試論波速測試在巖土工程勘察中的應(yīng)用

姚立強(qiáng)

摘要：城市規(guī)劃布局的不斷優(yōu)化調(diào)整，基礎(chǔ)建設(shè)產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；⒓苫l(fā)展，推進(jìn)了巖土勘測技術(shù)的不斷革新發(fā)展。波速檢測作為現(xiàn)階段巖土勘察領(lǐng)域常見的技術(shù)類型，能夠準(zhǔn)確、高效的對巖土環(huán)境的力學(xué)性質(zhì)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)等進(jìn)行分析，得出精確的勘測結(jié)果。在此基礎(chǔ)上，本文從波速檢測的主要技術(shù)應(yīng)用原理與類型出發(fā)，對波速巖土勘察技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用形式進(jìn)行系統(tǒng)的探析，旨在為波速檢測技術(shù)的深入研究與推廣提供幾點(diǎn)實(shí)踐參考。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用原理;技術(shù)類型;檢測要點(diǎn)

當(dāng)前階段，利用波速技術(shù)對巖土工程地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行勘測屬于原位檢測工程技術(shù)，由于彈性波在不同巖土環(huán)境中的傳播速度存在差異性，可以利用測量數(shù)據(jù)對力學(xué)參數(shù)進(jìn)行檢測，對巖土力學(xué)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)等進(jìn)行分析，從而得出相對精確的檢測結(jié)果。巖土工程在實(shí)際設(shè)計(jì)、建設(shè)階段，通過波速勘測技術(shù)，可以有效對工程環(huán)境進(jìn)行分析，對地質(zhì)環(huán)境各項(xiàng)性質(zhì)的分辨率更高、測量誤差小，現(xiàn)階段，在石油與礦物勘測、水利水電項(xiàng)目、鐵路建設(shè)工程與相關(guān)工業(yè)建設(shè)領(lǐng)域等應(yīng)用范圍較廣。

1.波速檢測在巖土勘察工作中的應(yīng)用原理與技術(shù)類型

波速檢測在進(jìn)行地下環(huán)境勘測時，由于測量范圍廣、檢測數(shù)據(jù)精準(zhǔn)等應(yīng)用優(yōu)勢，是工程勘測領(lǐng)域的常見技術(shù)選擇?，F(xiàn)階段，波速勘測的具體應(yīng)用方法包括單孔檢層法與跨孔檢層法。

1.1波速檢測的具體應(yīng)用原理

巖土工程波速檢測主要是利用脈沖源激震過程中產(chǎn)生的瑞雷面波，對一定范圍的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行勘測。瑞雷面波疊加了非均勻平面波，在巖土層中的傳播速度、特征等具有差異。其中，P波屬于壓縮波，傳播速度相對較快;S波屬于剪切波，相較于P波較慢。根據(jù)波速的差異性，可以在工程勘測現(xiàn)場裝設(shè)三分量檢波器裝置，根據(jù)信號波傳輸時間、波形、傳播距離、直達(dá)波到達(dá)時間等，依據(jù)不同波形地址傳播的速度參數(shù)，對巖土環(huán)境物理性質(zhì)、力學(xué)性能等進(jìn)行測量、分析。

1.2目前巖土工程波速檢測的主要技術(shù)類型技術(shù)

當(dāng)前階段，波速測試的主要技術(shù)應(yīng)用類型可以分為四種，包括地表激發(fā)孔中信號接收法、孔中激發(fā)信號孔中接收法、孔中激發(fā)信號地表接收法、孔底接收法等。其中，第一種方法較為常用，首先，需要將檢波裝置裝設(shè)到與地表垂直的鉆孔中，然后，從地面激發(fā)彈性波，傳播到鉆孔中，由檢波設(shè)備接收，根據(jù)實(shí)際測量數(shù)據(jù)，分析地質(zhì)條件。地面震波的具體激發(fā)范式不同，形成的彈性波波形也存在差異，可以分為垂直波與剪切波兩種。

需要注意的是，檢波器在實(shí)際選擇與安裝過程中，應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際施工要求、環(huán)境條件等，確定孔的位置與深度。由于檢波器設(shè)備在最初檢測階段接收的是彈性波，在接收信號后，需要將其傳輸?shù)降卣饍x設(shè)備中，然后對接收的檢測信號進(jìn)行存儲，并在此基礎(chǔ)上，對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理。因此，在具體的現(xiàn)場檢測中，需要對地質(zhì)進(jìn)行科學(xué)分層，合理布置測量點(diǎn)，嚴(yán)格按照由下往上的測試原則。技術(shù)人員應(yīng)順應(yīng)激振板縱軸延伸的方向進(jìn)行敲擊，從而獲得3組S波信號。如果在進(jìn)行P波檢測時，激振的整體能量低于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)人員應(yīng)通過落錘、爆炸等處理對策，增強(qiáng)P波。反復(fù)測試后，最終確定測量值，保證勘測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與全面性。

