物探技術(shù)在巖土工程勘察中的應(yīng)用及前景探析

覃富皓

（廣西金盛交通勘察設(shè)計(jì)有限公司，廣西 南寧 530000）

查明場區(qū)巖土工程條件是施工的前提，可結(jié)合勘察成果針對不同的工程地質(zhì)條件有效防止施工過程中的地質(zhì)災(zāi)害并杜絕后期的地基失穩(wěn)等安全隱患，進(jìn)而提高施工質(zhì)量和效率。物探技術(shù)是屬于勘察檢測技術(shù)。主要通過物理勘探手段了解工程地質(zhì)條件并為設(shè)計(jì)、施工提供地質(zhì)依據(jù)。其應(yīng)用可有效提高工程勘察水平并也保證施工質(zhì)量。結(jié)合勘察地質(zhì)資料，設(shè)計(jì)、施工工作人員經(jīng)過分析可得出更為科學(xué)的判斷，以此實(shí)現(xiàn)合理規(guī)劃、優(yōu)化設(shè)計(jì)、解決地層存在問題，從勘測方面來看，使結(jié)果變的更準(zhǔn)確、過程變得更簡單、資金投入變得更少。

1 物探技術(shù)原理

（1）物探技術(shù)概述。物探技術(shù)原理是通過儀器對人工或自然空間進(jìn)行測量，了解地下巖土層的地質(zhì)情況和差異，其了解內(nèi)容包括大小、形狀和埋深等相關(guān)信息，最后處理這些地質(zhì)問題。因此在應(yīng)用上物探技術(shù)特點(diǎn)包括以下幾點(diǎn)：一是在勘探過程中利用多種技術(shù)和方法，不同方法如地質(zhì)雷達(dá)、鉆探技術(shù)、室內(nèi)試驗(yàn)等、不同技術(shù)如高密度電法、鉆孔聲波測試、電磁波CT等[1]。二是在應(yīng)用中，物探技術(shù)存在局限性，需要結(jié)合多種技術(shù)增加靈活性?？碧綄ο蟛煌涂碧匠晒煌?，針對需求選擇勘探技術(shù)并結(jié)合其它勘察技術(shù)。三是在應(yīng)用前，現(xiàn)場勘察試驗(yàn)十分重要，比較不同設(shè)計(jì)方案，選出最合理方案和采集設(shè)備，力求勘探效果最好。四是綜合三方面結(jié)論與物探后的結(jié)果進(jìn)行對比，三部分為鉆探、原位測試和試驗(yàn)，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，建立一套全面包含定量分析的應(yīng)用體系和勘察判斷標(biāo)準(zhǔn)，保證結(jié)果的準(zhǔn)確和精確。

