工程勘察與原位測試技術進展

胡勝波呂彪

（1.河北中核巖土工程有限責任公司 河北石家莊市 050022 2.包鋼勘察測繪研究院 內蒙古包頭市 014010）

0 前言

巖土工程的設計和施工需要通過巖石工程勘察做基礎，從而提供相對準確的數據和參數信息，結合工程的地質及水文特點，及時分析出應對工程中出現問題的對策。我國社會在不斷的發展，各種穿越工程相對增多，復雜的地質條件下，需要在傳統的巖土勘察基礎上，再充分應用原位觸探測試技術與工程物探技術，提高工程的施工質量和施工技術水平。

1 原位觸探測試技術

原位觸探測試技術在巖土工程中扮演著重要的角色，有著不用取樣本，連續測試等優勢，原位測試技術主要研究的內容包括集成化的CPT系列，高效化的CPT系列和工程物控，還有綜合化的工程物探及專門化的污染場地特殊材料[1]等。

1.1 原位觸探測試技術的發展

原位測試技術最常用也是最主要的就是CPT技術，即圓錐靜力探測技術，通過圓錐靜力探測技術，能夠在不取樣本的情況下，快速便捷的獲取相應信息參數，同時使用圓錐靜力探測技術還具有成本價格低，干擾較小等優勢，主要應用在空隙水壓力的測試、判別巖土類型、滲透系數、土層劃分、承載力等方面[2]。目前圓錐靜力探測技術還在不斷研發和探索新用途當中，技術水平也在實踐中逐步完善。

常見的圓錐靜力探測技術包括地震波SCPTU技術、電阻率RCPTU技術、可視化CPT技術、全流觸探FFP技術、多摩擦筒CPT技術、海底自由落體貫入式觸探FFCPT技術、探測磁場強度CPT技術、旋轉CPT技術、熒光探頭LIF技術、薄膜潔面探頭MIP技術等[3]，相應技術的應用在不同的工程環境下能夠發揮相應的效果。其中地震波SCPTU技術能夠得出巖土滲透性質。電阻率RCPTU技術可對既定的污染種類進行特殊方式的測試。可視化CPT技術可觀察到巖土中的裂隙、透鏡體等。全流觸探FFP技術的精準度得到一定的提高，貫入的阻力受到巖土圖層的影響較少，同時能夠很好的對破壞機理進行定義等。多摩擦筒CPT技術可以研究水平向應力對側壁摩擦阻力及不同豎向應力，在對土類及圖層進行劃分時可以提供很好的依據。海底自由落體貫入式觸探FFCPT技術能夠獲得較為準確的海洋底部淺層土體原定參數和擾亂后的參數，還具有操作時間段，節省成本的特點。探測磁場強度CPT技術能夠響應的判別出地下障礙物所處的位置，對地下工程的設計、施工等有較為重要的作用，常用的工具是霍爾傳感器，傳感器的體積較小，同時對磁場狀態異常敏感，能夠在較小的空隙中勘測。旋轉CPT技術是通過旋轉觸探系統，得到圖層在受到破壞時的抵抗力、排土水壓力等，目前能夠勘測的深度可以滿足實際工程需求。熒光探頭LIF技術對地下水污染狀況以及發出熒光苯酚類污染物進行勘測。薄膜潔面探頭MIP技術的探頭一般情況下的標準溫是121℃，能夠加速污染物擴散及滲透，進而達到勘探的要求。

1.2 代表性的應用研究

在研究原位觸探測試技術中發現，地震液化評價、環境巖土工程、尾礦庫工程、海洋巖石工程等方面的應用相對較為廣泛，其中在環境巖土工程方面的應用主要有工業污染場地評價、垃圾填埋場地下水位監測、農藥污染場地環境評價及軟土成因環境分析方面[4]，通過這些方面的應用研究，使得原位觸探測試技術得以更加廣泛的應用，在全球化發展的當今時代，原位觸探測試技術在處理海洋沉積物、環境巖土問題、人居環境等方面的有著極其重要的作用。

2 工程物探技術

2.1 工程物探技術特征

工程物探技術的應用能夠得到巖體力學指標，不同的物探技術可以應用在相應的探測中，最常用的方法是地震勘探法及非地震勘探法。其中通過地震勘探法可以得到力學性質相關參數，巖土的密度和彈性模量等結構特性，非地震勘探法得到的是電阻率等物理化學性質的參數。在應用物探技術時，可以先應用非地震勘探法提供空間分布數據，再應用地震勘探法得到物理力學指標，最終應用于工程的分析。隨著計算機技術水平的提高以及探測設備的精準度的提高，通過物探技術得到的數據更加準確，操作方式也更加便利。目前我國的物探技術得到了長足的發展，在工程應用過程中發揮著越來越重要的作用。另外還需要注意的是，物探技術容易受到環境影響，精準度會存在差異，因此在應用物探技術的過程中，需要多次比對結果，以更專業的手段和技術提高精準度。

2.2 代表性的應用研究成果

隨著社會的發展，工程物探技術的應用范圍越來越廣泛，發揮的作用也有目共睹。常見的有城市道理運營安全勘察分析、污染場地勘察分析、文物和文化遺產保護工程、隧道工程勘察分析和超前預測等方面，不過需要注意的是，物探技術的應用需要相應的裝備為基礎，適當的裝備應用能夠使測試的參數更加精準，對工程的勘測有重要的時間作用，發展空間也很廣闊。

物探技術方法的應用以及相應方法之間組合應用在鐵路工程建設中有重要的作用，能夠對淺層采空區進行合理勘測，進行安全風險評估，對于后續的工程工作提供相對安全穩定的施工環境。物探技術還可以應用在城市基礎設施安全運營方面，通過勘察城市管線、道路地基等，可以在第一時間發現安全隱患，采取措施解決問題。不過由于地形、城市管線分布等方面存在著巨大的差異性，物探技術在此類工程的勘探過程中仍然存在一些技術問題，需要不斷的完善，才能更好的應用在工程當中[5]。物探技術在地鐵施工中的勘察也比較矚目，城市地鐵修建成為大多數城市的不二選擇，通過傳統的勘探方式，地質條件較為復雜、巖石構成較多，樣本取樣較繁瑣的條件下，想要獲得準確的參數相對困難，物探技術就能發揮相應的作用，廈門地鐵建設工程中運用的物探技術，使得預測的準確率超過70%，對地鐵工程安全、高質量施工有重要的意義。物探技術可以應用到隧道工程超前地質預測中。我國國土面積比較廣闊，地形條件不一，隧道工程建設存在的困難和風險也比較大，通過物探技術在隧道工程超前地質預測中的使用，能夠提前對風險進行評估，維護相對安全的施工環境。物探技術在環境巖土工程中也能發揮不可替代的作用。環境巖土工程建設中經常會受到現場的施工條件、污染場地、垃圾填埋場等影響，物探技術的應用可以及時勘探到環境巖土狀況，分析安全施工狀態，提高施工質量，同時可以很大程度上保障施工人員的安全。

3 結語

綜上所述，通過原位測試技術的應用，可以幫助人們充分認識到巖土體的相關特性，提供巖土層的分布信息，為工程質量的提升提供技術方式，這是網絡技術發展及社會發展的必然結果，在以后的應用中也將會得到進一步廣泛的應用。然而，我們在看到原位測試技術發揮作用的同時，也應該充分重視國內探測技術裝備的發展，從而推動我國巖石工程原位測試裝備制造業的發展，更好的服務社會發展。