綜合勘察技術(shù)在巖土工程勘察中的應(yīng)用

于海朋

（河北中色華冠巖土工程有限公司，河北 廊坊 065201）

1 引言

巖土工程勘察是通過對地下土壤和巖石進行準確的勘察和分析，以此評估工程的可行性、設(shè)計合適的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，并確定必要的地質(zhì)和水文信息。隨著科技的快速發(fā)展，綜合勘察技術(shù)已經(jīng)成為巖土工程勘察領(lǐng)域的重要工具之一。綜合勘察技術(shù)結(jié)合了非侵入式和侵入式勘察方法，能夠提供更全面、高效、準確的數(shù)據(jù)獲取方式。因此，通過深入研究綜合勘察技術(shù)的應(yīng)用，可以更好地了解其在現(xiàn)代巖土工程勘察中的重要性，并預(yù)測未來的發(fā)展趨勢和研究方向。

2 綜合勘察技術(shù)概述

綜合勘察技術(shù)可以劃分到綜合性技術(shù)體系的范疇，這種技術(shù)中還包含多種獨立的勘察技術(shù)形式，對這些勘察技術(shù)進行分析后，可以得到如下結(jié)論：不管是從技術(shù)特征的角度出發(fā)，還是從應(yīng)用原理層面來看，這些技術(shù)之間均存在著非常明顯的差異[1]。所以，如果在實際工程勘察過程中將兩種或兩種以上的勘察技術(shù)進行組合運用，將會對綜合性技術(shù)的應(yīng)用原理進行轉(zhuǎn)變，使勘察形式具有不同性。舉例來說，如果將大地電場巖性檢測技術(shù)運用到巖土工程勘察中，還需要在施工區(qū)域中使用太陽風所形成的電磁波作為激發(fā)場源。通過一些專業(yè)化的探測設(shè)備和設(shè)施，依托于點頻方式，檢測并記錄電磁波信號。如此，技術(shù)人員便能通過準確且真實的數(shù)據(jù)信息來判斷被勘察區(qū)域的地質(zhì)條件和巖土狀況，形成最終的結(jié)果。

3 綜合勘察技術(shù)的優(yōu)勢

相較于以往的勘察技術(shù)，綜合勘察技術(shù)具備十分明顯的優(yōu)勢，它可以有效提升勘察作業(yè)的質(zhì)量，同時提高工程經(jīng)濟效益。通常來說，綜合勘察技術(shù)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在兩個方面：首先，它具備較高的環(huán)境效益。以前，由于勘察技術(shù)不夠先進，在進行探測工作時，需要清除地表存在的植被，避免地表植被對巖土勘察結(jié)果產(chǎn)生影響，但這種形式將會使勘察現(xiàn)場的環(huán)境被破壞。而綜合勘察技術(shù)所包含的先進技術(shù)形式在應(yīng)用期間無須清除植被，有較高的環(huán)境效益。其次，具備較強的便利性。綜合勘察技術(shù)在實際應(yīng)用期間所使用的設(shè)備大多比較輕便，攜帶和操作難度均較低，能夠有效提高勘察效率。

4 綜合勘察技術(shù)在巖土工程勘察中的應(yīng)用

當前，在巖土工程勘察過程中，綜合勘察工作已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，其所包含的多種技術(shù)形式憑借其技術(shù)優(yōu)勢，降低了勘察難度，減輕了對環(huán)境的破壞，并且能夠獲取更加精準、詳細的勘察數(shù)據(jù)。

4.1 大地電場巖性探測技術(shù)

從原理角度來看，大地電場巖性探測技術(shù)在實際應(yīng)用期間的電場源主要來自太陽的電磁波。在具體應(yīng)用大地電場巖性探測技術(shù)期間，主要的方式為點頻記錄，在對地表以下反射的多種電磁波進行接收和分析之后，能夠生成相應(yīng)的地質(zhì)信息，然后依據(jù)這些地質(zhì)信息編制相應(yīng)的巖土工程勘察報告。在使用這種方法時，需要對探測設(shè)備進行布設(shè)，可以參考圖1 所示的設(shè)置方式。

圖1 大地電場巖性探測技術(shù)裝置布設(shè)圖

在實際應(yīng)用大地電場巖性探測技術(shù)這種技術(shù)形式的過程中，技術(shù)優(yōu)勢主要體現(xiàn)在如下3 個方面。

首先，大地電場巖性探測技術(shù)具有場源穩(wěn)定性極強的特點，并且地下管線等人為設(shè)施不會對探測結(jié)果產(chǎn)生影響[2]。

其次，勘察結(jié)果的誤差較小。

最后，同其他檢測技術(shù)相同的是，大地電場巖性探測技術(shù)在使用期間需要使用專業(yè)的探測設(shè)備，這些設(shè)備自重較輕，體積較小，攜帶和操作均較為方便，在實際勘察時只需要一名工作人員即可完成勘察任務(wù)。不僅如此，在大地電場巖性探測技術(shù)實際應(yīng)用期間，不會產(chǎn)生任何污染物，具有良好的環(huán)保性。從使用流程的角度出發(fā)，大地電場巖性探測技術(shù)在實際應(yīng)用時主要涉及以下流程：首先，進行導(dǎo)入原始數(shù)據(jù)的操作，在對數(shù)據(jù)進行預(yù)覽之后，進行排序處理，此后將數(shù)據(jù)導(dǎo)入計算機設(shè)備中，并進行統(tǒng)一處理，最后可以迅速生成地下電場巖性電磁波曲線供勘察人員分析。

4.2 高密度電阻率技術(shù)

