綜合勘察技術在巖土工程勘察中的應用研究

袁宗盼

（江蘇省巖土工程公司，江蘇 南京 210041）

1 綜合勘察技術概述

1.1 技術原理

綜合勘察技術是由多種單一勘察技術組成的綜合技術體系，各項單一勘察技術的應用原理與技術特征都存在明顯差異。因此，在組合采取不同種類勘察技術時，綜合勘察技術的原理也會隨之改變，表現出不盡相同的勘察方式。例如，在應用大地電場延性檢測技術時，以現場區域中太陽風所形成的電磁波作為激發場源，使用固定探測儀等設備，采取點頻方式檢測并記錄反射電磁波信號，從而判斷測區地質條件與巖土狀況參數，其作業原理便為綜合勘察技術原理。

1.2 技術應用優勢

與傳統工程勘察技術相比，綜合勘察技術在巖土工程領域展現出了明顯的技術優勢，可以全方面提高工程勘察質量，取得良好的經濟效益，而綜合勘察技術的具體應用優勢包括如下幾點：（1）器械小巧輕便。與早期勘察儀器設備相比，在應用綜合勘察技術時會大規模使用各類新型儀器設備，新型儀器的體積較小，自重量較輕，具有操作便攜性特征，能明顯縮減巖土工程勘察作業量。同時，新型儀器設備的操作流程簡單，僅需配置1～2名勘察人員，在短時間內即可完成現場點位勘察等作業。（2）環境效益高。在傳統工程勘察模式中，受到技術限制，為保障勘察精度，往往需要清理現場植被，減小地表障礙物對勘察質量造成的影響，導致工程現場生態環境遭受程度不一的破壞。在應用綜合勘察技術時，在保障測量精度與勘察結果真實準確的前提下，可以不破壞地表植被與現場生態環境而完成勘察任務。（3）勘察精度高。在采取單一勘察技術時，受到儀器設備與外部環境等因素干擾，容易出現勘察精度波動狀況，導致勘察結果與現場實際情況存在一定誤差。在應用綜合勘察技術時，可采取多種技術手段重復開展勘察作業，從所獲取大量測點數據中提取有效數據，以此減小誤差，提高測量精度。

2 綜合勘察技術在巖土工程勘察中的應用

2.1 淺層地震反射波法

淺層地震勘探技術是通過人工方式激發地震波，對地震波在介質中的傳播情況進行勘探來判斷測區淺層地質結構情況的一項技術手段，其勘探原理與山谷回聲原理較為相似。在應用這項技術時，勘察人員操縱儀器設備激發地震波，對巖土介質中傳播的地震波信號進行采集，根據地震波頻率與振幅等參數的變化情況判斷巖土工程測區淺層地層巖性與界面深度形態。同時，以地震波傳播特點為劃分依據時，可以將淺層地震勘探技術分為透射波法、折射波法、反射波法三種，淺層地震反射波法的應用最為常見。在應用淺層地震反射波法時，需要使用不會對生態環境造成污染破壞的震源，如使用壓電換能器與電磁脈沖器，通過釋放電磁脈沖來產生壓電效應，激發地震波。此外，在選擇震源時，還需考慮地震信號識別與頻率特性問題，將保障勘察精度與完成勘察任務作為首要目的。

2.2 高密度電阻率技術

高密度電阻率技術屬于陣列勘探方法，以巖土工程測區中的巖、土介質的導電性差異為勘察基礎，在測區現場中人為營造穩定的電流場，在電流場作用下，測區地中傳導電流將保持特定分布規律。隨后，工作人員對觀測剖面中各處測點的測量數據進行采集處理，即可準確獲取測區地質情況與斷面分布狀況。在開展野外測量作業時，工作人員直接在現場觀測剖面中的各處各點中放置若干數量電極，操縱電極轉換裝置與電測儀等設備，可以在短時間內完成數據采集操作，并將所采集數據導入微機中進行處理，快速生成地電斷面圖。

從技術原理層面來看，高密度電阻率法與傳統的普通電阻率法的技術原理基本一致，主要區別為在觀測剖面中設置高密度觀測點，可以準確獲取所測地電斷面地質解釋圖件信息，有效結合了電測深法、電剖面法以及普通電阻率法的技術優勢。高密度電阻率法的具體優勢如下：（1）測量效率高。在應用高密度電阻率技術時，可以一次性完成現場電極布設作業，大幅提高野外測量作業效率，具備開展自動化測量作業的基礎條件，單獨測點的地電數據采集時間為2～5s。同時，由于電極一次性布設，可以降低電極故障干擾問題的出現率。（2）資料預處理。在采取常規電阻率法時，需要以人工形式開展測量數據與資料的處理操作。在應用高密度電阻率法時，可以由軟件程序輔助人工完成資料預處理操作，直接顯示剖面曲線形態，并自動完成圖形繪制與成果圖件打印等操作。（3）地質信息豐富。高密度電阻率法創新性采取了多種電極排列掃描方式，使得所獲取測區地電斷面結構地質信息較為豐富。