（2）物探技術(shù)詳細(xì)介紹。在我國，巖土工程物探方法較多。下文詳細(xì)分析七種較常用方法的優(yōu)缺點(diǎn)：①高密度電阻率法。這種方法主要根據(jù)不同巖土介質(zhì)產(chǎn)生的電導(dǎo)率不同，通過測量和分析人工穩(wěn)定流場的分布規(guī)律，解決出現(xiàn)的問題。從這角度說，可以通過直流測量確定特定的地質(zhì)密度和結(jié)構(gòu)組成，從而可以更清楚地理解地下的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，并在實(shí)施該項(xiàng)目時(shí)可以進(jìn)行有針對性的開挖和基礎(chǔ)施工。同時(shí)，這種方法特別適合對滑坡、斷層等地質(zhì)構(gòu)造的勘察，其測量結(jié)果準(zhǔn)確且穩(wěn)定，這為今后的工程規(guī)劃起到幫助。但這種方法的缺點(diǎn)為：一測量方法復(fù)雜，二對電流要求高，因此在測量過程中對外界電流水平提出高的要求。②淺層地震反射波技術(shù)。這種方法是根據(jù)不同的地質(zhì)構(gòu)造對地震波反射不同，利用頻率和振幅開展地質(zhì)勘探。通過分析每個(gè)部位的反射時(shí)間和頻率，可以了解地質(zhì)資料，如地層、斷層和空曠區(qū)等情況。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是易于掌握和數(shù)字靈敏度高，即使地下幾千米的深度也能分析其地質(zhì)條件。③雷達(dá)探測技術(shù)。這種技術(shù)是利用雷達(dá)傳輸?shù)拿}沖來進(jìn)行勘察，不同地質(zhì)構(gòu)造引起的脈沖不同，通過脈沖差確定分布規(guī)律。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是不用進(jìn)行地下鉆探，通過信號(hào)反射結(jié)果就能得出結(jié)論。因其強(qiáng)的分辨率和抗干擾力，周圍噪聲不能對其產(chǎn)生干擾，更有利于城市環(huán)境的地質(zhì)勘察。④微重力法。微重力是通過檢測碳酸鹽巖的重力分布差異，進(jìn)行快速方便的勘測。該方法比較適合開闊平坦的地方。如果有洞穴存在平坦地區(qū)地下，無論洞穴里存在那種物質(zhì)，如空氣、水或沉積物，該區(qū)域的密度都會(huì)變小，進(jìn)行檢測碳酸鹽巖的重力檢測，洞穴位置很快被發(fā)現(xiàn)。在使用微重力儀時(shí)，可以校正對地形的影響。⑤高精度磁法。高精度磁法是根據(jù)不同巖層對于磁性反應(yīng)不同進(jìn)行勘探的方法。利用這種方法可以掌握各類巖石的成分，進(jìn)行勘探時(shí)，技術(shù)人員要到巖土工程礦區(qū)實(shí)地調(diào)研，找到磁場位置和對整個(gè)勘探區(qū)產(chǎn)生的影響。并且，地下巖土工程受到磁性作用影響較大，所以，整個(gè)勘探工作效率較高，同時(shí)工程人員的安全也得到了保障。⑥電法勘探。該技術(shù)原理是利用不同物質(zhì)對于磁力的反應(yīng)不同，以此把地層內(nèi)的物質(zhì)成分成功展現(xiàn)出來，為工作人員了解地質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)提供技術(shù)支持。所以受到較多勘探企業(yè)的歡迎。為了保證在勘探過程中該技術(shù)的科學(xué)性，在具體的施工時(shí)，技術(shù)人員要全面細(xì)致檢查施工現(xiàn)場。該項(xiàng)技術(shù)比較適合對電力工程進(jìn)行勘探，在進(jìn)行電力工程時(shí)，根據(jù)整個(gè)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的分布進(jìn)行合理規(guī)劃，在分析各類信息的后，利用每種勘探方法的優(yōu)點(diǎn)保證勘探質(zhì)量。⑦計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動(dòng)科學(xué)和信息技術(shù)的發(fā)展，促使計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用變得廣泛。計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到勘探領(lǐng)域后，勘探結(jié)果變得更精確，技術(shù)人員對地址信息了解的更全面，在勘探過程中發(fā)現(xiàn)漏洞并提出解決方案。

（3）巖土工程勘察特征分析。在進(jìn)行巖土工程勘察施工時(shí)，所處區(qū)域和環(huán)境不同決定其地質(zhì)情況也不同，因此，運(yùn)用哪種勘察技術(shù)需要結(jié)合實(shí)際的地質(zhì)情況。巖土工程勘察相對其它工程主要特點(diǎn)有：第一，在勘察時(shí)，其平面上呈帶狀分布的特點(diǎn)，寬度低、延伸性高，對大部分的地勢和地貌都較合適，對地質(zhì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)；第二，在路基上進(jìn)行勘察時(shí)，具有承受的荷載量不高的缺點(diǎn)，但在一些級(jí)別高的工程中進(jìn)行勘察時(shí)，根據(jù)不均勻沉降現(xiàn)象提出更高的標(biāo)準(zhǔn)。因此，在勘察開始之前，按照勘測項(xiàng)目具體實(shí)際情況和施工標(biāo)準(zhǔn)合理分析。

