物探技術(shù)在巖土工程勘察中的應(yīng)用及前景探析

石 磊

（河北省地質(zhì)測(cè)繪院，河北 廊坊 065000）

近年來，我國經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步增長，城市建設(shè)工程的數(shù)量增加，作為基本建設(shè)項(xiàng)目的準(zhǔn)備，巖石和土壤的勘探和工程質(zhì)量直接影響后面的設(shè)計(jì)和建筑工作。在實(shí)際的工程中發(fā)生了設(shè)計(jì)圖不能完成的情況，或者最后發(fā)生了很多工作質(zhì)量問題，甚至是后者不能完成設(shè)計(jì)圖。因此，施工前進(jìn)行工程地質(zhì)的實(shí)地調(diào)查很重要。與傳統(tǒng)的實(shí)地調(diào)查方法相比，采用唯物主義技術(shù)進(jìn)行的實(shí)地調(diào)查具有迅速進(jìn)行的優(yōu)勢(shì)，設(shè)備的簡單性和低成本，因此廣泛用于勘探工作。同時(shí)，材料技術(shù)可以連續(xù)探測(cè)磁場(chǎng)，由此獲得的地質(zhì)輪廓是直觀的，明確和其他可能性，可以有助于勘探者更好地確定地質(zhì)結(jié)構(gòu)和區(qū)域分布的優(yōu)點(diǎn)。因此，工程地質(zhì)勘探階段可以合理使用探測(cè)方法，節(jié)省更多的時(shí)間和費(fèi)用，提高結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1 工程物探技術(shù)概述

工程地質(zhì)勘探技術(shù)包括用機(jī)器觀察人工物理場(chǎng)或自然物理場(chǎng)的變化。地下地質(zhì)層的物理性質(zhì)包括大量的信息。例如，深度、形狀、大小等可以看出決定土壤物質(zhì)參數(shù)、解決地質(zhì)問題的物理勘探工程方法。工程勘測(cè)技術(shù)有四個(gè)特點(diǎn)，聲波鉆探、數(shù)字鉆探、高密度鉆探等許多工程工具被用于這些用途。在進(jìn)行真正的勘探工作之前，應(yīng)認(rèn)真進(jìn)行預(yù)備測(cè)試，慎重比較這些測(cè)試，選擇最佳的采礦方法和設(shè)備。為了使探查工作得到準(zhǔn)確可靠的結(jié)果，代表物理探查結(jié)果的比較和檢查，包括鉆探、試運(yùn)行、試運(yùn)行等。初始位置和測(cè)試結(jié)果形成相關(guān)聯(lián)的經(jīng)驗(yàn)聯(lián)系，以確定包括定量標(biāo)準(zhǔn)的適當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)。通過分析判斷，將有效利用勘探成果，在礦山作業(yè)中有效應(yīng)用，保證設(shè)計(jì)前的測(cè)試質(zhì)量，以及整個(gè)項(xiàng)目的質(zhì)量。

2 工程物探用于巖土勘察的主要流程

為了獲得連續(xù)的地質(zhì)結(jié)果，了解挖掘和橋軸影響范圍內(nèi)的巖石結(jié)構(gòu)是勘探工作的必要工具。由于地層物質(zhì)差異而得到的間接地質(zhì)信息，具有低成本和信息量大的主要特征，有好的一面也有壞的一面，最好用不同的方法和證據(jù)來檢查。特別是挖掘出來的東西，確定了橋梁地區(qū)土壤結(jié)構(gòu)和深度溶液的位置，確定了薄弱層和結(jié)構(gòu)破碎區(qū)域的分布情況。

（1）工作布置。高密度方法中的特殊位置：在河岸設(shè)置10m 的電極，11 根截面圖，4 條平行橋線，線間距離約22m。7 條橋的垂直軸附近，35m～110m，5-6 型線之間的距離，3 條平行橋的線，3 條垂直于橋的軸。除了test1 號(hào)線，還有所有的無線線路的10 個(gè)電極。面罩岸邊安裝著10m 的2 層電極，主要用于探知舊式煤爐的位置。

（2）鉆探取證。根據(jù)技術(shù)要求，所有的最終井都必須達(dá)到設(shè)計(jì)的深度。并結(jié)合實(shí)際的鉆探，打開巖石的完整性，保證橋體勘察的要求，發(fā)現(xiàn)了15m 以下的更完整的巖石。整個(gè)巖石至少暴露了20m，錨被要求打開10m 以上。鉆井完成后需要進(jìn)行各種技術(shù)試驗(yàn)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，應(yīng)該采取合理的保護(hù)措施來清潔孔。為了打開需要電磁波掃描的井，其他的測(cè)試工作完成后，馬上將50mm 處的pvc 管送入，維持孔壁的完整性，提供電磁波掃描工作空間。

