工程物探技術(shù)在巖土工程中應(yīng)用

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摘要：文中就工程物探技術(shù)展開(kāi)論述，深入探討工程物探技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用，并對(duì)其應(yīng)用前景進(jìn)行闡述，意在提高該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用效果，為巖土工程的有效開(kāi)展提供支持。

關(guān)鍵詞：工程物探技術(shù)；巖土工程；應(yīng)用

0引言

近年來(lái)，我國(guó)的巖土工程數(shù)量不斷增多，這在推動(dòng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)與發(fā)展的同時(shí)，也讓巖土工程的質(zhì)量成為了社會(huì)各界廣泛關(guān)注的話題，而要想有效提升巖土工程質(zhì)量，相應(yīng)的地質(zhì)勘察工作必不可少，只有通過(guò)高質(zhì)量的地質(zhì)勘察工作，才能為相關(guān)工程的有效開(kāi)展提供支持。工程物探技術(shù)是一種較為先進(jìn)的地質(zhì)勘察技術(shù)，不僅能對(duì)所在區(qū)域進(jìn)行全面的勘察，為巖土工程的順利開(kāi)展提供支持，而且操作簡(jiǎn)單，能夠在工程當(dāng)中進(jìn)行廣泛的應(yīng)用。因此，有必要對(duì)其進(jìn)行深入的探討。

1工程物探技術(shù)

所謂的工程物探技術(shù)，實(shí)際就是應(yīng)用相關(guān)儀器在自然物理場(chǎng)以及人工物理場(chǎng)進(jìn)行勘察的技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)主要應(yīng)用于地下巖層和地質(zhì)物體當(dāng)中，能夠幫助相關(guān)人員全面掌握所在區(qū)域的地質(zhì)空間信息，在判斷土地性質(zhì)以及相關(guān)參數(shù)的同時(shí)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決影響巖土工程順利開(kāi)展的各項(xiàng)問(wèn)題，從而為巖土工程建設(shè)活動(dòng)的有效開(kāi)展及質(zhì)量控制提供技術(shù)支撐。而根據(jù)技術(shù)特點(diǎn)以及應(yīng)用原理，工程物探技術(shù)主要可以分為：

1.1高精度磁法

該項(xiàng)技術(shù)主要是應(yīng)用不同物質(zhì)成分具有不同磁性的特點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)地質(zhì)勘探的，在進(jìn)行勘探期間，需要對(duì)磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分析，在明確所在區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)的同時(shí)，了解各項(xiàng)因素對(duì)于磁場(chǎng)的影響規(guī)律。而地下結(jié)構(gòu)的磁性特征較為明顯，所以在落實(shí)地下勘測(cè)時(shí)，應(yīng)用高精度磁法能夠獲得較高的勘察精度。在工程勘察當(dāng)中，這種方法主要在地下勘探、海洋勘探以及地面勘探等方面進(jìn)行應(yīng)用，具體需要結(jié)合工程特點(diǎn)，確定是否要采用該項(xiàng)技術(shù)，以此來(lái)保證勘探的精準(zhǔn)性。

1.2淺層地震法

這是一種較為常見(jiàn)的地面勘測(cè)技術(shù)，在對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用的過(guò)程中，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件有著較高的要求，所以，該項(xiàng)技術(shù)必須要在具有良好施工條件的工程中應(yīng)用。如果能夠滿足淺層地震法的使用要求，其優(yōu)勢(shì)也是顯而易見(jiàn)的，包括：較好的勘探效果以及勘探精度等。目前，高分辨率的地震反射波法得到了廣泛應(yīng)用，其能夠利用地層對(duì)發(fā)射波的反射來(lái)確定地層分布情況。

1.3電法勘探

在地殼當(dāng)中，物質(zhì)成分不同，其電磁學(xué)性質(zhì)也會(huì)具有一定的差異，而電法勘探則是以此為基礎(chǔ)進(jìn)行應(yīng)用的一種物探技術(shù)。其能夠?qū)Φ貧そY(jié)構(gòu)以及各部分的電磁學(xué)性質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)地殼磁場(chǎng)特性和磁場(chǎng)分布規(guī)律進(jìn)行勘探，從而幫助相關(guān)人員掌握地質(zhì)結(jié)構(gòu)。而常用的電磁勘探方法包括：高密度電法、可控源音頻大地電磁法以及瞬變電磁法等等，具體需要根據(jù)地質(zhì)特征進(jìn)行合理的選擇和應(yīng)用［1］。