2.3 大地電場巖性檢探測技術

在應用大地電場巖性探測技術時，將太陽風所形成的電磁波作為激發場源，測量人員采取點頻記錄方式持續接收測區地層中不同部位反射回來的電磁波信息，綜合分析地層各部位深度與電磁波幅度和電阻率等參數，綜合判斷巖土工程測區的巖層特性。大地電場巖性探測技術的應用流程如下：導入原始數據—數據預覽—數據排序—將數據導入計算機系統進行處理—生成CYT曲線—將不合格CYT曲線重新導入計算機系統—CYT曲線歸中—繪制CYT曲線圖—調試橫縱比例—輸出預期CYT曲線圖—綜合分析解釋。

從技術應用情況來看，大地電場巖性檢探測技術具有以下應用優勢：（1）設備小巧輕便。在應用這項技術時，所使用CYT-V1等型號儀器設備的體積較小，便于攜帶，僅需配置1名勘察人員即可攜帶CYT-V1探測儀開展獨立測量作業，將設備在預定位置安裝就位，對探測深度范圍在10km內的地層進行勘探。（2）測量精度高。CYT探測儀采取平面點測方式，測量人員根據巖土工程測區現場情況可以實時調整探測儀的垂直采樣間距，以此來控制測量精度，盡可能減小測量誤差（見圖1）。（3）場源穩定。與其他型號探測儀相比，CYT-V1型探測儀并不會接收高壓電源與地下給水等信號，僅接收測區大地天然低頻電磁波信號，所形成激發場源的穩定性較強，不易產生過大測量誤差。

圖1 CYT探測儀

2.4 探地雷達

作為一種無損探測技術，探地雷達基于寬帶電磁波采取脈沖形式，通過發射與接收高頻電磁波，根據地下介質與電參數的差異性特征，分析高頻電磁波在地下介質傳播期間的傳播路徑與波形等因素發生的變化情況，并結合波形資料來判斷測區地下空間位置與物質構造（見圖2）。與其他地下探測技術相比，探地雷法技術具有分辨率高、操作靈活、探測速度快等優勢，可以一次性完成地下探測作業，在巖土工程勘察領域得到廣泛應用。

圖2 探地雷達示意圖

2.5 多瞬態面波技術

在應用多瞬態面波技術時，勘測人員提前在測區地層結構中設置傳感器裝置，將瞬態沖擊力作為震源，受到脈沖荷載影響使得測區地面產生波動，持續向測區地面發射面波。隨后，面波沿介質表面持續傳播，傳感器對面波在傳播期間的垂直分布狀況進行記錄。最后，勘察人員對所采集數據開展頻散分析處理操作，由于面波在不同介質中的傳播速度及傳播特性有所不用，因此可以根據頻散曲線變化規律來判斷測區巖土性質與地質結構，完成巖土工程勘察任務。此外，多瞬態面波技術分為瞬態法以及穩態法，兩種技術的操作流程與適用范圍存在差異，勘察人員需要結合工程情況與勘察條件合理選擇技術種類。

2.6 橫波反射技術

橫波反射技術是以地震波在不同介質中傳播速度與傳播特性的差異性為測量依據，勘察人員在測區地表安裝面波檢測器等裝置，向測區地表發射與采集回收橫波信號，對橫波信號進行分析處理，根據反射波速度與長短變化情況來判斷測區地質結構與地下巖性。從實際應用情況來看，橫波反射技術與多瞬態面波技術原理較為相似，但橫波反射技術的橫波垂直分辨率較高，具有良好的抗凹能力，可以更為準確地判斷測區地下巖性與地質結構。

3 結束語

綜上所述，為真實、全面地反映巖土工程地質結構與巖土性質，突破單一勘察技術的應用局限，切實滿足現代巖土工程勘察需求，勘察單位與工作人員必須正確認識綜合勘察技術的應用價值，結合巖土工程現場情況與勘察條件科學制訂綜合勘察技術方案，充分發揮綜合勘察技術優勢，為巖土工程建設質量提供有力的保障。