勘探技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用探析

摘 要：工程勘探技術(shù)伴隨著現(xiàn)代新技術(shù)的應(yīng)用而日益受到工程施工上的青睞，地質(zhì)條件勘察作為巖土工程建設(shè)施工的基礎(chǔ)和前提，對(duì)于整個(gè)工程施工來(lái)說(shuō)意義重大，特別是大中型建筑如橋梁、地鐵、場(chǎng)館、港岸、水利工程等，都與地質(zhì)勘探技術(shù)息息相關(guān)。為此，了解和熟悉現(xiàn)代勘探技術(shù)在巖土工程施工中的技術(shù)分析，并從勘察報(bào)告中獲取有價(jià)值的技術(shù)參數(shù)和信息，以指導(dǎo)巖土工程施工需要就顯得尤為重要。

關(guān)鍵詞：勘探技術(shù) 巖土工程 物探技術(shù) GPS技術(shù) 應(yīng)用問(wèn)題

中圖分類(lèi)號(hào)：TN2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）02（a）-0083-02

工程地質(zhì)勘探作為地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)的一個(gè)分支，在現(xiàn)代工程建設(shè)施工中的作用也越來(lái)越大。隨著城市建設(shè)發(fā)展步伐的加快，對(duì)高層建筑、大中型建筑如橋梁、隧道、地鐵、海洋港口等水利、交通行業(yè)工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)施工提出了新的要求，而巖土工程勘探數(shù)據(jù)作為工程設(shè)計(jì)施工的前提，在整個(gè)工程建設(shè)中作用更是不言而喻。為此，結(jié)合當(dāng)前地質(zhì)巖土勘探技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，就其在工程勘探設(shè)計(jì)施工中的應(yīng)用展開(kāi)論述，利用工程勘探技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)不明地下物體的勘察、對(duì)建筑工程地基的勘察、對(duì)水域、滑坡地段的勘察等，以此為各項(xiàng)施工建設(shè)工程人員提供有益的探索和作出一定的技術(shù)參考。

1 巖土工程勘探技術(shù)的基本任務(wù)

巖土工程地質(zhì)勘察是建筑工程設(shè)計(jì)、施工的前提，通過(guò)對(duì)巖土工程勘察數(shù)據(jù)的分析，為工程技術(shù)設(shè)計(jì)施工提供重要的基礎(chǔ)參數(shù)和工程信息，以促進(jìn)工程項(xiàng)目能夠按照預(yù)定要求完成相應(yīng)的施工目標(biāo)。《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）就明確要求，在工程勘探前需要對(duì)整個(gè)過(guò)程的建筑平面圖，場(chǎng)區(qū)的地面標(biāo)高、建筑物的規(guī)模、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、埋置深度、荷載等數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，為此，作為巖土工程勘探的主要任務(wù)就是能夠真實(shí)的獲取擬建場(chǎng)區(qū)的地質(zhì)條件和水文數(shù)據(jù)，并以此來(lái)對(duì)整個(gè)基礎(chǔ)建設(shè)工程的巖土工程指標(biāo)和地基參數(shù)進(jìn)行可行性分析，確保整個(gè)建筑物的穩(wěn)定與適宜。具體來(lái)講主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是能夠結(jié)合工程勘察實(shí)際，就施工場(chǎng)地的地質(zhì)、地貌、地形，以及巖土結(jié)構(gòu)的類(lèi)型和成因進(jìn)行深度分析，并從中得出相應(yīng)的數(shù)據(jù)參數(shù)和變化規(guī)律，提出相應(yīng)的勘察評(píng)價(jià)；二是就建筑物及周邊的場(chǎng)地特點(diǎn)，對(duì)其中的特殊土質(zhì)的成因以及分布、發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析，并就其危害程度提出相應(yīng)的防治措施；三是對(duì)埋藏在施工場(chǎng)地及周邊的孤石、河道、暗洞，以及對(duì)工程施工不利的埋藏物進(jìn)行定位和分析；四是就工程施工場(chǎng)地的水文變化特征和規(guī)律、以及對(duì)工程建筑物的腐蝕性進(jìn)行分析；五是通過(guò)對(duì)場(chǎng)地的地震效應(yīng)如滑坡情況、泥石流、地面沉降，以及斷裂帶特征等不良地質(zhì)信息進(jìn)行分析并提出相應(yīng)的防治措施；六是通過(guò)對(duì)基坑及周邊環(huán)境進(jìn)行巖土參數(shù)分析，就施工要求，以及對(duì)周邊地形、建筑物的影響程度進(jìn)行可行性分析并作出明確判定。

