現(xiàn)階段巖土工程中地質(zhì)勘察技術(shù)的應用探討

王鑒煒

（1.新疆維吾爾自治區(qū)自然資源信息中心（新疆維吾爾自治區(qū)自然資源檔案館），新疆 烏魯木齊 830002；2.新疆激光雷達應用工程技術(shù)研究中心，新疆 烏魯木齊 830002）

巖土工程地質(zhì)勘察作為巖土工程建設開展之前的首要環(huán)節(jié)，其地質(zhì)勘察情況會給工程建設產(chǎn)生重大的影響，是巖土工程是否能夠順利開展的重要決定因素之一，因此做好巖土工程地質(zhì)勘察技術(shù)應用是非常關鍵的。在進行巖土工程施工時，一般都是先勘察，對巖土工程現(xiàn)場實際信息進行搜集，比如地質(zhì)情況、水文條件等，然后再設計，最后再按照施工設計圖紙進行施工[1]。從這可以看出，工程地質(zhì)勘察技術(shù)在巖土工程建設中占了非常重要的地位。但目前由于巖土工程地質(zhì)情況比較復雜，使得巖土工程地質(zhì)勘察技術(shù)應用遇到了問題，出現(xiàn)勘察數(shù)據(jù)不準確等問題?；诖耍瑢ΜF(xiàn)階段巖土工程地質(zhì)勘察技術(shù)應用進行探究是非常有必要的。

1 巖土地質(zhì)勘察主要內(nèi)容

在巖土工程施工過程中開展地質(zhì)勘察工作，其主要目的是為巖土工程設計和施工提供所需的地質(zhì)信息與巖土參數(shù)，然后根據(jù)這些信息對建筑地基做出巖土工程評價，并對巖土工程施工中存在的問題提出建設性意見，比如地基類型、基礎形式、地基處理等。在實際作業(yè)中，巖土地質(zhì)勘察主要內(nèi)容有以下幾點。第一，勘察施工現(xiàn)場場地的情況，具體有場區(qū)地形、地貌，還有場地巖土層類型、深度等，然后根據(jù)這些信息對地基進行準確地評價，比如地基的穩(wěn)定性、承載力等。第二，埋藏物情況。這里的埋藏物主要指的是一些暗藏的河道、墓穴等。第三，地質(zhì)作用帶來的影響。在巖土工程地質(zhì)勘察過程中，需要對地質(zhì)作用影響進行探查，了解地質(zhì)危害類型、成因、發(fā)育情況以及危害程度，根據(jù)這些情況制定針對性解決方案。第四，地下水情況。查明施工現(xiàn)場地下水埋藏情況也是巖土工程地質(zhì)勘測工作的內(nèi)容之一。在地下水勘察中要了解地下水類型、補給，以及地下水位的變化情況等。

2 現(xiàn)階段巖土地質(zhì)勘察工作現(xiàn)狀

巖土地質(zhì)勘察作為巖土工程施工重要環(huán)節(jié)，其工作情況會給巖土工程施工產(chǎn)生很大的影響，因此做好這方面工作是至關重要的?，F(xiàn)階段，巖土工程地質(zhì)勘察現(xiàn)狀主要有以下幾個方面。

第一，勘察人員專業(yè)技術(shù)水平有待提高。我國在巖土工程勘察體制起步較晚，是在20世紀80年代才開始的，因此在巖土專業(yè)體制方面存在許多不完善之處。同時現(xiàn)在我國巖土工程勘察單位規(guī)模大小不一，許多巖土工程企業(yè)不定型，導致現(xiàn)在我國勘察從業(yè)人員比較多，但整體人員素質(zhì)卻是良莠不齊。改革開放之后，巖土工程地質(zhì)勘察技術(shù)雖然得到了很大的進步，市場需求也在不斷提高，但勘察人員在技術(shù)水平上卻無法跟上市場發(fā)展的步伐，沒有達到工程項目要求。在這種情況下，巖土工程就無法得到有效建設。

第二，勘察信息數(shù)字化程度比較低。目前，巖土工程地質(zhì)勘察信息數(shù)字化程度并不高。許多勘察企業(yè)主要還是以圖紙、表格、文字等進行信息描述，通過這些方式，勘察成果無法進行直觀的展示，從而影響勘察信息的運用。

第三，設備儀器勘察精度不高?，F(xiàn)在很多設備儀器精密度普遍不高，而且在勘察過程中更多的還是以鉆探為主，停留在鉆探取樣和原位測試的認識階段。對于一些先進的巖土勘察手段缺乏認識，無法對一些復雜場地或者特殊要求建筑進行勘察，從而影響實際巖土工程建設。

