論巖土工程勘察中物探技術(shù)及數(shù)字化的發(fā)展趨勢

王杰

（甘肅智廣地質(zhì)工程勘察設(shè)計(jì)有限公司,甘肅 蘭州 730010）

前言

隨著社會的不斷向前發(fā)展，城市化的發(fā)展趨勢不斷顯現(xiàn)出來，人們對城市化的建設(shè)要求不斷提高，城市化的建筑在不斷深入的要求中不斷加快，然而隨著要求的不斷加大，建筑工程的復(fù)雜與艱難也與日俱增，如今對巖土工程勘察技術(shù)的要求也不斷提高，但是當(dāng)前的巖土工程勘察技術(shù)仍存一些問題，為了使巖土勘察中物探技術(shù)及數(shù)字化的發(fā)展朝著更好的趨勢發(fā)展，本文首先對巖土工程勘察中的數(shù)字化發(fā)展和物探技術(shù)進(jìn)行初步的分析，其次對物探技術(shù)的幾種方法以及物探技術(shù)的具體應(yīng)用進(jìn)行了介紹，再對綜合物探技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了介紹，最后研究分析了巖土工程勘察數(shù)字化的趨勢以及數(shù)字化的建設(shè)，希望通過對巖土工程勘察中物探技術(shù)與數(shù)字化的研究分析，對巖土工程的勘察有所幫助。

一、巖土工程勘察技術(shù)的發(fā)展

傳統(tǒng)巖土工程勘察技術(shù)采用的鉆井的方法進(jìn)行探測，這種方法不能夠準(zhǔn)確的判斷和劃分地下具體情況。如地下的不明物體、洞穴、斷層、斷帶、滑動面、弱結(jié)構(gòu)面等在地下分布的形狀、特征、埋藏深度等具體信息都無法被明確地被判斷，不利于巖土工程勘察技術(shù)的開展。而新型工程地球物理技術(shù)可以精確判斷地質(zhì)劃分，這種技術(shù)相對于傳統(tǒng)勘察技術(shù)，具有節(jié)省時(shí)間、節(jié)省成本、精確度高的優(yōu)點(diǎn)。工程地球物理技術(shù)中發(fā)展最快的、使用最廣泛的技術(shù)就是彈性波技術(shù)。

二、常見的物探技術(shù)種類

巖土工程勘察中的物探技術(shù)是一種成本低、效率高、準(zhǔn)確度高、不受地形影響等優(yōu)點(diǎn)的一種勘察技術(shù)，隨著科技的進(jìn)步，物探技術(shù)在不斷優(yōu)化與發(fā)展，因此在今后的巖土勘察工作中，通過采用這些高效的物探技術(shù)有效地進(jìn)行巖土勘察工作。

（一）地震勘察技術(shù)

地震勘察技術(shù)又叫TSP 勘查技術(shù)，地震勘察技術(shù)包含兩個(gè)系統(tǒng)，即硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，常用的物探技術(shù)主要為TSP202 系統(tǒng)和TSP203 系統(tǒng)，TSP 勘察技術(shù)的優(yōu)勢主要是能夠進(jìn)行遠(yuǎn)距離的勘察工作、較高的分辨率、較高的抗干擾性；TSP 勘察技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要相關(guān)技術(shù)人員充分了解勘察工作的具體情況，然后采用震檢波接收器將接收到的信息進(jìn)行分析并匯總，通過深入的分析得到最佳的結(jié)果，這一項(xiàng)技術(shù)是巖土工程勘察技術(shù)中很常用的一種物探技術(shù)。

（二）探地雷達(dá)技術(shù)

探地雷達(dá)技術(shù)具有較高的分辨率、較強(qiáng)的操作性，不會對周圍的建筑結(jié)構(gòu)造成大的影響，對周圍環(huán)境造成影響，而這是傳統(tǒng)勘察技術(shù)所缺失的，在現(xiàn)代的勘探技術(shù)中應(yīng)用較為廣泛。探地雷達(dá)技術(shù)的原理是分析地下介質(zhì)的不連續(xù)性，通過先進(jìn)設(shè)備發(fā)出的高頻脈沖電磁波，來了解地下介質(zhì)的地質(zhì)情況和地層分布情況，通過對這些情況的獲取得到勘察數(shù)據(jù)信息。探地雷達(dá)技術(shù)也是巖土勘察物探技術(shù)中常用的一種物探技術(shù)。