2工程物探技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用

2.1應(yīng)用流程

在對(duì)某地橋梁工程進(jìn)行施工建設(shè)的過(guò)程中，為了確保工程建設(shè)活動(dòng)的有效開(kāi)展，相關(guān)單位決定應(yīng)用物探技術(shù)針對(duì)橋軸線以及鉆孔間影響范圍中的巖土結(jié)構(gòu)實(shí)施勘察，通過(guò)地層物性差異實(shí)現(xiàn)地質(zhì)信息的有效獲取，并利用多種方法進(jìn)行印證，從而掌握工程所在區(qū)域巖土結(jié)構(gòu)、深部巖溶、構(gòu)造破碎帶、軟弱夾層的分布情況，為工程的有效開(kāi)展提供支持。而具體的技術(shù)應(yīng)用流程如下：（1）工作部署。案例工程的施工單位主要應(yīng)用高密度電法進(jìn)行巖土工程的探測(cè)活動(dòng)。首先，需要結(jié)合工程物探技術(shù)準(zhǔn)備相關(guān)設(shè)備材料，為相關(guān)技術(shù)的有效應(yīng)用提供支持。其次，進(jìn)行平行軸線以及電極線的設(shè)置。案例工程主要在工程開(kāi)陽(yáng)岸設(shè)置11條10m電極線，其中7條垂直于橋軸線進(jìn)行布置，測(cè)線間距控制在35~110m之間，其余4條與橋軸線平行布置，間距控制在22m左右。6條5m電極線，其中垂直和平行于橋軸線的電極線均為3條。（2）鉆探驗(yàn)證。結(jié)合相關(guān)技術(shù)要求，鉆孔終孔深度必須要滿足設(shè)計(jì)要求，并根據(jù)實(shí)際鉆探結(jié)果對(duì)巖體完整程度進(jìn)行分析，引橋需要揭露的完整巖體控制在15m以上，而索塔在完整巖體揭露方面需確保20m以上，錨錠對(duì)于揭露完整巖體的要求雖然相對(duì)較小，但也要達(dá)到10m以上。完成鉆孔以后，進(jìn)行測(cè)試鉆孔，但需要對(duì)相關(guān)保護(hù)措施進(jìn)行合理的應(yīng)用，使孔內(nèi)能夠保持清潔，確?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試工作能夠順利開(kāi)展。而對(duì)于需要采用電磁波CT進(jìn)行測(cè)試的鉆孔，需要在完成其他測(cè)試工作以后，立即將直徑為50mm的PVC管下入其中，確?？妆诘耐暾裕瑥亩鵀橄嚓P(guān)測(cè)試工作提供作業(yè)空間［2］。（3）現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。該環(huán)節(jié)是對(duì)所在區(qū)域巖土條件進(jìn)行具體分析的重要環(huán)節(jié)。試樣采集需要在工程區(qū)域范圍內(nèi)進(jìn)行，并且要通過(guò)專業(yè)的試驗(yàn)室或人員進(jìn)行分析，如力學(xué)分析等，以此來(lái)進(jìn)行巖土屬性、承載力的判斷。當(dāng)然，除了巖土分析以外，還需要對(duì)所在區(qū)域的水樣進(jìn)行檢查，包括地表水以及地下水的水質(zhì)，其對(duì)于工程土質(zhì)有著較大的影響，因此，需要根據(jù)水樣的成分、水質(zhì)落實(shí)巖土屬性分析工作。而在巖土采樣方面，案例工程取樣350份，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，所在區(qū)域的第四系覆蓋層存在分布不均以及總體較薄的情況。在水樣方面，案例工程對(duì)所在區(qū)域的河水以及各水文單元進(jìn)行了分別取樣，其分析成果能夠?yàn)楣こ探ㄔO(shè)提供一定的參考［3］。

