巖土工程勘察中物探技術及數(shù)字化的發(fā)展趨勢分析

李雙超

（江西省地質(zhì)局水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊，江西 南昌 330096）

眾所周知，巖土工程勘察主要是借助巖土科學和各種先進技術，對場地環(huán)境和工程建設條件進行分析、調(diào)查和評價，以便準確、科學地提供巖土數(shù)據(jù)，利用巖土工程勘察，并發(fā)現(xiàn)潛在問題，及時制定預防策略，從而促進后續(xù)工作，它涉及水文、化學、環(huán)境、工程和地質(zhì)等學科，是一門非常全面的學科。根據(jù)現(xiàn)階段巖土工程調(diào)查的實際情況，巖土工程調(diào)查技術還很不完善，儀器設備和技術手段還有很大的不足，巖土工程調(diào)查技術還很不完善，儀器設備和技術手段還有很大的不足。必須加強勘探技術的創(chuàng)新應用。地球物理勘探技術是巖土工程勘察中常用的物探技術，該技術具有效率高、無損傷、密度大、成本低等優(yōu)點，能有效發(fā)揮重要作用，地球物理勘探技術能解決地質(zhì)鉆探工作量大、投資大、周期長等缺點，能使勘探工作更加準確，縮短巖土工程勘探所需時間，減輕工作人員負擔，提高勘探結果的精度，從而解決傳統(tǒng)技術只能作為單一勘探點，地層之間無法無縫對接，鉆探結果落到點帶面等缺陷。這對我國巖土工程勘察工作的順利開展具有一定的推動作用，從一定角度看，對我國建筑業(yè)的長期穩(wěn)定發(fā)展也具有一定的促進作用[1-3]。

1 物探技術的概述

物探技術又稱地球物理技術，主要是指利用高頻脈沖電磁波反射原理，以巖石、礦石和巖土物性為立足點，對地下土體或巖土層之間的巖性、地質(zhì)結構等各種地質(zhì)變化進行調(diào)查分析，得出相關結論，為工程建設提供理論依據(jù)，以其高效、準確、省時、節(jié)約成本等優(yōu)點在工程勘察中得到廣泛應用。由于不同地層介質(zhì)的密度、彈性、導電性、磁性、放射性和熱導率的差異，探地雷達能夠在高頻脈沖電磁波的作用下準確地探測復雜的電磁波，通過監(jiān)測人工物理場，利用儀器觀測地下地質(zhì)體的形狀和特征，可以避免受到環(huán)境等多種因素的影響，分析物理場的分布和變化，利用獲得的材料數(shù)據(jù)進行分析，可以大大提高物探的精度。因此，地球物理勘探技術能夠有效地提供巖土工程工作所需的基礎數(shù)據(jù)和參數(shù)，能夠發(fā)現(xiàn)潛在的問題，而且不受場地的限制，可以應用于各種場地和地形，極大地方便了巖土工程的設計和施工，有助于解決傳統(tǒng)巖土工程勘察技術無法解決的各種問題，從而提高巖土工程施工的精度和效率。

2 巖土工程勘察中物探技術應用的優(yōu)勢

隨著我國現(xiàn)代科學技術的不斷發(fā)展，在經(jīng)濟發(fā)展的推動下，越來越多的工程項目投入建設，近年來巖土工程勘察作為最重要的研究項目之一也得到了顯著的發(fā)展，同時，勘察工作的標準化、數(shù)字化水平得到了提高，一些新興技術得到了廣泛應用，有效彌補了傳統(tǒng)工程勘察技術、方法和方法的不足，極大的提升了巖土工程勘察水平。巖土勘查技術直接應用于巖土工程的主要目的，是全面了解施工現(xiàn)場的地質(zhì)情況，以便準確及科學地提供巖土資料，方便跟進工作。地球物理勘探技術更加全面，包括探底雷達技術、tps測量技術軟件和ct技術，它們可以連接軟件和硬件，并在巖土工程測量過程中，特別是在巖土工程調(diào)查、測試、質(zhì)量控制等方面的應用越來越廣泛。考慮到我國地形的復雜性和巖土類型的多樣性，給當前的巖土工程調(diào)查工作帶來了一些障礙，因此，加強物探勘察技術的應用顯得尤為重要。

為了確保整個巖土工程的順利發(fā)展，避免施工過程中出現(xiàn)不必要的安全隱患，那么就需要不斷提高巖土工程勘察的質(zhì)量和效率。因此，合理應用物探技術可以進行較遠距離的勘探，減少其他因素對勘探的不利影響，提高整體勘探結果的準確性，為巖土工程勘探的順利開展提供支持。在物探技術應用方面，一般采用高頻脈沖電磁波反射原理，利用探地雷達對巖土層結構進行分析，綜合運用鉆探、室內(nèi)試驗、高密度電法、地質(zhì)雷達、鉆孔聲學試驗、電磁波ct和數(shù)字鉆孔攝像等技術，對施工現(xiàn)場周圍的地質(zhì)特征進行勘察。通過對地球物理勘探技術優(yōu)勢的分析，發(fā)現(xiàn)應用該技術成本相對較低，物探設施和設備作業(yè)難度相對較低，但技術含量相對較高，測量參數(shù)和相關數(shù)據(jù)結果可靠性較強，可根據(jù)測量對象和測量結果的不同，綜合選擇適當?shù)臏y量技術或多種測量技術，更加靈活，不需要更多的人力資源。此外，外部因素不會對這項技術產(chǎn)生更大的影響。借助于電頻脈沖電磁波，探地雷達可以及時地穿透更加多樣的地質(zhì)環(huán)境，更加準確，防止外界因素的制約，實現(xiàn)復雜地質(zhì)體的勘探任務，使地球物理勘探更加準確，地質(zhì)體勘探范圍更加廣泛，可以提高巖土工程勘探質(zhì)量[4]。