（三）CT 技術(shù)

CT 技術(shù)采用設(shè)置接受點(diǎn)和激發(fā)點(diǎn)，來探測地震波的走勢，并根據(jù)探測出的地震波走勢確定地質(zhì)彈性波速，并據(jù)此得到地質(zhì)分布圖像，這項(xiàng)技術(shù)采用的原理就是通過探測到的地震波走勢的差異來了解地址的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。這項(xiàng)技術(shù)的好處就是能夠在一定的時(shí)間內(nèi)，能夠讓相關(guān)工作人員掌握施工區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造情況，此外，這項(xiàng)技術(shù)可以通過設(shè)置接受點(diǎn)和激發(fā)點(diǎn)對特定的地況進(jìn)行針對性的探測，不同地況都能被恰當(dāng)測定，能夠保證勘察的準(zhǔn)確性，保證施工質(zhì)量。

三、物探技術(shù)的各種運(yùn)用

（一）分析信號的質(zhì)量

在進(jìn)行信號采集時(shí)，一般選擇在夜間進(jìn)行信號的收集，因?yàn)榘滋斓男盘枙艿皆胍舻雀蓴_，因此夜間的信號質(zhì)量比白天的信號高。此外，在進(jìn)行信號分析前，要對未處理的信號進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，但是某些時(shí)候，未處理的信號存在一些雜音，這些雜音會對信號處理的結(jié)果造成一定的影響，因此，在進(jìn)行信號分析之前一定要注意對信號的雜音處理，以及對信號進(jìn)行消波等工作，以此促進(jìn)后續(xù)的信號處理工作，提高信號的質(zhì)量。在對信號進(jìn)行分析時(shí)，需要關(guān)注收集信號的長度、時(shí)間段等因素，然后對收集到的信號進(jìn)行深入的分析。

（二）對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理

數(shù)據(jù)處理是勘察工作中的重要一步，即相關(guān)勘察技術(shù)人員核對獲取到的且經(jīng)過簡單處理的數(shù)據(jù)信息，以此進(jìn)行進(jìn)一步處理，在處理過程中，相關(guān)技術(shù)人員還要對折射波數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，通過對折射波數(shù)據(jù)的分析處理了解工程建設(shè)中的地層深度、縱波速度等地址信號，以此來了解底層情況并有助于進(jìn)行巖土勘察工作。

（三）對比結(jié)果

結(jié)果對比的作用是保證勘察到的數(shù)據(jù)的質(zhì)量，在對結(jié)果進(jìn)行對比時(shí)，相關(guān)技術(shù)人員對施工現(xiàn)場的具體地域的地形條件、地質(zhì)條件進(jìn)行分析了解。通過對地形地貌的分析了解加上對地形測點(diǎn)位置得到的數(shù)據(jù)進(jìn)一步對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以便于得到初步的確定施工位置的土石分界剖面圖，并通過適當(dāng)調(diào)整土石分界剖面結(jié)果與判斷速度達(dá)到物探技術(shù)使用目標(biāo)。

四、綜合物探方法的應(yīng)用

（一）橫波反射法

采用橫波反射法進(jìn)行地質(zhì)探測時(shí)，通過探測地下不同的介質(zhì)，得到不同的波阻抗，在探測儀器上得到不同的波長和波動圖像，通過對發(fā)現(xiàn)的信息進(jìn)行分析并解決相應(yīng)的問題。橫波反射法相對于縱波反射法使用得更多，因?yàn)闄M波反射法具有更好的抗干擾能力和高分辨率能力，因此得到的數(shù)據(jù)更有說服力。如地震波在地下進(jìn)行傳播時(shí)，在遇到不同的介質(zhì)時(shí)地震波信號會在不同的介質(zhì)上先后的反射回來，反射回來的信號會被地表檢波器中接收到，并在地表檢波器反映出來，然后相關(guān)技術(shù)人員通過獲取地震儀中的數(shù)據(jù)，得到反射波的波長和波動圖像，通過對這些數(shù)據(jù)的分析研究，可以對反射波長和波動圖像的分析計(jì)算，了解相應(yīng)地域的地質(zhì)情況，以便更好地了解地下的構(gòu)造情況進(jìn)行更好的工作。

