論綜合勘查技術(shù)在巖土工程勘察中的應(yīng)用

彭春

（湘西自治州紫源工程勘察有限公司 湖南湘西 416000）

論綜合勘查技術(shù)在巖土工程勘察中的應(yīng)用

彭春

（湘西自治州紫源工程勘察有限公司 湖南湘西 416000）

各種工程在實(shí)際施工設(shè)計(jì)前，通常需要開(kāi)展地質(zhì)勘查工作，從而獲取相應(yīng)地質(zhì)資料，為工程施工與設(shè)計(jì)提供參考資料。本文主要針對(duì)綜合勘查技術(shù)在巖土工程勘查中的應(yīng)用進(jìn)行了探討，以供參考。

綜合勘查技術(shù)；巖土；應(yīng)用

1 引言

巖土工程勘察工作指的是根據(jù)建設(shè)工程相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)建設(shè)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行準(zhǔn)確分析和評(píng)價(jià)，并且能查明巖土工程的施工條件、巖土地質(zhì)、當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境等信息。在進(jìn)行工程地質(zhì)調(diào)查時(shí)，合適的勘查技術(shù)能夠?yàn)槭┕ぁ⒃O(shè)計(jì)提供必要的各項(xiàng)參考參數(shù)，但是我國(guó)目前的巖土工程勘察面臨諸多問(wèn)題，因而需要通過(guò)綜合勘查技術(shù)的合理運(yùn)用加以完善。

2 現(xiàn)階段國(guó)家?guī)r土工程勘探現(xiàn)狀

2.1 勘察技術(shù)人員能力不夠

①勘查技術(shù)員工專業(yè)素質(zhì)較低，未能夠全面的掌握巖土工程知識(shí)，在勘察巖土工程時(shí)，不能有效溝通科學(xué)的施工技術(shù)，導(dǎo)致遭遇重大障礙或龐大繁雜項(xiàng)目時(shí)無(wú)法及時(shí)解決；②勘察巖土工程時(shí)，技術(shù)員工應(yīng)當(dāng)對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)室內(nèi)、室外所獲取的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行整理分析，但由于部分員工不具備統(tǒng)計(jì)知識(shí)，導(dǎo)致巖土數(shù)據(jù)獲取工作出現(xiàn)問(wèn)題，出現(xiàn)異常數(shù)值，結(jié)果誤差過(guò)大，最終影響數(shù)據(jù)資料的實(shí)際應(yīng)用。

2.2 勘察水平不均勻

由于科學(xué)技術(shù)與現(xiàn)行體制的限制，導(dǎo)致我國(guó)在巖土勘察水平上仍然較為滯后，許多企業(yè)由于各種原因都會(huì)忽視新技術(shù)、新設(shè)備的使用，因而影響了勘察成果的準(zhǔn)確性。

2.3 勘查過(guò)程中易出現(xiàn)的問(wèn)題

（1）常常忽略地形地貌等外部因素，導(dǎo)致對(duì)于工程區(qū)域的地質(zhì)缺乏整體認(rèn)識(shí)，不能掌握地基圖層的變化規(guī)律，致使施工工期延誤以及工程成本增加。對(duì)于施工環(huán)境和工程施工之間的相互作用的忽視，造成設(shè)計(jì)上的失誤，也在一定程度上使施工場(chǎng)地環(huán)境條件不能滿足施工要求。

（2）數(shù)字化勘查技術(shù)未能得到合理應(yīng)用，勘查過(guò)程中仍然沿用傳統(tǒng)文字、圖紙、表格勘查形式，出現(xiàn)勘查資料信息運(yùn)用、處理困難問(wèn)題。無(wú)法全面實(shí)現(xiàn)與CAD軟件的匹配，使數(shù)字化勘查技術(shù)的推廣受阻。