（4）工程物探技術(shù)和巖土工程的關(guān)系。工程物探技術(shù)是一種對專業(yè)技術(shù)要求高的技術(shù)，這種技術(shù)在對巖土工程方面進(jìn)行勘探發(fā)揮作用較大，可以有效解決工程中遇到的地質(zhì)問題。巖土工程自身的特點(diǎn)決定很容易出現(xiàn)很多問題，在應(yīng)用該技術(shù)之前，首先要對工程內(nèi)出現(xiàn)的實(shí)際問題進(jìn)行分析，針對問題找到其根本原因，并積極主動(dòng)的采取合理的處理方案。另外還有，對于勘察所得的信息數(shù)據(jù)方面的處理，相關(guān)工作人員經(jīng)過整理后認(rèn)真開始分析，采取行之有效的方案解決出現(xiàn)的問題。進(jìn)行巖土工程勘察工作時(shí)，其技術(shù)重點(diǎn)是圍繞巖土工程勘察工作中需要解決的某些實(shí)際問題，針對這些問題找到原因后，采用積極有利方案進(jìn)行解決。巖土工程開展施工期時(shí)，技術(shù)工作者一定要關(guān)注以下幾方面內(nèi)容：①在應(yīng)用工程物探技術(shù)時(shí)，合理處理各種參數(shù)問題。在進(jìn)行巖土工程勘察時(shí)，能夠獲取到數(shù)量巨大數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)就是信息，所以要對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的處理和分析，研究得出結(jié)論為工程建設(shè)進(jìn)行指導(dǎo)。②在對工程界面上，要合理劃分出現(xiàn)的問題，在進(jìn)行勘察工作時(shí)，對于地質(zhì)的構(gòu)造和截面方面，如果劃分不合理，在進(jìn)行工作是極易產(chǎn)生很多問題。③從地質(zhì)形態(tài)出現(xiàn)的問題看。在進(jìn)行巖土工程施工時(shí)，各類截面和地質(zhì)情況都有可能會(huì)出現(xiàn)，這些都對施工的正常開展產(chǎn)生較大影響。④在對巖土工程的地質(zhì)狀態(tài)進(jìn)行勘探時(shí)，要以科學(xué)性、合理性為前提。在實(shí)際的工作中，要不斷進(jìn)行整合，如巖土工程施工技術(shù)和物探技術(shù)兩者之間的整合，這樣才能保障施工的安全性和施工的質(zhì)量性。

2 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。物探技術(shù)在巖土工程檢測中地位不容忽視無可替代。此技術(shù)還可以應(yīng)用在其它方面，如通過檢查地基的密實(shí)度，了解地基加固效果是否良好?；蚧鶚兜馁|(zhì)量能否合格。通常用到的技術(shù)手段包括地質(zhì)雷達(dá)和彈性波速測試。其工作原理是進(jìn)行電磁波和彈性波速測量、利用原位測試值得到其和地基壓實(shí)度之間的數(shù)據(jù)。然后比較在施工前獲得具體數(shù)據(jù)，評價(jià)地基及基樁質(zhì)量的過程。目前在進(jìn)行巖土工程施工時(shí)，這種無損檢測技術(shù)是較有效的質(zhì)量控制方法?，F(xiàn)在主要有以下兩種：聲波和動(dòng)力測樁法。它們利用的原理是波在傳播過程中，其速度和反射狀況會(huì)因?yàn)橛龅轿镔|(zhì)不同會(huì)有差異，可以靈敏反應(yīng)出來并能容易被捕捉到，以此變化判斷混凝土的質(zhì)量如何。