3 現(xiàn)階段巖土工程地質(zhì)勘察的主要技術(shù)方法

在巖土工程項目建設中，可用于地質(zhì)勘察的技術(shù)方法還是比較多的，比如淺層地震發(fā)射法、探地雷達、信息化勘察技術(shù)等。這些技術(shù)具有其獨特的特點，在實際地質(zhì)勘察中，地質(zhì)人員需要充分了解這些技術(shù)方法的特點，然后根據(jù)巖土工程地質(zhì)實際情況，選擇合適的地質(zhì)勘察技術(shù)[2]。

3.1 淺層地震發(fā)射波法

淺層地震發(fā)射波法主要工作原理是利用地震波來進行地質(zhì)勘察的，因為地震波在不同巖、土介質(zhì)中傳播，其波形、振幅、頻率是不一樣的。地質(zhì)勘察人員可以根據(jù)這些信息來來推測淺層地下構(gòu)造、物質(zhì)組成以及物理力學等參數(shù)，這樣就能夠達到勘察的目的[3]。在實際中，地震發(fā)射波包括了折射波法、反射波法、透射波法等，其中反射波法是這三種波最常用的一種，主要原理是利用反射波在不同介質(zhì)分界面?zhèn)鞑ヒ?guī)律是不一樣的。地質(zhì)勘察人員可以通過記錄聲波反射來回的時間來精準推算地下巖層障礙物與聲源之間的距離。

3.2 探地雷達

探地雷達在進行巖土工程地質(zhì)勘察時，主要是利用寬帶電磁波以脈沖形式對巖土地質(zhì)情況進行勘測。在實際中，通過向巖土層發(fā)射一定強度的高頻電磁脈沖波，然后觀察高頻電磁脈沖波變化情況。由于高頻電磁脈沖波在地下介質(zhì)傳播過程中會因為介質(zhì)不同而產(chǎn)生不同程度的反射或散射。在這過程中，電磁波傳播路徑、電磁場強度以及電磁波波形等都會發(fā)生變化。地質(zhì)勘察人員只要分析具體波形資料就能夠判斷地下空間位置，以及地下巖層物質(zhì)構(gòu)成情況[4-8]。探地雷達是一種無損探測方法，可以探測金屬及非金屬物體，比如地下水泥管道。探地雷達還可以用于檢測各種材料，如巖石、泥土以及一些人造材料等。因此，探地雷達在巖土工程地質(zhì)勘察中所起到的作用也是非常大的，地質(zhì)人員需要提高自身對這種技術(shù)的重視程度，加強這種技術(shù)在巖土工程地質(zhì)勘察中應用。

3.3 信息化勘察技術(shù)

隨著信息技術(shù)發(fā)展，傳統(tǒng)巖土工程地質(zhì)勘察方法也正在發(fā)生“蛻變”，逐漸向現(xiàn)代化勘察方法靠近。在實際中可以通過巖土勘察工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)建設來分析巖土工程地質(zhì)情況。以GIS為基礎的巖土工程勘察包含的原始數(shù)據(jù)主要有兩種，分別是以地理信息為主的空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)。對于這兩種數(shù)據(jù)的來源有兩個方面。一方面是基礎地理數(shù)據(jù)，具體包括地形地貌圖與自然劃分圖。另一方面是巖土工程勘察數(shù)據(jù)，主要是所研究區(qū)域的工程地質(zhì)勘察資料。在進行數(shù)據(jù)庫處理時，需要對巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫的基礎模型進行設計。在這過程中要做好巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫管理，這是巖土工程勘察信息化系統(tǒng)的基本任務，但由于數(shù)據(jù)比較復雜，在處理難度上會比較大。為了能夠獲取更精準的數(shù)據(jù)模型，需要將其與實體功能分離開。如果只是根據(jù)現(xiàn)實情況進行判斷，會導致基礎數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大的誤差，進而影響建筑物地質(zhì)，使其出現(xiàn)結(jié)構(gòu)問題。與此同時，完成數(shù)據(jù)建立。在巖土工程地質(zhì)勘察過程中，影響系統(tǒng)數(shù)據(jù)的原因有三種，分別是客戶使用原始數(shù)據(jù)、系統(tǒng)任務數(shù)據(jù)和最后終點數(shù)據(jù)。

3.4 高密度電阻率技術(shù)