2 工程物探技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用

隨著電磁理論和電學(xué)原理的發(fā)展，為工程物探技術(shù)的革新帶來(lái)了新的推動(dòng)，如淺層地震折射波法與彈性波測(cè)井技術(shù)、多通道瞬態(tài)面波法技術(shù)、高密度電法技術(shù)、地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)、電磁波層析成像技術(shù)等，都在工程建設(shè)施工行業(yè)中受到了廣泛的應(yīng)用。通過(guò)地質(zhì)工程物探技術(shù)的分析，不僅可以提高傳統(tǒng)勘察方法面臨的技術(shù)瓶頸，而且去有效的勘探技術(shù)和先進(jìn)的勘察手段能夠?yàn)楦黝?lèi)工程設(shè)計(jì)、施工人員提供有效的參考數(shù)據(jù)和信息，以提高對(duì)復(fù)雜巖土工程項(xiàng)目的技術(shù)攻關(guān)。同時(shí)，對(duì)于不同的巖土工程設(shè)計(jì)要求，常常采用多種物探技術(shù)聯(lián)合使用，使其相互補(bǔ)充、相互驗(yàn)證，以提高對(duì)探測(cè)對(duì)象的適用性，增強(qiáng)巖土工程勘探施工中解決問(wèn)題的可靠性。

2.1 物探技術(shù)在巖土工程勘察中的應(yīng)用

在巖土工程勘察中，利用物探技術(shù)來(lái)連續(xù)增加測(cè)量點(diǎn)以獲得連續(xù)的地質(zhì)界面，可以有效的規(guī)避傳統(tǒng)鉆探以點(diǎn)帶面的地質(zhì)分析方法的不足，提高對(duì)地質(zhì)巖土工程的檢測(cè)精度，如對(duì)地下洞穴的探測(cè)、對(duì)斷層結(jié)構(gòu)的探測(cè)、對(duì)不明物體的探測(cè)等，同時(shí)工程物探技術(shù)在使用成本及耗時(shí)上對(duì)地質(zhì)條件的限制較少，又能夠提供較高的勘探精度，為此，在合理的選擇和應(yīng)用工程物探技術(shù)是贏得勘察市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的有效手段之一。

在實(shí)際工程勘察中，彈性波技術(shù)是應(yīng)用比較廣泛的巖土工程勘察方法，它利用不同介質(zhì)對(duì)彈性波的傳遞特性來(lái)揭示出地下的物體界面，當(dāng)?shù)叵挛矬w的界面物性發(fā)生較大變化時(shí)，就會(huì)對(duì)彈性波表現(xiàn)出動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)不同的異常特征，并以此來(lái)判斷地下介質(zhì)的物性和特點(diǎn)，其次電磁波技術(shù)和電法技術(shù)的應(yīng)用，利用對(duì)地質(zhì)進(jìn)行雷達(dá)勘探和高密度電法技術(shù)，也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)建設(shè)工程場(chǎng)地的地質(zhì)條件的進(jìn)行詳細(xì)的動(dòng)力參數(shù)分析，從而獲得對(duì)建設(shè)工程的設(shè)計(jì)和施工的有效依據(jù)。