2.波速檢測技術(shù)在巖土勘察中的具體應(yīng)用

2.1檢測目標(biāo)與方案設(shè)計(jì)

由于工程實(shí)地勘察主要是對地質(zhì)條件進(jìn)行檢測與分析的，因此，具體的波速測量目標(biāo)包括：地基整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、承載力、巖土性質(zhì)與界限、物理學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)測定及地震效應(yīng)、邊坡情況等?；诠こ虒?shí)際地質(zhì)環(huán)境，確定巖土勘測項(xiàng)目的波速檢測應(yīng)用技術(shù)，并結(jié)合設(shè)計(jì)方案，合理安排檢測步驟，本文主要對單孔檢測技術(shù)進(jìn)行分析。

2.2實(shí)際測試流程

在實(shí)際巖土勘測的過程中，應(yīng)結(jié)合測試要求、工程環(huán)境等，確定具體的鉆孔位置，在完成鉆孔工作工，將三分量傳感裝置裝設(shè)到鉆孔中，然后采用氣囊、機(jī)械構(gòu)件等部件固定設(shè)備，在距離鉆孔1-3m左右的位置安裝木板，壓上重物，作為振源。在開展實(shí)踐測試工作時，技術(shù)人員應(yīng)以適當(dāng)?shù)牧Χ龋脫裟景鍍啥?，使涂層中激發(fā)出壓縮波和剪切波，之后根據(jù)三分量傳感器中記錄下來的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動時程曲線來確定激發(fā)點(diǎn)與反相點(diǎn)。技術(shù)人員應(yīng)及時對三分量傳感器的裝設(shè)位置進(jìn)行調(diào)整，獲取傳感器不同深度的測量數(shù)值，對傳播時間、波速、信號強(qiáng)度等進(jìn)行檢測，最終得出準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)。

2.3測試技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

波速測試在巖土勘測工程中能夠有效降低測試數(shù)據(jù)誤差，但在實(shí)際工程測試階段，受現(xiàn)場環(huán)境、技術(shù)應(yīng)用、設(shè)備裝置等方面的影響，有時會發(fā)生波形檢測異常的狀況，影響測量的準(zhǔn)確性。為有效控制測量工程影響要素，應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)的管控，一是激發(fā)裝置作為振源，其只有在與地面耦合良好的情況下，才能夠保證測試的正常進(jìn)行，否則一旦出現(xiàn)耦合不好的情況，將會導(dǎo)致激發(fā)能量受損，振動波傳播力量不足;二是要注意檢波裝置與孔壁的固定情況，保證耦合緊密，確保信號接收的準(zhǔn)確性與實(shí)時性。在檢查檢波裝置裝設(shè)情況時，應(yīng)在測試過程中必須要注意接收器與孔壁的耦合情況，如出現(xiàn)信號接收異常，應(yīng)對檢波器安裝位置進(jìn)行檢查，及時排查孔壁垮塌、耦合狀態(tài)不佳、檢波設(shè)備安裝不合理、設(shè)備運(yùn)行故障等問題，進(jìn)行位置更換或重新裝設(shè)等處理;第三，如果工程勘察需要測量的深度超過標(biāo)準(zhǔn)范圍，波動信號在傳遞過程中將會被削弱，影響檢波設(shè)備的接收情況。這時，應(yīng)采用信號疊加、加強(qiáng)等方式，增強(qiáng)信號傳播信噪比，保證測量信號的反饋效率。

結(jié)語：波速檢測作為工程勘察領(lǐng)域中常見的巖土環(huán)境勘測技術(shù)，具有勘測效率高、范圍廣、測量數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度高等方面的優(yōu)勢。在實(shí)際的技術(shù)應(yīng)用過程中，技術(shù)人員應(yīng)結(jié)合波速測試的具體勘測原理、工程實(shí)況與技術(shù)要求等條件，合理規(guī)劃巖土勘察方案，確保設(shè)備與作業(yè)面維持良好的耦合狀態(tài)，明確信號接收的范圍，為巖土工程施工提供準(zhǔn)確、可靠的測量數(shù)據(jù)參考。

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