關于巖土工程勘察中綜合勘察技術的應用分析

白繼峰

常德市天城規劃建筑設計有限公司，湖南常德 415000

過去常用的工程勘察手段以鉆探為主，雖然鉆探具有揭露直接和技術成熟的優點，但隨著巖土工程勘察精度要求的不斷提高，鉆探的缺陷也逐漸顯露。而解決這一問題的關鍵，就是采用多種勘察手段來處理復雜的巖土問題，即所謂的綜合勘察技術。

1 工程概況

某工程預計總占地面積約7萬m2，總建筑面積約10萬m2，地上6層，單層面積較大，對地基沉降十分敏感。根據工程設計提出的地質勘察要求，先采用常規鉆探方法和原位測試方法來查明場地基本地層結構，并確定持力層，擬定為砂卵石層，其埋深在40～50m范圍內。與此同時，經詳細勘察可得，該持力層可分為東、西兩部分，層面都較為平整，但兩者有明顯突變，通過鉆孔后發現該層標高相差可達10m，坡度最大達到45°，這會對基礎工程造成很大影響。為確保工程能夠順利完成，設計院成立專項研究和工作小組，對該層異常情況開展綜合勘察。

對于常規鉆探點，其間距一般為20～30m，通過鉆孔探明的地質反映的是勘探點周圍地層，而勘探點之間地質情況與變化需要人為推斷，難以得到準確可靠的結果。為對持力層性質改變進行分析，特別是層面落差，該小組決定對鉆探與物探進行充分結合來完成解析。此次主要采用以下三種手段：第一，橫波反射法；第二，高密度電阻；第三，瞬態面波法。采用這三種方法對地層信息進行采集，將判別的精度控制在2～3m內，然后根據精準點校核地質信息，最終達到點、線、面相互結合的良好效果[1]。

2 綜合物探

從前期地質資料可以看出，場地內巖土層由上至下分別為：表層雜填土；淤泥層；細中砂層；淤泥土夾砂層；粉質粘土層；細中砂夾礫層；砂卵石層；強、中風化巖層。其中，細中砂層和淤泥土夾砂層、淤泥土夾砂層和細中砂夾礫層、砂卵石層和下伏巖層間都有一定波阻抗差與電阻率差。此類分界面會有地震波折射及反射產生，能為瞬態面波與地震反射2種方法提供良好分析依據；同時，電阻率差可以為高密度電阻率法創造良好條件。

2.1 橫波反射法

根據地下介質存在的波阻抗差分析解決地質問題。原理為：地下介質中有地震波不斷傳播時，如果遇到有明顯波阻抗差的界面，則會產生反射，信號經地面裝置截獲與記錄，進行分析和計算后判斷地層構造。相較于縱波反射，該方法幾乎不受轉換波影響，而且其速度始終未變，所以有很高的垂向分辨率[2]。不同類型巖石的波速如表1所示。

表1 不同類型巖石的波速

此次橫波反射作業運用CDP技術，共覆蓋6次，接收道數為12道，偏移距、道距和炮間距分別為4、2、2m。從地震記錄可知，淤泥土夾砂層、細中砂夾礫層、碎卵石層和下伏巖層都有反射，下伏巖層反射波較弱，其它均較強，有明顯的反射同相軸。在對反射數據進行綜合處理后，可得到剖面圖。

2.2 高密度電法

該方法是以常規電法為基礎改進得到的，原理和常規電法基本相同，都將巖土介質具有不同的導電性作為核心，分析在各類人為條件下，電流實際分布與變化規律。通過電極不斷向地下通電流，形成電場，再通過對電極、裝置等的位置、排列或大小等的改變來使電流實際分布發生變化，同時在地面對電場變化進行測量，以此獲得地層電阻率實際深度發生的變化，實現最終的深度測試目標?？缈赘呙芏入姺ㄊ侵笇㈦姌O設在相同或不同鉆孔中實施測量，如圖1所示。

圖1 跨孔高密度電法工作示意圖

此次高密度電法作業共用60個電極，電極之間的距離為3m，由二級裝置完成數據采集。在對試驗數據進行地形校正后，可得視電阻率等值線。電性層主要以層狀形式分布，伴隨深度不斷增加，視電阻率先低后高、再低再高，可將整個電性層分成四層。根據現有的鉆孔資料，第一低阻層主要為淤泥質土；第一高阻層為細中砂層；第二低阻層為淤泥土夾砂層、細中砂夾礫層和碎卵石層；第二高阻層為下伏巖層。結合鉆孔資料進行對比分析后可得，淤泥土夾砂層、細中砂夾礫層和碎卵石層當處于飽和水狀態時，電阻率差相對較小，界面較為模糊，而其它層的斷面圖則能良好反映，尤其是在對下伏巖層的界面進行追蹤時，表現出良好的效果。

2.3 多道瞬態面波法

多道瞬態面波法（圖2）原理為：使面波在介質的表面不斷傳播，此時不同介質傳播相速度將發生明顯變化。在數據采集過程中，震源激發面波取瞬態沖擊力，脈沖荷載施加后地表將有波動產生，由傳感器對這一面波在垂直方向上的分量進行記錄，同時對波信號實施頻散分析與處理。繪制的頻散曲線及其變化和地質、巖土結構有一定內在聯系，對這種連休進行分析，即可實現預期的探測目標[4]。

圖2 多道瞬態面波法工作示意圖

此次多道瞬態面波作業選用SWS-6面波儀與垂直地震檢波器，由重錘法進行激發。檢測結果表明，速度層以層狀的形式分析，由西至東層厚變大。根據鉆孔資料，速度較低的層主要表示表層雜填土、淤泥質土層、細中砂層和淤泥土夾砂層；高速層則主要表示粉質粘土層和細中砂夾礫層。測線上速度層發生的變化和鉆孔資料基本吻合。然而，此次探測最大深度僅40m，勘探重點又在于持力層，所以從探測深度上講，該方法并不適用。

因不同物探方法有各自的基本原理，且對地質體物性給出的勘探結果有所不同，所以為保證物探結果真實性，需要對不同方法特點及優劣勢進行綜合分析，并對成果和現有資料的吻合程度進行解析。

3 結語

通過工程實踐可以得出，由于多道瞬態面波法在探測深度上略顯不足，所以在此次勘察作業中難以得到持力層埋深等數據；高密度電法則對下伏巖層界面動態追蹤有良好的效果，而持力層追蹤成果相比較差；相比之下，橫波反射法能有效追蹤并解譯目標持力層層面狀況。

綜上所述，每一種勘察方法都有其獨特的適用性及局限性，在實際的綜合勘察工作中，需要結合場地具有的物理條件，根據勘察目的，圍繞各巖土層存在的物性差，選取合適的勘察手段，以確?？辈旃ぷ髂軌蝽樌瓿?，并保證最終的勘察質量。