高密度電阻率技術(shù)是從傳統(tǒng)電法轉(zhuǎn)變而來的，能夠通過電場來分辨不同巖土的差異，并根據(jù)這些差異明確巖土層的具體情況。在實際應用中，這種技術(shù)也具有較高的應用優(yōu)勢，其中具體表現(xiàn)可以從以下兩點體現(xiàn)出來。第一，勘探方法中電極的布設能夠一次性完成，避免了電極對勘測精度造成的負面影響，同時也提高了勘探效率。第二，勘探方法中大部分數(shù)據(jù)都可以自動采集，并且在數(shù)據(jù)采集以后還能夠進行各項數(shù)據(jù)的綜合處理，最終分析出較為精確的結(jié)果。這種勘察方法的自動化水平比較高，并且也具有較高的精度，適合用于那些精度勘察工作和自動化要求較高的工程項目中，因此這種勘察法在實際應用范圍是比較廣的。

3.5 多瞬面波技術(shù)

多瞬間波技術(shù)主要工作原理是使用面波進行勘測的，根據(jù)面波在不同介質(zhì)中傳播速度來推斷巖土工程地質(zhì)情況。在使用這種技術(shù)時，需要技術(shù)人員能夠分析信號所形成的頻散曲線，根據(jù)這些頻散曲線所反映出來的規(guī)律來準確判斷巖土工程地質(zhì)情況。跟其他勘察技術(shù)相比，這種勘察技術(shù)具有其獨特的特點，在實際中應用中需要對這些特點進行把握，其中具體的特點有以下兩個方面。一方面，在勘探過程中使用的面波波長不同，最終勘探的精度也有一定的差異。另一方面，整個勘探技術(shù)中所使用的方法主要有穩(wěn)態(tài)法和瞬態(tài)法。而在實際應用中，技術(shù)人員也要根據(jù)實際情況來選擇最合適的方法保證其準確性和科學性。因此，這項技術(shù)通常都使用在地質(zhì)條件復雜和不同巖土層分隔比較明顯的工程項目中。

3.6 大地電場巖性探測技術(shù)

大地電場巖性探測技術(shù)工作原理是利用太陽風形成的電磁波作為激發(fā)場源，通過探測儀電頻記錄的方式，對從地表不同深度收集回來的電磁波信息進行分析，根據(jù)這些信息來判斷巖土工程地質(zhì)情況，比如巖層界面、斷裂構(gòu)造部位以及地下水層等。當下這種勘察技術(shù)已被廣泛的應用到巖土工程的勘察工作中，跟其他技術(shù)相比，這種技術(shù)具有明顯的應用優(yōu)勢，其中具體有以下兩點。第一，這種勘察技術(shù)所使用探測儀體形比較小，而且操作比較簡單，只需要一個人進行獨立操作就能夠完成，而且勘察效率比較高，在勘察過程中不會產(chǎn)生噪音和廢棄物，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)綠色化勘察，降低巖土工程對環(huán)境帶來的破壞。第二，在誤差方面，這種勘察誤差較小，能夠?qū)崿F(xiàn)對巖土工程地質(zhì)情況精準勘察。在勘測過程中需要科學調(diào)整采樣點的間距，根據(jù)巖土工程實際情況進行確定，這樣能夠保證較高的探測進度。第三，探測場源穩(wěn)定。在具體巖土工程地質(zhì)勘察過程中，場源一般只會受到自然環(huán)境中低頻電磁波影響，其他一些因素對于勘測精度的影響則比較小，比如地下水、高壓電等，這是其他勘察技術(shù)所不具備的。同時這種勘察技術(shù)也適用于那些管線、電纜比較集中的巖土工程，還有地下水比較豐富的巖土工程項目也適用這種勘察方法。另外在勘察深度上，大地電場巖性探測技術(shù)可以達到更深的深度，在一些特定的地質(zhì)環(huán)境中甚至可以達到1000m，因此這種勘察方法可以作為預先勘測工作中的主要探測方法。

4 現(xiàn)階段巖土工程地質(zhì)勘察技術(shù)的具體應用

4.1 巖土地質(zhì)調(diào)查與測繪

作為巖土工程勘察的一項基礎工作，工程地質(zhì)測繪主要是在勘察的初期階段進行的。在運用這一方法進行測繪，其本質(zhì)是運用地質(zhì)、工程地質(zhì)理論，對地表面地質(zhì)現(xiàn)象進行觀察和描述，并對其性質(zhì)和規(guī)律進行分析，以此來推斷地下地質(zhì)情況，為后期勘探與測試工作開展提供相應的數(shù)據(jù)。在實際中，對于地形地貌和地質(zhì)條件比較復雜的場地，必須進行地質(zhì)測繪，而對于地質(zhì)條件比較簡單的場地，可以采用調(diào)查來代替工程地質(zhì)測繪。

在巖土工程建設中，開展巖土地質(zhì)調(diào)查與測繪可以在短時間查明工程地質(zhì)條件，而且不需要投入較多資金，具有成本低的優(yōu)點。與此同時，工程地質(zhì)測繪和調(diào)查可以提升巖土工程生產(chǎn)效率。因為地質(zhì)測繪和調(diào)查可以減少勘探和試驗的工作量，從而達到提升工程建設效率的目的。

