規(guī)模和數(shù)量的不斷增加，對(duì)巖土工程的要求也逐漸增高。將工程物探技術(shù)應(yīng)用在巖土工程的勘測(cè)中，有效的保證了勘測(cè)信息的準(zhǔn)確性，并且提高了勘測(cè)的效率和準(zhǔn)確度

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊富治， 陶禮春， 張錫忠. 工程物探技術(shù)在巖土工程勘察中的應(yīng)用[J]. 資源信息與工程， 2016，1（3）：111-111.

[2] 闞洪濤. 工程物探技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用及前景[J]. 工業(yè)b， 2015（2）：00339-00339.