巖土工程中工程物探技術(shù)的應(yīng)用

張 鵬

（中南勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430074）

現(xiàn)如今工程物探技術(shù)發(fā)展速度不斷加快，在國家越發(fā)重視巖土勘探工程的背景下，工程物探技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢能夠保證在巖土工程勘探環(huán)節(jié)中，在不損壞勘測對象的基礎(chǔ)上就能獲得相應(yīng)的檢測結(jié)果。與傳統(tǒng)巖土工程勘測技術(shù)相比較而言，工程物探技術(shù)能夠保證勘測結(jié)果的正確性。工程物探技術(shù)所具備的應(yīng)用效率高以及成本價格低廉的特征，因此工程物探技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用空間不斷擴(kuò)大，為此需要推動工程物探技術(shù)的高精度發(fā)展，充分發(fā)揮工程物探技術(shù)的應(yīng)用價值。

1 工程物探技術(shù)及巖土工程

工程物探技術(shù)是我國近年來新型的地質(zhì)研究學(xué)科，在我國的科學(xué)研究中呈現(xiàn)出深層次發(fā)展趨勢。工程物探技術(shù)主要是利用儀器設(shè)備對人工物理場的變化情況或是自然物理場的變化情況進(jìn)行勘測，通過對地質(zhì)體以及地下巖土層物性進(jìn)行觀測，幫助工程人員清晰全面了解地質(zhì)體的空間分布情況，有效分析巖土工程中的地質(zhì)問題[1]。

工程物探技術(shù)的應(yīng)用特征為：第一，采取的工程手段方式相對較多，鉆孔聲波測試、高密度電法以及室內(nèi)測試地質(zhì)雷達(dá)等工程手段的靈活應(yīng)用，能夠幫助工程人員在極為復(fù)雜的地質(zhì)條件下，仍舊能夠進(jìn)行精準(zhǔn)性勘察工作，確?？辈旃ぷ魍瓿啥葷M足勘察工作要求。第二，不同類型的工程物探技術(shù)其應(yīng)用優(yōu)勢及不足也存在一定的差異性，因此在復(fù)雜環(huán)境的適用性也存在一定的差異性，為了能夠充分發(fā)揮工程物探技術(shù)的價值作用，需要提升巖土工程工作人員的勘察技術(shù)水平，可結(jié)合巖土工程的勘察目的以及勘察目的層物性狀態(tài)選擇工程物探技術(shù)，保證工程勘察工作開展的準(zhǔn)確性。第三，工程物探技術(shù)應(yīng)用前，工程管理人員需開展技術(shù)應(yīng)用前期的實驗工作，對不同工程物探技術(shù)的實驗結(jié)果進(jìn)行分析比較，選擇最優(yōu)質(zhì)的工程物探技術(shù)采集方案，確保巖土工程勘探結(jié)果的準(zhǔn)確可靠性。

圖1 巖土工程

2 巖土工程常用的工程物探技術(shù)

（1）地震波層析成像技術(shù)。常見的工程物探技術(shù)就是地震波層析成像技術(shù)，在巖土工程項目施工區(qū)域進(jìn)行地質(zhì)勘查過程中，借助地震波層析成像技術(shù)能夠幫助巖土工程的施工企業(yè)對施工區(qū)域的地表障礙有效清除，幫助施工企業(yè)對于施工區(qū)域地層中存在的風(fēng)化層進(jìn)行全面性分析，但由于地震波層析成像技術(shù)受到電纜長度以及鉆井深度的影響，因此無法對施工區(qū)域中深層次的底層情況進(jìn)行全面勘察[2]。在鉆井技術(shù)以及輸電技術(shù)不斷提升的背景下，可有效改善制約地震波層析成像技術(shù)應(yīng)用因素。

（2）電波勘探技術(shù)。巖土工程項目施工角度來看，地質(zhì)內(nèi)部物質(zhì)組成差異性相對較大，因此地質(zhì)內(nèi)部電磁學(xué)性質(zhì)存在極大的差異性，利用電波勘探技術(shù)能夠?qū)Φ貧?nèi)不同施工區(qū)域的電磁學(xué)性質(zhì)進(jìn)行全面分析處理，能夠?qū)崿F(xiàn)對巖土工程施工區(qū)域地質(zhì)的有效勘探。在電波勘探技術(shù)的具體應(yīng)用過程中，技術(shù)工作人員需要人跟巖土工程施工區(qū)域地質(zhì)特征不同，選擇適用性更高的電波勘探技術(shù)。