（3）現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。土壤樣品：根據(jù)廠址的地質(zhì)條件，橋的第四部分整體較薄，分布不均勻。代表性的46 個(gè)土壤樣本被用于國內(nèi)農(nóng)業(yè)。水的情況：在橋附近，從各種水文要素和河流中提取了樣品，水質(zhì)分析的結(jié)果可得知該水可以利用。

3 工程勘察中物探技術(shù)的具體應(yīng)用

（1）應(yīng)用物探技術(shù)到巖土工程勘察。工程地質(zhì)勘探技術(shù)在土壤工程勘探中占有重要地位。地質(zhì)雷達(dá)和彈性波測(cè)量井是常規(guī)技術(shù)手段。這些動(dòng)作原理與電磁波的速度、彈性波的速度、測(cè)定位置的數(shù)值和地基的壓力之間有關(guān)聯(lián)。井底無損控制技術(shù)是工程中通常使用的工程質(zhì)量管理方法，這由對(duì)樁的聲學(xué)測(cè)量和對(duì)樁的動(dòng)態(tài)測(cè)量兩種方法組成。與其他測(cè)試方法相比，這種方法簡單、操作簡單、投資少，特別是為了達(dá)到預(yù)期的測(cè)試結(jié)果，這種測(cè)試方法可以提供隨機(jī)抽樣和大規(guī)模調(diào)查。因此，在山區(qū)工作質(zhì)量方面已經(jīng)廣泛使用。

（2）提高物探技術(shù)到巖土工程當(dāng)中的措施合理。收集和翻譯工程勘探材料是工程中的主要任務(wù)和困難。首先，外地?cái)?shù)據(jù)收集行動(dòng)需要收集重要數(shù)據(jù)。第二，必須建立收集和分析數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。因此，勘探工程師必須具備工程勘察領(lǐng)域的深厚理論知識(shí)，積極應(yīng)對(duì)地質(zhì)問題，保證工程質(zhì)量。例如，在使用彈性波探測(cè)法進(jìn)一步分析工程數(shù)據(jù)的情況下，偵察工程師必須正確區(qū)分并抑制干擾波?？偟膩碚f，該過程可以通過與軟件相關(guān)聯(lián)的技術(shù)的協(xié)作來實(shí)現(xiàn)[1]。

（3）在巖溶發(fā)育地區(qū)環(huán)境保護(hù)和災(zāi)害防治中的應(yīng)用。此外，還可用于環(huán)境保護(hù)、旅游業(yè)的發(fā)展、自然災(zāi)害的預(yù)測(cè)和預(yù)防。監(jiān)測(cè)框架區(qū)域內(nèi)巖石層開發(fā)強(qiáng)度有助于有效保護(hù)框架區(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境，防止各種地質(zhì)和水文的危害以及化學(xué)災(zāi)害。前世紀(jì)，在蘇維埃聯(lián)邦有一個(gè)巨大的化學(xué)工廠。由于管理不善，一些高濃度的硫酸鹽進(jìn)入地下溶液，使地下碳酸鹽的腐蝕惡化。腐蝕與更多的地下巖溶相互關(guān)聯(lián)，形成一些巖溶通道，影響建筑物的穩(wěn)定性。另外，水的溶解和流入造成的污染。在蘇聯(lián)，大地測(cè)量員調(diào)查了巖溶過程存在異常，隨著時(shí)間的流逝而加深，表明巖溶隧道的斷面正在擴(kuò)大。河流單位電阻的測(cè)定也表明，越來越多的溶解物質(zhì)進(jìn)入河流，對(duì)環(huán)境造成破壞。

（4）高密度電法的應(yīng)用。在對(duì)土壤進(jìn)行解剖學(xué)分析時(shí)，還分析了土壤中電解液的含量。這要求在工程勘探中使用高密度電解液來分析不同介質(zhì)中的電解液含量。為了在施工現(xiàn)場(chǎng)作為實(shí)地調(diào)查技術(shù)實(shí)用化，必須逐漸增加調(diào)查地區(qū)的電流，然后使用特殊儀器和設(shè)備分析和調(diào)查地下電流。結(jié)合各地區(qū)的電導(dǎo)電流分布，研究了巖石的實(shí)際性能，然后分析了地下電流。因此，為了根據(jù)電解液含量來確定土壤的特性，可以準(zhǔn)確地確定極低電阻的實(shí)際程度。在提高土壤勘察和勘察地質(zhì)技術(shù)勘察效率和準(zhǔn)確性方面給予了很大幫助[2]。

4 工程地質(zhì)勘察鉆探常用的鉆探方法和設(shè)備

（1）擊入法。在工程地質(zhì)勘察過程中，通常用于硬度大的巖石。沖擊法產(chǎn)生巨大的能量，有助于開發(fā)深巖石。在實(shí)際應(yīng)用中，除了其他方法，沖擊方法包括兩種打孔和打孔方法。

（2）壓入法。在工程地質(zhì)勘探期間，壓痕法通常應(yīng)用于低硬度巖。采用無大壓力的壓入法進(jìn)行采樣，壓入法主要由連續(xù)壓入和斷續(xù)壓入組成。