（2）提高物探技術(shù)到巖土工程當(dāng)中的措施合理。在進(jìn)行施工時(shí)，工程物探資料也會(huì)有重點(diǎn)和難點(diǎn)，其重點(diǎn)和難點(diǎn)包括采集和翻譯。首先，對于采集來說，在野外工作中，對部分很重要的數(shù)據(jù)一定要采集清楚準(zhǔn)確。如果出現(xiàn)偏差，將對后續(xù)的施工造成影響，使施工質(zhì)量無法得到保障。對于翻譯來說，對每一位物探工程師提出的要求較高，其必須有能力高質(zhì)量地完成轉(zhuǎn)化工作，即原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成工程地質(zhì)資料。只有這些準(zhǔn)確全面的數(shù)據(jù)，才能為工程出現(xiàn)的問題提供支持，才能選擇合理的處理方案，也是保障各施工環(huán)節(jié)安全進(jìn)行的基礎(chǔ)。所以，物探工程師一定要具備全面的理論知識(shí)，不僅包括巖土工程和工程物探方面知識(shí)，還要能快速的處理每種地質(zhì)問題，進(jìn)而確保施工質(zhì)量不受影響。如，當(dāng)利用彈性波勘探法時(shí)，物探工程師要做到分離和抑制干擾波的影響。準(zhǔn)確獲取物探資料。一般來看，軟硬件技術(shù)相互配合才能完成。

（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。物探方法還可以應(yīng)用在其它很多方面，如環(huán)境保護(hù)方面、進(jìn)行旅游開發(fā)、預(yù)測和預(yù)防災(zāi)害。從環(huán)境保護(hù)方面看，如在巖溶地區(qū)，監(jiān)測巖溶發(fā)育的變化、進(jìn)行生態(tài)環(huán)境保護(hù)，預(yù)防其各種地質(zhì)災(zāi)害和其它污染。在20世紀(jì)前，蘇聯(lián)曾經(jīng)發(fā)生過類似的案例。在奧卡河岸有一座大型化工廠，由于管理不慎，導(dǎo)致一些高濃度硫酸滲入地下溶洞里，促使地下碳酸鹽巖腐蝕加劇。不知不覺中地下溶洞不斷擴(kuò)大后相互連通，這樣在地下巖溶通道變得越來越多，影響了地上建筑物的穩(wěn)固，同時(shí)當(dāng)溶蝕流入河水還污染了水源。蘇聯(lián)的工作人員通過測量發(fā)現(xiàn)了巖溶變化過程，在測量時(shí)，出現(xiàn)低阻異常，隨著時(shí)間的流失情況嚴(yán)重，說明巖溶隧道增多導(dǎo)致斷面面積增加。從河流電阻率來看，不斷增多的溶解物質(zhì)進(jìn)入河流中破壞了生態(tài)環(huán)境[2]。所以，鑒于這些測量結(jié)果采取措施，一邊，地面上的工廠和建筑對地基進(jìn)行加固處理，避免因?yàn)榈鼗休d力變差導(dǎo)致倒塌；另一邊，對環(huán)境進(jìn)行保護(hù)，由環(huán)境治理小組消除污染包括河道和周邊地區(qū)。

3 結(jié)束語

綜上所述，物探技術(shù)應(yīng)用價(jià)值大，該技術(shù)除了在勘察方面，如對施工地質(zhì)環(huán)境條件進(jìn)行勘測，還能發(fā)現(xiàn)影響施工建設(shè)的地質(zhì)因素。所以在施工前進(jìn)行勘察工作時(shí)，技術(shù)人員要利用每種物探技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)對施工條件和地質(zhì)數(shù)據(jù)有效勘察，以確保數(shù)據(jù)精準(zhǔn)。另外，利用先進(jìn)技術(shù)可以較容易完成地質(zhì)剖面圖，可快速為施工提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依據(jù)，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)遇到的地質(zhì)問題，摸清場區(qū)工程地質(zhì)條件，提高巖土工程勘察質(zhì)量，為后續(xù)設(shè)計(jì)、施工建設(shè)保駕護(hù)航。