（3）波速測試技術(shù)。工程物探技術(shù)中的波速測試技術(shù)主要是利用對壓縮波以及剪切波在巖土中的傳播速度，進(jìn)而對其進(jìn)行原位測定。波速測試技術(shù)與傳統(tǒng)室內(nèi)測試技術(shù)相比較而言，波速測試技術(shù)應(yīng)用于巖土工程中得到的地質(zhì)勘察結(jié)果準(zhǔn)確性更高，不僅能夠?qū)r土工程施工區(qū)域場地土質(zhì)的類型以及建筑場地類別進(jìn)行確定，同時還能保證巖土工程動力學(xué)指標(biāo)參數(shù)測量的精準(zhǔn)性。

3 巖土工程中工程物探技術(shù)的具體應(yīng)用

（1）應(yīng)用于巖土工程檢測中。巖土工程檢測工作開展過程中應(yīng)用工程物探技術(shù)，能夠幫助巖土工程工作人員發(fā)現(xiàn)工程建設(shè)過程中存在的問題，可對地基加固效果質(zhì)量進(jìn)行檢測，為針對性措施的制定提供參考，保證巖土工程建設(shè)施工的施工質(zhì)量。巖土工程中應(yīng)用工程物探技術(shù)能夠修建建筑體的碾實密度進(jìn)行檢測，同時也能對混凝土構(gòu)件以及基樁質(zhì)量進(jìn)行檢測，常用的工程物探技術(shù)為瞬態(tài)面波法以及地質(zhì)雷達(dá)法，在巖土工程施工前后檢測結(jié)果比較應(yīng)用的工程物探技術(shù)為彈性波速度檢測技術(shù)，通過對建立彈性波速度、電磁波速度以及原位測試試驗的方式，達(dá)到施工前后檢測結(jié)果比較的目的，在對彈性波以及電磁波介質(zhì)傳遞的速度變化進(jìn)行觀察，以觀察結(jié)果為基礎(chǔ)對巖土工程裂縫情況進(jìn)行全面掌握。

在巖土工程項目施工過程中應(yīng)用工程物探技術(shù)，能夠?qū)r土工程的工程建設(shè)施工質(zhì)量全面掌控。如樁基無損檢測技術(shù)的應(yīng)用就是利用動力測樁法以及聲波測樁法對巖土工程項目混凝土的澆筑質(zhì)量進(jìn)行檢查，樁基無損檢測技術(shù)的檢測成本低廉性、檢測速度高效性以及技術(shù)要求水平較低等優(yōu)勢，讓其能夠在巖土工程內(nèi)大面積檢測中廣泛應(yīng)用。

（2）應(yīng)用于巖土工程勘察中?，F(xiàn)如今巖土工程項目勘察過程中常常應(yīng)用的工程技術(shù)就是工程物探技術(shù)。傳統(tǒng)巖土工程常用的勘察技術(shù)為鉆探技術(shù)，但由于鉆探技術(shù)應(yīng)用操作技術(shù)簡單，檢測準(zhǔn)確性較低等弊端的限制，給巖土工程項目建設(shè)安全帶來影響，因此需要利用工程物探技術(shù)解除巖土工程傳統(tǒng)勘察技術(shù)中的不足之處，確保勘察數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確科學(xué)性，確保地質(zhì)界面勘察后的連續(xù)性。如在對巖土工程中地下不明物體以及洞穴進(jìn)行勘察過程中，傳統(tǒng)勘察技術(shù)是無法對巖土塊壘內(nèi)不明物體的性質(zhì)、狀態(tài)、形狀以及具體分布情況無法有效確定，而工程物探技術(shù)的應(yīng)用是不會受到場地以及地質(zhì)條件的制約，利用工程物探技術(shù)進(jìn)行勘察的用時時間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鉆探手段，同時工程物探技術(shù)勘察精確度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)勘察技術(shù)。為了確保建設(shè)工作的抗震設(shè)計性能達(dá)到設(shè)計要求，需要利用彈性波技術(shù)開展巖土動力測試以及地震參數(shù)設(shè)計，繼而得到建筑工程抗震設(shè)計參與，對建筑場地的抗震結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗算。