2.2 工程物探技術(shù)對(duì)探測(cè)數(shù)據(jù)的分析和解釋

對(duì)物探數(shù)據(jù)的采集是工程物探的首要任務(wù)，物探工程師將收集的野外地質(zhì)樣品通過(guò)相應(yīng)的分析儀器和計(jì)算，從而得出地質(zhì)特征資料，為巖土工程師對(duì)整個(gè)工程的設(shè)計(jì)、施工、項(xiàng)目判斷提供有力的參考依據(jù)。為此，物探工程師對(duì)物探資料的解釋的正確性是整個(gè)物探環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵點(diǎn)，不僅需要具備深厚的物探地質(zhì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，還要具有豐富的巖土工程主業(yè)知識(shí)，并以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)工程物探項(xiàng)目的科學(xué)正確分析。比如在利用彈性波來(lái)勘探地質(zhì)時(shí)，在對(duì)妨礙分辨的干擾波進(jìn)行分離時(shí)，盡管從理論上可以實(shí)現(xiàn)有效的分離，但在實(shí)際上分離是有限度的，干擾波是永遠(yuǎn)存在的，為此，只有通過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐分析和探索，才能夠從眾多干擾中識(shí)別出有效波，獲得對(duì)真實(shí)的地質(zhì)數(shù)據(jù)。同時(shí)，在工程物探資料分析中，還需要借助于鉆探、原位測(cè)試等過(guò)程來(lái)對(duì)比和驗(yàn)證，而對(duì)比中的不一致現(xiàn)象就需要進(jìn)行具體分析，如彈性波物探法是利用彈性波在不同介質(zhì)中的傳播速度來(lái)劃分地質(zhì)界面的，當(dāng)不同的地層具有相同或相近的力學(xué)性質(zhì)時(shí)，彈性波所反映的速度變化也是相同或相近的，這就給地層解釋帶來(lái)難以區(qū)別的誤相，為此，只有通過(guò)其他物探方法來(lái)進(jìn)行深入的對(duì)比和驗(yàn)證，從而結(jié)合相應(yīng)的研究經(jīng)驗(yàn)來(lái)得出科學(xué)、正確的物探分析結(jié)果。

2.3 工程物探技術(shù)在巖土檢測(cè)中的應(yīng)用

巖土檢測(cè)是工程施工中的重要環(huán)節(jié)，采用工程物探技術(shù)來(lái)實(shí)施巖土檢測(cè)，能夠更加準(zhǔn)確的得出巖土工程的施工質(zhì)量，比如利用瞬態(tài)面波法來(lái)檢測(cè)大壩的碾壓密實(shí)度，采用地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)來(lái)檢測(cè)基樁的質(zhì)量，彈性波速度測(cè)井技術(shù)來(lái)檢測(cè)混凝土構(gòu)件等，其原理是借助于對(duì)測(cè)試值與原位測(cè)試紙及密實(shí)度之間的相關(guān)性，來(lái)進(jìn)行施工前后的結(jié)果對(duì)比分析，從而判斷建筑工程巖土施工的質(zhì)量，并對(duì)其危害程度提出相應(yīng)的補(bǔ)救措施。

在對(duì)混凝土路面等檢測(cè)時(shí)，利用工程物探技術(shù)中的樁基無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是利用動(dòng)力測(cè)樁法和聲波測(cè)樁法，來(lái)根據(jù)彈性波傳遞速度的變化來(lái)判斷樁基質(zhì)量，以及發(fā)生缺陷的位置等信息，以其檢測(cè)速度快、檢測(cè)成本低、方便有效而被廣泛應(yīng)用。

3 GPS定位測(cè)量技術(shù)在巖土工程勘探中的應(yīng)用

GPS技術(shù)的巖土工程勘探中的應(yīng)用起步較晚，但隨著其在巖土工程勘探測(cè)量中的較好表現(xiàn)，其應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)廣。在GPS全球定位技術(shù)中，主要借助于空間衛(wèi)星群和地面接收監(jiān)控系統(tǒng)的支撐，利用GPS接收機(jī)、以及其他接收終端來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測(cè)對(duì)象的詳細(xì)檢測(cè)勘探數(shù)據(jù)的過(guò)程。其具體實(shí)施過(guò)程如下。