（3）振動(dòng)法。工程地質(zhì)鉆探中最常用的方法是振動(dòng)滲流。這種鉆井方法的廣泛應(yīng)用是通過土壤振動(dòng)和燃料提取，將鉆頭推入土壤中，除了其他。但是，有人指出，在調(diào)查容易液化的巖石時(shí)，不應(yīng)該使用振動(dòng)法。

5 工程物探技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用前景

工程技術(shù)有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，主要是不影響調(diào)查對(duì)象，迅速得到準(zhǔn)確的觀察，效率高，成本低等等，擁有一個(gè)很大的使用前景。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展，這進(jìn)一步提高了工程和物質(zhì)主義技術(shù)的準(zhǔn)確性和覆蓋性。

（1）地震波層析成像技術(shù)。地震波地層學(xué)技術(shù)是小規(guī)模地震儀的主要工具，其優(yōu)點(diǎn)充分反映了地震動(dòng)地層方法可以影響表面障礙和風(fēng)化層的排除，從而可以通過地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行截面測(cè)量。鉆井地震斷層剖面測(cè)量主要取決于電纜和井的深度，電纜的長度和井的深度越大，地震斷層測(cè)量技術(shù)的斷面越深。地震波地層學(xué)法具有良好的圖形效果，通過簡單的直觀直接訪問，在工學(xué)地質(zhì)學(xué)上得到廣泛認(rèn)可和普及。

（2）隧道地震勘探（TSP）方法。與其他初始地質(zhì)預(yù)報(bào)相比，這種方法的最大優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)距離大，分辨率高，高抗干擾性對(duì)建筑沒有太大影響。TSP在以前的地質(zhì)勘探作為一種新工程的地質(zhì)物理探測(cè)方法，采用了深度偏轉(zhuǎn)圖像，提高了判讀和分析的準(zhǔn)確性。因此，這種方法是有希望的。另外，在實(shí)際運(yùn)用中也有很大的挑戰(zhàn)，主要原因是沒有明確的指標(biāo)，確定了不利的地質(zhì)條件，依賴專業(yè)知識(shí)，特別是地質(zhì)專家。其次，進(jìn)一步研究的重點(diǎn)是確定幾乎平行的破壞區(qū)域和飽和區(qū)域。另外，通過技術(shù)咨詢程序的調(diào)查能解決的問題和問題之間也有一定的差距。建筑單位為了解決這個(gè)問題，技術(shù)人員必須補(bǔ)充一些對(duì)地質(zhì)知識(shí)的研究，這些知識(shí)可以更好地補(bǔ)充對(duì)地質(zhì)工作的跟蹤。為了提高初步地質(zhì)預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，除了提高翻譯水平外，為了相互確認(rèn)，最好采用兩種或兩種比較長期的預(yù)測(cè)方法。因此，我們將盡可能多的提出更好的解決辦法。

（3）地質(zhì)雷達(dá)。根據(jù)研究，隨著先進(jìn)技術(shù)的合理利用，勘探行業(yè)和勘探技術(shù)不斷發(fā)展，技術(shù)在地質(zhì)調(diào)查中也不斷增加和應(yīng)用。地質(zhì)雷達(dá)站有望用于現(xiàn)代工程的地質(zhì)勘探，也有一些局限性，必須認(rèn)真考慮這些問題。另一方面，在深度檢測(cè)中，因?yàn)閬碜缘刭|(zhì)雷達(dá)的電磁波的頻率比較高，所以地下環(huán)境的衰減率很高。因此，檢測(cè)距離越小，檢索分辨率越低。在這個(gè)技術(shù)應(yīng)用中，在不增加地質(zhì)雷達(dá)的重量和體積的情況下，必須考慮提高分辨率的方法，這樣才能確保地質(zhì)調(diào)查的有效性。另一方面，為了有效地反映這些干擾，應(yīng)該考慮在電線或地面金屬等因素的影響下避免或消除這些干擾的方法。但是，根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)，目標(biāo)方向未確定，也有其他運(yùn)行缺陷。因此，為了構(gòu)建更準(zhǔn)確的地質(zhì)模型，必須有效地整合探空雷達(dá)和地質(zhì)條件。

6 結(jié)語

工程地質(zhì)勘探是建筑工程的主要準(zhǔn)備工作，現(xiàn)在用于土壤勘探和勘探的鉆探技術(shù)主要是準(zhǔn)備工作。各區(qū)域之間有一些距離的問題，各地區(qū)和實(shí)際地區(qū)之間會(huì)產(chǎn)生很大的差異。探查和探查的技術(shù)比快速的鉆石法更有效率。在地質(zhì)勘探的實(shí)際工作過程中，必須結(jié)合兩種方法，保證優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，從而更準(zhǔn)確地進(jìn)行實(shí)地考察，增加調(diào)查。