2.4 成果水平不理想

伴隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，巖土勘察組織的深化改革開(kāi)始實(shí)現(xiàn)自主化管理，自己負(fù)責(zé)盈利與虧損。有些勘察組織為了提高利潤(rùn)率，可能會(huì)輕視工程質(zhì)量，一味地為了減少工作時(shí)間，降低鉆探獲取樣本的指標(biāo)，在更加惡劣的情況下甚至?xí)榱酥\取暴利而偽造編撰勘察報(bào)告內(nèi)容，胡亂編造虛假信息等，導(dǎo)致巖土工程施工中缺乏完整真實(shí)的勘察依據(jù)，難以獲得科學(xué)的指導(dǎo)，極大的浪費(fèi)了物資和時(shí)間。

3 巖土工程勘察中的綜合勘察技術(shù)

綜合性勘查技術(shù)是指在分析了施工地點(diǎn)的地質(zhì)特征后，結(jié)合當(dāng)?shù)氐淖匀?、地質(zhì)狀況，參考勘察技術(shù)的使用前提條件，進(jìn)行合理的選擇，由不同的側(cè)面獲取各個(gè)成礦數(shù)據(jù)資料，從而高效地完成經(jīng)濟(jì)的地質(zhì)條件勘察工作。

3.1 大地電場(chǎng)巖性檢測(cè)技術(shù)

該勘察技術(shù)的施工原理，是以太陽(yáng)風(fēng)電磁波作為激發(fā)場(chǎng)源，運(yùn)用探測(cè)儀點(diǎn)頻的記錄方法，接收由不同地表深度所反射的電磁波信息，并依據(jù)所接收波的幅度、速度、電阻率和轉(zhuǎn)換的類自然電位等，判斷儲(chǔ)層的性質(zhì)、巖性等，進(jìn)而進(jìn)行地質(zhì)評(píng)價(jià)。大地電場(chǎng)巖性檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于巖土工程中，其實(shí)施流程如圖1所示。

該勘察技術(shù)的優(yōu)勢(shì)如下：①大地電場(chǎng)巖性檢測(cè)所采用的是CYT－VI探測(cè)儀，其體積小、重量輕，因而易于攜帶，能獨(dú)立操作，在使用的過(guò)程中無(wú)噪音，無(wú)廢棄物，可避免對(duì)自然植被的損壞，只需要將探測(cè)儀設(shè)定于預(yù)定位置上，預(yù)先調(diào)整好，即可隨時(shí)進(jìn)行探測(cè)，其探測(cè)的深度通常達(dá)到10000m，可探測(cè)地層巖性、礦體、含水層等信息，探測(cè)速度快，通過(guò)對(duì)測(cè)點(diǎn)的匯總即獲取勘察地區(qū)的全面、真實(shí)信息；②誤差小，CYT－VI探測(cè)儀運(yùn)用的是平面點(diǎn)測(cè)方式，其垂直采樣間距是可調(diào)整的，一般間距越小，則測(cè)量誤差就越小；③場(chǎng)源穩(wěn)定，CYT－VI探測(cè)儀通常僅接受大地天然低頻的電磁波信號(hào)，因而不受地下給水、地下管網(wǎng)、高壓電源或地形的影響。

圖1 大地電場(chǎng)巖性檢測(cè)流程圖

3.2 多瞬態(tài)面波技術(shù)

該方法的實(shí)際實(shí)施原理，主要在于利用面波處于多層介質(zhì)中時(shí)，其傳播速度存在的變化特點(diǎn)，以瞬態(tài)的沖擊力作為震源，激發(fā)面波，使地表在脈沖載荷的作用下發(fā)生波動(dòng)，從而通過(guò)傳感器記錄波面垂直分量，處理微波信號(hào)，進(jìn)而明確頻散曲線的變化規(guī)律。因?yàn)轭l散曲線的變化規(guī)律通常與巖土介質(zhì)結(jié)構(gòu)形狀有關(guān)，可以通過(guò)對(duì)這種內(nèi)在聯(lián)系進(jìn)行分析處理，從而達(dá)到地質(zhì)體探測(cè)目的。

3.3 高密度電阻率技術(shù)