4.2 勘探與取樣

在巖土地質(zhì)調(diào)查和測繪完成后，需要進行勘探與取樣。在進行這方面作業(yè)時，需要根據(jù)勘察的要求、目的和巖土層特點選擇合適的勘察技術(shù)。當下常見的勘察手段有物探技術(shù)、鉆探技術(shù)、取樣技術(shù)。

物探技術(shù)具有操作簡單，迅速的優(yōu)點，并且所需的成本也比較低，具有經(jīng)濟性特點。在實際中經(jīng)常跟工程地質(zhì)測繪結(jié)合，對一些復雜的地質(zhì)情況進行勘察。此外，這種勘察手段還能夠輔助坑探與鉆探，實用性比較高。但這種勘察手段其局限性也非常明顯，那就是在實際應用中容易受到地形條件影響，容易出現(xiàn)誤差，需要對勘察結(jié)果進行驗證。

鉆探技術(shù)在進行巖土地質(zhì)勘察時，受到環(huán)境條件影響比較小。在具體操作時，需要做好詳細的跟蹤記錄，并對鉆機鉆進深度進行合理地控制，以此來保證巖土層分層深度精確性。同時對取芯率進行科學地控制，需要根據(jù)巖土性質(zhì)來進行綜合考量。一般完整巖的取芯率為80%，破碎巖和軟質(zhì)巖的取芯率為65%，土層取芯率為100%。

取樣技術(shù)。在對巖土工程地質(zhì)情況進行取樣時，需要根據(jù)工程地質(zhì)實際情況采取合適取樣技術(shù)。樣品采集完成后，需要將其蠟封，避免外界環(huán)境給樣品造成污染。蠟封完成后需要進行分類、保存，然后對每個樣本進行標記，并將其轉(zhuǎn)送到試驗點進行樣品分析與試驗。

4.3 原位測試與室內(nèi)試驗

原位測試與室內(nèi)試驗主要目的是通過測試與試驗來為巖土工程順利施工提供相應的技術(shù)指標參數(shù)。在實際中，原位測試主要應用于地質(zhì)情況詳細勘察的階段，其應用優(yōu)勢是測試時間比較短，具有較高的效率，而且試樣在進行測試時，不需要脫離原來環(huán)境，這樣就能夠有效體現(xiàn)宏觀結(jié)構(gòu)對巖土性質(zhì)的影響。但在實際應用中缺點也是比較明顯的，那就是在試驗時，應力路徑無法得到很好地控制，并且邊界條件也比較復雜，會消耗大量的人力與物力。常用的試驗技術(shù)有荷載、標準貫入、靜力觸探。在實際應用中需要結(jié)合項目實際情況來選擇合適的試驗方法。在這些方法中標準貫入試驗法是當前應用最為廣泛的，在一般情況下，主要選取1-1.5m作為鉆進的單元深度。

4.4 現(xiàn)場檢驗與監(jiān)測

現(xiàn)場檢驗與監(jiān)測作為巖土工程的最后一個環(huán)節(jié)，是保證巖土工程質(zhì)量的重要保障。因此做好現(xiàn)場檢驗與監(jiān)測是非常關鍵的。在實際中，現(xiàn)場檢驗主要包括了施工環(huán)節(jié)核實驗證之前的巖土工程勘察成果，以及巖土工程施工的質(zhì)量管理?，F(xiàn)場監(jiān)測主要是對各類載荷對巖土反應性狀、運營中結(jié)構(gòu)物等進行監(jiān)測。在這過程中應提升現(xiàn)場管理人員的責任意識，確保每項檢驗工作能夠得到有效落實。

5 結(jié)論

綜上所述，在巖土工程建設過程中，做好工程地質(zhì)勘察工作是實現(xiàn)巖土工程良好建設的重要保障。在實際中，因為巖土地質(zhì)情況比較復雜，在進行地質(zhì)情況勘察時，需要根據(jù)工程地質(zhì)實際情況選擇合適的勘察技術(shù)。目前常見的地質(zhì)勘察技術(shù)有淺層地震發(fā)射波法、探地雷達、信息化勘察技術(shù)等。面對這么多種類勘察技術(shù)，地質(zhì)人員需要詳細了解這些技術(shù)特點，然后根據(jù)這些特點進行良好的應用。在具體應用過程中要先進行巖土地質(zhì)調(diào)查與測繪，接著勘探與取樣，待樣品采集完成后就應進行原位測試與試驗，最后做好現(xiàn)場檢驗與監(jiān)測，確保巖土工程建設質(zhì)量。