高密度電阻率技術(shù)是綜合勘察技術(shù)在巖土工程勘察中的一種重要應(yīng)用方法。它基于電阻率測量原理，通過在地下埋設(shè)電極并通入電流，測量地下介質(zhì)對電流的阻抗來推斷巖土體的性質(zhì)與分布。高密度電阻率技術(shù)原理如圖2 所示。

圖2 高密度電阻率技術(shù)原理圖

在高密度電阻率技術(shù)中，通常使用一系列電極將電流導(dǎo)入地下，并測量不同地下介質(zhì)對電流的響應(yīng)。這些電極可以布置成不同的幾何形狀，如直線、網(wǎng)格、環(huán)形等，以獲取更多關(guān)于地下介質(zhì)結(jié)構(gòu)的信息。通過高密度電阻率技術(shù)，可以進行如下勘察內(nèi)容：（1）巖土層界面識別。高密度電阻率技術(shù)可以識別不同巖土層之間的邊界。由于不同巖土層具有不同的電阻率，通過測量電阻率數(shù)據(jù)，可以確定巖土層的厚度和分布，并繪制出層析圖。（2）地下水位監(jiān)測。通過監(jiān)測地下介質(zhì)的電阻率隨時間的變化，可以推斷地下水位的波動情況，為巖土工程設(shè)計提供重要參考。（3）含水層特性分析。高密度電阻率技術(shù)可以測量地下介質(zhì)的電阻率，而電阻率與含水量之間存在一定的關(guān)系。通過測量不同地點的電阻率，并結(jié)合其他水文數(shù)據(jù)，可以分析巖土體中含水層的分布、厚度和水質(zhì)狀況。（4）地下障礙物探測。在巖土工程勘察中，識別地下障礙物對于工程設(shè)計和施工具有重要影響。高密度電阻率技術(shù)可以探測埋藏在地下的障礙物，如地下管道、基坑支護結(jié)構(gòu)等，以提供準確的地質(zhì)信息。

4.3 探地雷達無損探測技術(shù)

探地雷達無損檢測技術(shù)是利用電磁波可以在地下介質(zhì)中進行傳播和反射的原理，通過接收和分析反射電磁波信號，獲取地下結(jié)構(gòu)和物質(zhì)特性的信息。探地雷達可以用于巖土工程勘察的多個方面。首先，它能夠識別和定位地下障礙物，如管線、地下設(shè)施等，為工程設(shè)計和施工提供準確的地物信息。其次，探地雷達可用于巖層和土層的識別和分析，可以測得不同材料的厚度、界面位置以及含水量等參數(shù)，有助于評估巖土層的穩(wěn)定性和承載力。此外，該技術(shù)還可以檢測地下水位和水文特征，包括水平面、滲流路徑和水質(zhì)狀況等。

探地雷達無損檢測技術(shù)具有非侵入性、高效快速、數(shù)據(jù)精確等優(yōu)點，可在不破壞地下結(jié)構(gòu)的情況下獲取可靠的地下信息。然而，該技術(shù)在應(yīng)用過程中，需要注意在復(fù)雜地質(zhì)條件下的適用性和數(shù)據(jù)解釋的挑戰(zhàn)。圖3 所示為一種探地雷達設(shè)備。

圖3 一種探地雷達設(shè)備

4.4 多瞬態(tài)面波技術(shù)

多瞬態(tài)面波技術(shù)是綜合勘察技術(shù)在巖土工程勘察中的一種重要應(yīng)用。在多瞬態(tài)面波技術(shù)中，通過使用振動源（如重錘或振動器）在地表激發(fā)地震波，并利用多個接收器記錄地震波信號。這些接收器通常安放在預(yù)先布置的陣列或線性排列中。當?shù)卣鸩ń?jīng)過不同類型的地下介質(zhì)時，會產(chǎn)生不同的頻率和振幅的面波。通過分析多個瞬態(tài)面波的到達時間和相對振幅的變化，可以推斷出地下介質(zhì)的物理特性，如速度、密度和彈性模量等。多瞬態(tài)面波技術(shù)具有快速、高效和非侵入性的特點。相比傳統(tǒng)的地震勘探方法，它能提供更詳細的地下介質(zhì)信息，對于巖土工程勘察和地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測具有重要意義。然而，多瞬態(tài)面波技術(shù)的應(yīng)用也存在一些挑戰(zhàn)，如數(shù)據(jù)處理復(fù)雜性和地下介質(zhì)異質(zhì)性帶來的解釋困難等。因此，需要結(jié)合其他勘察方法和專業(yè)知識，綜合分析多瞬態(tài)面波數(shù)據(jù)，以獲得準確可靠的巖土工程信息。

5 結(jié)語

綜上所述，綜合勘察技術(shù)在巖土勘察工程應(yīng)用中具有十分明顯的技術(shù)優(yōu)勢，通過對大地電場巖性探測技術(shù)、高密度電阻率技術(shù)、探地雷達無損探測技術(shù)、多瞬態(tài)面波技術(shù)等技術(shù)形式的應(yīng)用，能夠獲得更加高效、準確的數(shù)據(jù)，幫助工程師準確了解地質(zhì)情況，為后續(xù)工程設(shè)計提供重要參考。

盡管綜合勘察技術(shù)在巖土工程勘察中具有諸多優(yōu)勢，但仍存在一些挑戰(zhàn)。比如，技術(shù)成本和設(shè)備要求較高，可能會增加項目的投資成本。同時數(shù)據(jù)解釋和處理的復(fù)雜性也需要專業(yè)工程師進行分析和評估。因此，在后續(xù)研究中需要進一步改進勘察技術(shù)的精度和解釋能力，降低成本和設(shè)備要求，同時開發(fā)更加高效和智能的數(shù)據(jù)處理方法。通過持續(xù)的創(chuàng)新和改進，確保綜合勘察技術(shù)發(fā)揮出更大作用，為工程實施提供可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。