（二）多道瞬態(tài)面波法

多道瞬態(tài)面波法也是一種認(rèn)識地質(zhì)構(gòu)造的方法，也利用的波的作用，利用面波在地下不同的介質(zhì)中的傳播速度的不同的到相應(yīng)的信息，因?yàn)槊娌ㄔ诓煌叵陆橘|(zhì)中傳播速度和變化特征都不同，相關(guān)技術(shù)人員通過采用瞬態(tài)沖擊力的方法激發(fā)面波，采用傳感器進(jìn)行波動頻率的記錄，加之對地質(zhì)巖土結(jié)構(gòu)、頻散曲線變化之間的關(guān)系進(jìn)行分析來對地質(zhì)的構(gòu)造進(jìn)行認(rèn)識。

五、GIS 勘察系統(tǒng)

GIS 勘察系統(tǒng)又稱為地理信息系統(tǒng)，這種系統(tǒng)作用是篩選，通過對數(shù)據(jù)的篩選來保證巖土勘察技術(shù)的準(zhǔn)確性。GIS 勘察系統(tǒng)功能強(qiáng)大且多樣，這項(xiàng)系統(tǒng)具有信息儲存、空間數(shù)據(jù)計(jì)算、圖紙繪制、信息儲存等功能，其中信息儲存、空間數(shù)據(jù)計(jì)算具有強(qiáng)大的功能，能夠匯總并分析出各種數(shù)據(jù)信息，并篩選出各種信息的差異之處，而圖紙繪制、信息儲存等功能能夠幫助對比新型勘察信息與傳統(tǒng)勘察信息以此來及時(shí)更正勘察結(jié)構(gòu)，并甄別出與實(shí)際數(shù)據(jù)差異較大的數(shù)據(jù)類型，這些功能都能夠在一定程度上的提高勘察結(jié)構(gòu)與勘察數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。GIS 勘察系統(tǒng)是勘察系統(tǒng)中的常用勘察方法，GIS 勘察系統(tǒng)的運(yùn)用對巖土勘察水平的提高具有一定的好處。

六、巖土勘察技術(shù)的數(shù)字化發(fā)展趨勢

傳統(tǒng)的巖土勘察技術(shù)比較落后，勘察精度不高，通過傳統(tǒng)勘察技術(shù)所得到的結(jié)果質(zhì)量不高，提供給勘察技術(shù)人員的信息不真實(shí)，因此給勘察得到的結(jié)果產(chǎn)生較大的影響，不利于勘察工作的進(jìn)一步推進(jìn)。而巖土工程勘察的數(shù)字化技術(shù)相較于傳統(tǒng)巖土勘察技術(shù)擁有更高的精確度、更高的勘察水平，相關(guān)技術(shù)人員采用數(shù)字化技術(shù)來獲取勘察區(qū)域的地質(zhì)情況，采用圖像數(shù)據(jù)的方式進(jìn)行處理，先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)為技術(shù)人員提供了更高端的操作平臺，因此技術(shù)人員在進(jìn)行操作時(shí)更加容易，同時(shí)巖土的勘察工作得到的準(zhǔn)確性也更高了。充分利用巖土工程勘察的數(shù)字化技術(shù)，能夠在工作難度及結(jié)果獲取上都得到相應(yīng)的進(jìn)步，為后續(xù)各項(xiàng)的穩(wěn)步推進(jìn)奠定基礎(chǔ)。

（一）電子技術(shù)的應(yīng)用

隨著現(xiàn)代科學(xué)的快速發(fā)展，巖土工程勘察技術(shù)的數(shù)字化發(fā)展將會在電子技術(shù)上體現(xiàn)出來，巖土勘察技術(shù)在自動化、智能化方面呈現(xiàn)出較大的發(fā)展趨勢。隨著自動化、智能化的發(fā)展，巖土勘察質(zhì)量將會有很大的提升，并且還能夠縮短工期、降低成本的支出。數(shù)字化巖土工程勘察技術(shù)利用計(jì)算機(jī)軟件平臺進(jìn)行匯總并進(jìn)行分析，完全使用計(jì)算機(jī)來進(jìn)行信息資料的處理，并且使得施工現(xiàn)場的數(shù)字化，使得施工具有時(shí)效性，并且采用巖土工程勘察器材進(jìn)行機(jī)器分析替代人工分析，更精確、省力，為巖土勘察工作提供了支持。