該技術(shù)的原理是：因巖土介質(zhì)的典型差異，工作人員會(huì)在勘察地點(diǎn)施加電場(chǎng)，探測(cè)地下傳導(dǎo)電流的實(shí)際分布、變化規(guī)律等，以此判斷當(dāng)?shù)氐膸r土性質(zhì)。該技術(shù)運(yùn)用供電電極，向地下輸送直流電流，于測(cè)點(diǎn)創(chuàng)建電廠，并改變供電（A級(jí)、B級(jí)）、測(cè)量裝置位置、大小、排列順序等，進(jìn)而改變地下電流分布，探測(cè)地面電場(chǎng)變化，以準(zhǔn)確計(jì)算地表電阻率，據(jù)此判斷巖土的性質(zhì)。

該技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于：①電極布置可一次性完成，有效降低電極的影響與干擾，可自動(dòng)、快速地探測(cè)野外數(shù)據(jù)；②可采用多種排列方式進(jìn)行掃描與測(cè)量，獲得多種地電斷面結(jié)構(gòu)特征、地質(zhì)地球物理信息；③實(shí)現(xiàn)對(duì)野外數(shù)據(jù)的自動(dòng)化采集，提高采集的速度與準(zhǔn)確度，并進(jìn)行實(shí)時(shí)的分析處理，計(jì)算出電阻率。

3.4 橫波反射技術(shù)

所謂淺層地震橫波反射法，其使用原理是運(yùn)用地下介質(zhì)，針對(duì)波的阻抗差異，進(jìn)行地質(zhì)勘查工作，在地下介質(zhì)傳輸?shù)倪^(guò)程中，如果地震波遭遇相對(duì)波阻抗差異，即會(huì)發(fā)生反射，反射信號(hào)波則會(huì)通過(guò)地表的檢波器，接收記錄數(shù)據(jù)，利用反射波的振幅、相位時(shí)空特性等，推斷地下層的實(shí)際構(gòu)造。橫波反射法相較于縱波反射法，所受到的轉(zhuǎn)換波干擾較小，且橫波速度較低，垂向分辨率則會(huì)相應(yīng)地提高。

4 綜合性勘查技術(shù)在巖土勘查應(yīng)用實(shí)例分析

4.1 工程簡(jiǎn)介

某工程的占地面積達(dá)到109畝，其建筑面積是9萬(wàn)m2，是一座單棟6層的超大面積建筑，對(duì)建筑的沉降度要求較高。依據(jù)設(shè)計(jì)方的勘查要求，可率先通過(guò)常規(guī)鉆探、原位測(cè)試，針對(duì)擬建場(chǎng)地內(nèi)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、主要持力層等進(jìn)行勘察，對(duì)其樁基的持力層，埋深40～50cm厚的碎卵石層。在具體勘查中，發(fā)現(xiàn)該碎卵石層面的東西兩段之間較平，且層面突變。通過(guò)鉆孔施工，發(fā)現(xiàn)碎卵石層面最大標(biāo)高差超過(guò)約10cm，最大坡度為45°。為確保工程的施工能夠順利開(kāi)展，需要對(duì)卵石層異常進(jìn)行綜合勘查。

4.2 勘查的目的

本次勘查運(yùn)用的常規(guī)鉆探點(diǎn)間距是20～30cm，依據(jù)地質(zhì)情況，為準(zhǔn)確分析碎卵石層的實(shí)際變化狀況，尤其是層面高低標(biāo)高差與坡度的變化，需要采用綜合勘探技術(shù)，結(jié)合鉆探方法，就點(diǎn)、線、面等立體方位進(jìn)行解析。本次勘察主要采用的是橫波反射法、高密度電阻率法和瞬態(tài)面波法，其判別的精度達(dá)到2～3cm，同時(shí)還結(jié)合了鉆探的精準(zhǔn)點(diǎn)，實(shí)施了相關(guān)地質(zhì)信息的校核。

4.3 綜合勘探技術(shù)的運(yùn)用

本次工程中，淺層地震波反射法采用的是CDP覆蓋技術(shù)，接收道數(shù)是12道、道間距是2cm、偏移距離是4cm、炮間距是2cm，覆蓋的次數(shù)是6次。