2.2實(shí)際應(yīng)用

在巖土工程當(dāng)中，工程物探技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，具體如下：（1）界面劃分。通過(guò)工程物探技術(shù)對(duì)界面進(jìn)行劃分，能夠幫助相關(guān)人員對(duì)勘探區(qū)域當(dāng)中的地質(zhì)構(gòu)造加以了解，并將其中的不良地質(zhì)界面準(zhǔn)確區(qū)分出來(lái)。例如，在對(duì)建筑工程進(jìn)行選址時(shí)，為了對(duì)所在區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造加以了解，就可以設(shè)置一個(gè)淺孔，在其中填注少量炸藥并將其作為震源，然后借助多道瞬態(tài)瑞雷波法進(jìn)行地質(zhì)結(jié)構(gòu)的勘測(cè)，可以準(zhǔn)確探明地質(zhì)構(gòu)造，從而為工程選址提供相應(yīng)的地質(zhì)信息［4］。（2）形態(tài)判斷。對(duì)于巖土工程來(lái)說(shuō)，通過(guò)工程物探技術(shù)還能對(duì)其地下形態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，包括地下物體埋深、地下界面形態(tài)以及地下物體形態(tài)等。例如，應(yīng)用探地雷達(dá)法對(duì)所在區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行勘察，其可以通過(guò)不同地質(zhì)結(jié)構(gòu)所反射的雷達(dá)波差異進(jìn)行地質(zhì)結(jié)構(gòu)的分析。如果在勘測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)某一層的雷達(dá)波同相軸出現(xiàn)間斷的情況，可以判定勘測(cè)區(qū)域有大量碎石存在，且碎石對(duì)其下部土層形成一定的擠壓效果，影響了下層土的均勻分布，因此，反射雷達(dá)波形會(huì)表現(xiàn)得不均勻［5］。（3）參數(shù)測(cè)試。在對(duì)巖土工程進(jìn)行勘察的過(guò)程中，通過(guò)工程物探技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)工程區(qū)域的全面勘察，使工程施工人員能夠獲得全面、細(xì)致的地質(zhì)資料，而在大量勘測(cè)數(shù)據(jù)支持下，能夠?yàn)楣こ桃?guī)劃設(shè)計(jì)、施工組織設(shè)計(jì)提供有力支撐，從而保證相關(guān)工作的順利開(kāi)展［6］。（4）質(zhì)量檢測(cè)。在進(jìn)行巖土工程施工時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到一些隱蔽工程，而這些工程在完工以后，應(yīng)用常規(guī)方法往往無(wú)法對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行有效的檢測(cè)，這也會(huì)在一定程度上影響工程質(zhì)量的控制效果。而應(yīng)用工程物探技術(shù)，則可以對(duì)巖土工程中的各項(xiàng)隱蔽工程進(jìn)行有效的檢測(cè)，保證質(zhì)量控制工作的落實(shí)。例如，在某電廠的改擴(kuò)建施工當(dāng)中，由于項(xiàng)目所在區(qū)域涉及到海積階地、沙灘以及丘陵等，在施工過(guò)程中，需要對(duì)地基進(jìn)行加固處理，所以，為了提高工程的施工質(zhì)量，在完成加固處理以后，對(duì)地基穩(wěn)定性進(jìn)行檢測(cè)。而應(yīng)用平板載荷試驗(yàn)法以及瑞雷波法，可以對(duì)加固前后的瑞雷波速度進(jìn)行對(duì)比分析，通常加固以后的瑞雷波速度要比加固以前高出很多，而根據(jù)瑞雷波頻散曲線，還可以明確所在區(qū)域的回填厚度。當(dāng)然，對(duì)于巖土工程施工而言，僅應(yīng)用一種工程物探技術(shù)，可能會(huì)有所不足，實(shí)際中建議對(duì)綜合物探技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，能夠使巖土工程獲得更高的勘察質(zhì)量［7］。具體應(yīng)用流程如圖1。

3工程物探技術(shù)的應(yīng)用前景

3.1地質(zhì)雷達(dá)

在隧道工程當(dāng)中通常會(huì)應(yīng)用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行勘察工作，地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)的有效應(yīng)用，能夠使工程勘察的精度以及效率得到顯著提升，但在長(zhǎng)期應(yīng)用的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，該項(xiàng)技術(shù)還有許多不足。一是探測(cè)深度偏低，通過(guò)地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行發(fā)射的電磁波會(huì)受到地下介質(zhì)的影響而出現(xiàn)逐漸衰減的情況，所以，探測(cè)距離越長(zhǎng)，勘測(cè)的分辨率也就越低。二是容易受到金屬體干擾，在金屬體干擾下，容易對(duì)地質(zhì)雷達(dá)的精準(zhǔn)性造成影響。因此，為了在巖土工程當(dāng)中更好地應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)，未來(lái)還需要在相關(guān)領(lǐng)域?qū)Φ刭|(zhì)雷達(dá)的發(fā)射功率、分辨率以及抗干擾能力進(jìn)行深入的研究。

3.2地震波層析成像技術(shù)

該項(xiàng)技術(shù)的有效應(yīng)用，需要將淺層地震儀當(dāng)作主要儀器進(jìn)行操作，在巖土工程當(dāng)中應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)，不僅能夠及時(shí)排除各種地表障礙物，還能幫助相關(guān)人員盡早掌握風(fēng)化層的影響。甚至可以通過(guò)地質(zhì)鉆探對(duì)深層地質(zhì)進(jìn)行剖面探測(cè)。但該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用效果往往會(huì)受到電纜以及井深的影響。如果電纜長(zhǎng)度過(guò)高或者是井深過(guò)大，則會(huì)對(duì)電纜的穩(wěn)定傳輸造成一定的影響。但在未來(lái)，隨著遠(yuǎn)距離輸電技術(shù)以及鉆井施工技術(shù)的不斷發(fā)展，應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)的限制條件也將越來(lái)越少，因此，其有著非常廣闊的應(yīng)用前景。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在巖土工程當(dāng)中對(duì)工程物探技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，不僅能夠幫助相關(guān)單位有效落實(shí)工程勘察活動(dòng)，為工程建設(shè)活動(dòng)的順利開(kāi)展提供技術(shù)支持，還能對(duì)工程施工質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，從而有效控制工程建設(shè)質(zhì)量。因此，相關(guān)單位一定要對(duì)該項(xiàng)技術(shù)保持高度的重視，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)其進(jìn)行合理的應(yīng)用，使其能夠在巖土工程建設(shè)中發(fā)揮更大的作用。

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［7］王瑞.工程物探技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用綜述［J］.全文版：工程技術(shù)，2018（7）：262.

作者:黃強(qiáng) 單位:中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心四川總隊(duì)