巖土工程勘察環(huán)節(jié)中工程物探技術(shù)的具體應(yīng)用流程如下所示：第一，巖土工程工作人員需先進(jìn)行巖土勘察工作的布置環(huán)節(jié)。以高密度電法為例，巖土工程工作人員需要現(xiàn)在開陽岸區(qū)域開展11條10cm長電極劇剖面的布置工作，四條電極劇剖面與橋軸線共同布置，工作人員需要保證測線間距被控制在35m～95m范圍之內(nèi)。第二，巖土工程工作人員需要進(jìn)行鉆孔驗證。需要保證鉆孔深度滿足設(shè)計深度喲求，結(jié)合鉆探表現(xiàn)的巖土完整性，確保巖土大小方面在15m左右。鉆孔工作完成后需要對鉆孔進(jìn)行技術(shù)保護(hù)，確保鉆孔內(nèi)部的干凈性，為現(xiàn)場測試工作的開展提供保障。在進(jìn)行電磁波CT技術(shù)鉆孔測試期間，需要保證鉆孔孔壁的完整性，確保電磁波CT測試的準(zhǔn)確性。

（3）應(yīng)用于工程地質(zhì)資料解釋中。對巖土工程而言，工程地質(zhì)資料解釋的正確性極為重要，可提升巖土工程問題分析的精準(zhǔn)度，同時也會對巖土工程設(shè)計方案處理設(shè)計的有效性造成影響，因此物探工程師需要具備專業(yè)的技術(shù)工程知識以及豐富的巖土專業(yè)知識。巖土工程開展過程中是需要對地層界面有效劃分，彈性波的技術(shù)的應(yīng)用，物探工程師可根據(jù)彈性波在不同巖土土層內(nèi)的傳播速度，繼而對巖土工程的進(jìn)行地質(zhì)界面劃分。由于地層與地層之間由于力學(xué)性質(zhì)相同因素，導(dǎo)致彈性波在不同地層中出現(xiàn)速度相近的情況，因此存在解釋為同一速度層的可能，針對這一現(xiàn)象物探工程師需要利用巖土體力學(xué)性質(zhì)的變化情況對物探資料進(jìn)行分析解釋。

4 巖土工程中工程物探技術(shù)的應(yīng)用前景

對于巖土工程項目而言，巖土工程建設(shè)質(zhì)量與工程物探技術(shù)的應(yīng)用成效有著極大的關(guān)聯(lián)性，為了實現(xiàn)工程物探技術(shù)應(yīng)用效用最大化，需要重視工程物探技術(shù)的綜合應(yīng)用。在進(jìn)行巖土工程勘探過程中，工程物探技術(shù)可在不破壞巖土工程施工區(qū)域周邊環(huán)境的前提下，對測量對象進(jìn)行高效的勘探測量工作，再加上工程物探技術(shù)應(yīng)用成本的低廉性，因此在巖土工程項目建設(shè)施工中得到了廣泛應(yīng)用。實現(xiàn)傳統(tǒng)鉆探技術(shù)與工程物探技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，實現(xiàn)不同類型工程物探技術(shù)的融合應(yīng)用，可為巖石工程建設(shè)工作高效開展奠定堅實的基礎(chǔ)。在計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的促進(jìn)下，工程物探技術(shù)的探測精確提升以及檢測范圍擴(kuò)大得到了技術(shù)支持，也因此拓寬了工程物探技術(shù)的應(yīng)用前景，為此工程物探技術(shù)在巖土工程應(yīng)用技術(shù)水平提升期間，巖土工程工作人員可選擇而降地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)以及鉆探技術(shù)相結(jié)合，建立針對巖土工程項目實際情況的探測模型，最大程度提升工程物探技術(shù)的應(yīng)用效果，同時利用GIS技術(shù)構(gòu)建相應(yīng)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，利用空間信息獲取功能、地理信息技術(shù)等系統(tǒng)功能，提升巖土工程的地質(zhì)信息管理應(yīng)用水平。此外物探工程師可利用先進(jìn)的技術(shù)手段在充分掌握數(shù)據(jù)特征以及數(shù)據(jù)關(guān)系的背景下，對數(shù)據(jù)進(jìn)行運算處理。

5 結(jié)語

總而言之，我國巖土工程項目的施工數(shù)量不斷增加，工程物探技術(shù)在巖土工程項目的應(yīng)用取得一定的應(yīng)用成效，不僅能夠解決巖土工程勘察過程中的影響因素，同時還能提升巖土工程的勘察水平，通過對地質(zhì)資料數(shù)據(jù)的有效整合能夠確保巖土工程的施工質(zhì)量，為此需要加強(qiáng)工程物探技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用，提升工程物探技術(shù)在巖土工程項目的應(yīng)用水平。