以某山區(qū)橋梁建設(shè)工程為例，由于工程點(diǎn)位于半山腰，山地地形復(fù)雜，樹(shù)木茂盛，不僅對(duì)施工作業(yè)造成困難，也對(duì)巖土工程勘探帶來(lái)了難度，最終確定采用GPS巖土勘探測(cè)量方法來(lái)實(shí)施。本項(xiàng)目采用天寶（Trimble）4800GPS 測(cè)地型接收機(jī)進(jìn)行地面接受，選擇快速靜態(tài)定位模式來(lái)完成測(cè)量要求。首先是對(duì)工程勘探的準(zhǔn)備事項(xiàng)，對(duì)整個(gè)工程進(jìn)行擬定作業(yè)計(jì)劃，準(zhǔn)備相關(guān)儀器設(shè)備，組織相關(guān)人員收集工程資料，編寫(xiě)工程技術(shù)設(shè)計(jì)書(shū)，開(kāi)展前期的選點(diǎn)、埋石工作，合理布置測(cè)控等級(jí)點(diǎn)，依照規(guī)范要求做好點(diǎn)標(biāo)志。其次是制定詳細(xì)的觀測(cè)計(jì)劃，對(duì)觀測(cè)時(shí)段，設(shè)置的衛(wèi)星截止角，以及幾何精度因子等信息進(jìn)行周密計(jì)劃，并對(duì)相應(yīng)的采集設(shè)備及軟件進(jìn)行必要的測(cè)試，對(duì)通信、交通、后勤保障問(wèn)題進(jìn)行事前安排，以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)檢測(cè)項(xiàng)目的合理調(diào)度。再次是進(jìn)入測(cè)量過(guò)程，通過(guò)對(duì)采集器的相應(yīng)要求來(lái)設(shè)置，如采集間隔時(shí)間、衛(wèi)星高度截止角、時(shí)段號(hào)等信息，完成采集并關(guān)閉接收機(jī)。最后是形成觀測(cè)記錄并填寫(xiě)觀察報(bào)告，整理好數(shù)據(jù)以備日后測(cè)算使用。

4 利用勘探技術(shù)在巖土工程中的注意事項(xiàng)

在進(jìn)行巖土工程勘探技術(shù)實(shí)施時(shí)，一是要做好與工程設(shè)計(jì)單位的良好溝通，在勘探前要充分分析擬建工程的特性和要求，對(duì)勘探中的問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)溝通以促進(jìn)整個(gè)勘探工作合理、便捷、準(zhǔn)確、有效，避免誤判和項(xiàng)目返工。二是在進(jìn)行勘探檢測(cè)時(shí)，要結(jié)合相應(yīng)的操作規(guī)范和規(guī)程，采用科學(xué)有效的勘察手段和方法，從經(jīng)濟(jì)的角度來(lái)完成勘察任務(wù)，對(duì)勘察項(xiàng)目進(jìn)行等級(jí)劃分，以實(shí)現(xiàn)對(duì)地基復(fù)雜程度和重要性有一個(gè)明確的目標(biāo)。三是確定適應(yīng)的勘察基礎(chǔ)方案，勘察方法的制定是根據(jù)工程場(chǎng)地實(shí)際和項(xiàng)目設(shè)計(jì)總體要求來(lái)制定的，勘探單位不能以自身單位利益而片面更改勘探報(bào)告的建議，應(yīng)深入工程實(shí)際，確保勘探成果的順暢、真實(shí)、有效。四是在采用勘探技術(shù)時(shí)要結(jié)合技術(shù)的適用性和局限性，合理確定巖土工程勘探技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多種技術(shù)互補(bǔ)，相互驗(yàn)證，從而確保工程勘探質(zhì)量和準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)

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