4.3.1 地質(zhì)狀況和礦產(chǎn)特性

在找礦的過(guò)程中，地質(zhì)條件勘察結(jié)果是其中不可缺少的依據(jù)條件，其勘查內(nèi)容包括礦產(chǎn)形成、分布以及基性、超基性侵入巖情況等，可使用磁法或重力測(cè)量來(lái)確定基本特征；礦產(chǎn)的形成與分布通常與斷裂層的構(gòu)造有關(guān)，可以通過(guò)遙感、航磁、重力測(cè)量和化探的方式，獲取相關(guān)資料，查明地球物理場(chǎng)和化學(xué)場(chǎng)的構(gòu)造關(guān)系。對(duì)于不同礦種、礦床的類型，也應(yīng)當(dāng)選擇相應(yīng)的勘察方法，例如多金屬硫化物礦床，應(yīng)當(dāng)利用電法測(cè)量、地球化學(xué)等勘查方法；而對(duì)于鐵礦床則建議使用磁法；如果內(nèi)生金礦，則可采用地質(zhì)測(cè)量法、地球化學(xué)測(cè)量法、地球物理測(cè)量法等；外生金礦可用地質(zhì)測(cè)量法、重砂測(cè)量法等。

4.3.2 自然環(huán)境狀況

針對(duì)自然環(huán)境狀況的勘察，主要包括施工地域地勢(shì)、地理?xiàng)l件、氣候、水系、第四系土壤覆蓋層面的發(fā)育程度、基巖剝蝕發(fā)育程度等信息，這些因素均會(huì)影響到巖土工程勘察方法的選擇。如果是多山且海拔較高的地區(qū)，因地形繁雜，山體海拔較高，存在很大面積的基巖并露出地表，導(dǎo)致交通不便，這種情況下可采用航空化探、航空物探、遙感地質(zhì)探測(cè)、水系沉積物探測(cè)、重砂探測(cè)等方法；而如果是在森林覆蓋率較高的區(qū)域，基巖出露面積較小，覆蓋較深，且水系發(fā)育良好，交通不便時(shí)可運(yùn)用水系沉積物探測(cè)、航空化探、航空物探、生物地球化學(xué)探測(cè)、地質(zhì)探測(cè)等手段；如果是海拔較低而地勢(shì)較平坦的地方，則第四系覆蓋層廣闊而深厚，裸露于地標(biāo)的基巖面積也較小，交通便利，可采用遙感地質(zhì)探測(cè)、物探、氣體地球化學(xué)探測(cè)等方法。

4.4 綜合性勘查結(jié)果

通過(guò)此次的勘探，發(fā)現(xiàn)橫波在風(fēng)化巖層面、淤泥碎石層面上，均發(fā)生了顯著的反射，除了風(fēng)化巖外，其他界面產(chǎn)生的反射波能力都較強(qiáng)，且反射同相軸明顯。另外，運(yùn)用單個(gè)排列電極的高密度電阻率法，其電極的總數(shù)是60根，排列間距是3m，同時(shí)采用二級(jí)裝置采集數(shù)據(jù)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方式，發(fā)現(xiàn)電阻率隨著巖土層深度的變化呈低-高-低-高狀，判斷出其電性層可大致分為4層。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，綜合勘察技術(shù)在巖土工程勘察施工中，發(fā)揮著重要的作用，而技術(shù)的先進(jìn)性則將直接影響巖土工程勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性、真實(shí)性和全面性，從而有效解決傳統(tǒng)單一勘察技術(shù)的弊端，擴(kuò)大工程勘察的范圍與內(nèi)容，保證勘查結(jié)果能夠準(zhǔn)確反映巖土的實(shí)際情況，使得后續(xù)施工能夠安全、穩(wěn)定、高效的進(jìn)行。

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TU195

A

1004-7344（2016）23-0190-02

2016-7-26

彭 春（1987-），男，助理工程師，本科，主要從事巖土工程勘察、水文勘察、地災(zāi)評(píng)估勘察設(shè)計(jì)工作。