（二）基于GIS 的巖土工程勘察數(shù)字化技術(shù)

巖土工程勘察數(shù)字化技術(shù)時(shí)現(xiàn)如今巖土工程發(fā)展的必然趨勢。已有的巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫為數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展提供了一定的保障。在提供工程建設(shè)的數(shù)據(jù)時(shí)，需要將數(shù)據(jù)庫中的信息和工程建設(shè)中的實(shí)際數(shù)據(jù)一同提供出來；在構(gòu)建數(shù)據(jù)庫的時(shí)，需要將用戶的原始數(shù)據(jù)、系統(tǒng)的數(shù)據(jù)過渡、最終的結(jié)果數(shù)據(jù)記錄下來，確保巖土工程系統(tǒng)建設(shè)的一致性。其中用戶的原始數(shù)據(jù)包括集合數(shù)據(jù)、測點(diǎn)基本信息等內(nèi)容。原始數(shù)據(jù)指的是測點(diǎn)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)的過渡數(shù)據(jù)是系統(tǒng)初級階段構(gòu)建的模型，用于信息的核對，最終的結(jié)果數(shù)據(jù)在于處理系統(tǒng)的過渡數(shù)據(jù)。

七、構(gòu)建巖土工程勘察中的數(shù)字化系統(tǒng)

構(gòu)建巖土工程勘察中的數(shù)字化系統(tǒng)就是將在實(shí)際進(jìn)行巖土工程勘察時(shí)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換工作，即將巖土工程勘察工作進(jìn)行編程處理，將勘察工作與數(shù)字化工程聯(lián)合起來，將勘察工作建立在可編程控制器上，強(qiáng)調(diào)自動化建設(shè)，將實(shí)地的巖土勘察工作的實(shí)施進(jìn)行優(yōu)化。通過人工將實(shí)地勘察到的數(shù)據(jù)進(jìn)行人工的數(shù)字處理與識別，建立一種勘察、測量一體化的數(shù)字化模型，這樣有利于巖土工程勘察作業(yè)的穩(wěn)定。此外，將巖土工程勘察工作的實(shí)施情況建立到數(shù)字化平臺上，相對于人工隊(duì)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，數(shù)字化平臺的數(shù)據(jù)處理相對更加容易，并且數(shù)字平臺的建立能夠幫助巖土工程在遭受到破壞后以數(shù)字系統(tǒng)為依據(jù)建立動態(tài)巖土模型，幫助巖土工作的繼續(xù)開展，并時(shí)時(shí)監(jiān)控巖土工程勘察工作的開展情況。對數(shù)字探測器的合理使用，時(shí)刻對施工場地的具體情況進(jìn)行監(jiān)測，以便于對后續(xù)的巖土工程勘察開展工作進(jìn)行規(guī)劃，幫助后續(xù)工作的順利開展。

八、結(jié)束語

現(xiàn)代社會向前發(fā)展，城市發(fā)展對建筑技術(shù)提出了更高的要求，因此巖土工程勘察中的物探技術(shù)與數(shù)字化發(fā)展打開城市發(fā)展的大門，并解決建筑結(jié)構(gòu)的多樣性與復(fù)雜性。通過引進(jìn)先進(jìn)的勘察技術(shù)、勘察設(shè)備、電子技術(shù)的應(yīng)用，以此來推進(jìn)巖土工程勘察中物探技術(shù)及數(shù)字化的發(fā)展。本文就分析了CT 技術(shù)、地震勘察技術(shù)、探地雷達(dá)技術(shù)三種物探技術(shù)，以及三種物探應(yīng)用技術(shù)，以及數(shù)字化系統(tǒng)的構(gòu)建對勘探工作的幫助，通過對巖土工程勘察技術(shù)中的物探技術(shù)及數(shù)字化的發(fā)展的匯總討論，明確巖土工程勘察與建筑工程的共同發(fā)展，有助于巖土工程勘察中物探技術(shù)能夠不斷發(fā)展。