巖溶區勘察中管波探測技術的應用

于亞歡

摘 ?要：巖溶區勘查技術的應用對于保證巖溶地區工程建設質量而言意義重大。文章介紹了近年來在這一領域我國所采用的新型勘查技術，并以其中的管波探測技術對巖溶區勘查應用為例，從裝置、流程、勘察結果等方面進行介紹，并結具體使用情況對該項新型技術應用進行分析。

關鍵詞：巖溶區;勘查技術;管波探測;應用

中圖分類號：TU473.1 ? ? 文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2015）06-0167-02

巖溶是指溶蝕作用之下所形成的地質地貌，在我國，巖溶區分布廣泛，主要集中在西南、中南地區，總面積占國土總面積的30%以上。在巖溶發育區，地下結構中的巖土體比較容易在巖溶作用下發生變化，從而使土地原有力學強度改變，影響上層結構建筑，這也是在巖溶區開展土木工程建設較困難的原因。巖溶勘察技術的應用可以實現對樁基周邊地質環境的檢測，對保障工程建設意義重大。

1 ?管波探測技術的概述

管波探測法屬我國自主研發的用于巖溶勘察的一項新型技術，擁有自主產權，現已投入使用并取得良好效果，使用該項技術探測物理場時，主要借助“管波”通過鉆孔來勘察地質，從中找出溶洞、軟夾層等不良地貌，為建筑工程科學施工的實現打下良好基礎。該項技術適合灰巖地區勘探，主要用于勘察嵌巖樁，以確保其樁基持力層性能良好。依照《巖土工程勘察規范》規定，該項技術在用于施工勘察時，勘探深度需大于5 m且高于3倍樁徑。其具體應用原理是利用勘察鉆孔，借助管波的發射、采集和分析來探明樁位附近的地質情況，以保證樁基設計與施工項目的開展有證可循。

2 ?管波探測技術在巖溶區勘察中的應用

2.1 ?技術應用情況分析

某公路建設工程中，主干線共有78個樁位，為勘探施樁地地質情況，技術人員使用了管波探測法對其分別進行樁基勘察，根據管波探測技術應用原理在樁基處鉆孔探測并分析管波信息。如管波沒有呈現異常，則說明以鉆孔為中心一定范圍內無洞;如果管波出現異常，則表明該鉆孔附近有洞，但是應注意該項技術在應用時探測范圍適合于孔旁洞穴，現對其具體應用情況進行研究。

2.2 ?探測裝置

探測裝示意圖如圖1所示，S、R為裝置中的兩個轉換器，安裝時注意需依固定間隔放置。鉆孔中裝有孔液，發射儀在發射脈沖信號時，選用同一主頻。在孔洞中，發射轉換器借助震動作用于孔壁和孔液，這一過程中會產生大量管波，借助接收轉換器，記錄儀能夠收集并記錄這些波形信號，一次勘察操作便完成。實踐中，通過在同一鉆孔中不斷調整兩個轉換器的位置，或是在不同鉆孔中執行同樣的操作，便可以實現對不同深度、不同位置鉆孔的勘查工作。

在同一鉆孔中，通過排列S、R處在不同位置所收集的探測震動記錄，勘察人員可以得到一個時間剖面。通過其進行分析，技術人員便可以進行洞穴判別，別掌握鉆孔旁位置的軟弱夾層情況。此外，借助改變發射主頻的辦法重復上述探測工作能獲得更多時間剖面，且它們都具有不同主頻，技術人員再利用頻譜分析法依照這些時間剖面便可以掌握不良地質體位置，及其與中心鉆空間距離。

2.3 ?管波探測操作流程

該工程在對樁基的實際探測工作中，為避免樁基持力層遭到破壞，決定結合使用管波與鉆探相結合的勘察辦法，其具體操作流程如圖2所示。

如圖2所示，在使用管波探測時它對鉆孔的要求同其它探測工作相比有所不同，主要表現在以下兩個方面：一是要管套護臂鉆進;二是要按流程清理鉆孔。前者主要是因為風化、溶洞等地質情況易導致鉆孔堵塞，后者則是為方便探頭入低而展開的防護工作。

2.4 ?管波探測應用結果

在上述裝置及操作流程的應用之下，該工程建設方對公路主干線的78個樁位進行了勘察工作，雖耗時較長，但為保證工程樁基建設質量奠定了堅實基礎。本文現取其中兩個樁位：A與B，對該工程管波勘探工作的具體應用結果進行介紹和研究。

探測人員分別對兩樁進行鉆孔，隨后在鉆孔完成之后依照圖1裝置設置辦法對A樁、B樁進行勘察，所得數據及結果如下：

A樁：鉆孔資料顯示，A樁所處位置灰巖面高程-19.31 m，以下基巖完整;在利用管波探測技術展開勘察之后，得出數據高程-19.68～21.35 m之間位置處屬溶巖發育段，-21.35 m以下基巖完整。

B樁：鉆孔資料顯示，B樁所處位置灰巖面高程-28.83 m。以下基巖完整：在利用管波探測技術展開勘察后，得出數據高程-26.47～29.11 m之間位置屬溶巖發育段，-29.11 m以下基巖完整。

2.5 ?管波探測結果驗證

為確保管波探測應用有效性，該工程又在A樁、B樁原有鉆孔四周重新鉆孔驗探，每樁4孔，共鉆8孔。每個鉆孔均與原有鉆孔相距70 cm，鉆孔完成后，勘探人員分別對各孔重新勘察，以驗證原有A、B樁探測數據結果是否準確。由于篇幅限制，本文不對8個鉆孔的具體檢測數據值進行詳細闡述，但通過對數據的整合、研究得出以下結論：

A樁：通過對比分析4個驗證孔的驗證數據，得出驗證結果與原有檢測高程數據-19.68～21.35 m基本吻合，誤差約為0.21 m。

B樁：通過對比分析4個驗證孔的驗證數據，得出驗證結果與原有檢測高程數據-26.47～29.11 m基本吻合，誤差約為0.09 m。

該次驗證工作說明了管波探測技術可操作性良好，實際檢測效果也較好，不僅證明了其具備推廣使用的技術條件，也為本次工程質量建設提供了技術保障。

3 ?結 ?語

巖溶勘查技術種類多樣，隨著科技發展，該項技術目前仍處在不斷創新。文中以管波探測技術舉例說明了其技術使用的情況，希望能為我國勘察事業貢獻微薄之力。

參考文獻：

[1] 李洪亮.橋梁樁基溶洞勘測及處理技術研究[D].天津：天津大學，2010.

[2] 黃穎.巖溶區工程地質勘察技術研究[J].科技傳播，2013，（8）.

[3] 于卿.公路工程巖溶區勘察方法研究[J].山西建筑，2014，（14）.