3 影響巖土工程勘察中物探技術應用效果的因素

3.1 所進行的信號質(zhì)量分析

為了最大限度地發(fā)揮地球物理勘探的作用，必須保證所收集的數(shù)據(jù)和信息的準確性和不出現(xiàn)任何問題。通過信息分析、處理和比較，提高了結果的準確性。如果在數(shù)據(jù)收集過程中存在許多疏漏，不對數(shù)據(jù)進行深入分析，很可能導致地球物理技術無法發(fā)揮作用。在信號分析工作中，我們需要搜索不同類型的信息，盡可能在夜間進行信息采集。這主要是由于夜間環(huán)境較好，采集的信息質(zhì)量較高，噪音較小，這使得信息分析更加準確，使分析更加有效。另外，在完成信息采集工作后，要注意消波工作，并以一些更為準確的信息為基礎。在這個過程中，我們還應該對信息進行系統(tǒng)和全面的分析，如收集信息的長度和時間等。如果長度超過標準，應正確地刪除。如收集的資料質(zhì)素偏低，而噪音及噪音又十分突出，便須妥善處理這些資料，以免噪音及噪音對資料造成不良影響。

3.2 對于信息數(shù)據(jù)進行合理處理

對工程勘察數(shù)據(jù)進行處理是非常重要的。這項工作的主要目的是處理收集和處理的信息。在收集和處理信息時，還應與數(shù)據(jù)結果進行比較。此外，在處理數(shù)據(jù)時，還要考慮到對折射波的分析和處理，一般折射波數(shù)據(jù)是通過二維表示的，這樣可以在一定程度上反映工程建設過程中的地質(zhì)信息。例如，深度排列。工作人員能夠?qū)Φ刭|(zhì)構造形成一定的認識，為后續(xù)工作的順利進行提供支持。

3.3 將所獲取的結果進行對比

要使物探技術得到更有效的應用，必須做好前期準備工作。通過比較結果，可以有效地保證調(diào)查數(shù)據(jù)的質(zhì)量。在比較結果時，工程師需要考慮當?shù)氐匦螚l件和地形等方面的內(nèi)容，明確土石邊界。并以此為立足點，對測點的深波土層資料進行分析處理。在此過程中，還可以分析土石邊界剖面，并對判斷速度標準進行合理調(diào)整，以最大限度地發(fā)揮物探技術的作用。

4 巖土工程勘察中物探技術的應用

4.1 對于橫波反射物探技術的應用

在巖土工程勘探中，橫波反射物探技術非常重要，應用效果明顯。一般來說，這種物探技術適用于巖土介質(zhì)復雜的巖土層，如堅硬巖石中粒度＞10cm10cm，含量大于50%的碎石巖土層。其原理是橫波反射地球物理雷達在不同成分、直徑和結構介質(zhì)中產(chǎn)生的回波不同，高頻電磁波的反射通道不同，這使得相應波的阻抗差異較大，因此，有關研究人員可以利用這種反射波進行分析，從而掌握巖土介質(zhì)的形成，找出可能存在的問題。因此，在實際應用過程中，為了提高應用效果，通常需要對巖土層地下介質(zhì)中地震剪切波和反射界面的結構和傳播路徑進行全面、系統(tǒng)的分析，同時可以利用該儀器對地震波的結構進行分析，并與地球物理技術獲得的橫波反射圖像進行比較，從而顯示出相應的地質(zhì)水文結構信息[5]。

4.2 地質(zhì)雷達技術應用

探地雷達在巖土工程探測中應用廣泛，是一種很有前途的探測技術，它主要利用高頻電磁波在介質(zhì)中進行差分發(fā)射和反射，然后通過對接收效果的分析來判斷基本效果，特別是對于大型隧道、涵洞和其他工程項目，探地雷達能夠獲得良好的探測效果，具有高效、方便的特點，在分辨率方面也具有理想的可靠性效果，可在淺層地質(zhì)勘探中發(fā)揮更為理想的效果。然而，該技術在實際應用中還存在一些問題，主要表現(xiàn)在：一方面，由于地下巖土結構復雜，勘探過程中的深度問題，隨著深度的變化，探地雷達發(fā)出的電磁波和電磁波的頻率會出現(xiàn)衰減，導致探測距離變得越來越小，使得gpr技術的應用降低了探測分辨率。因此，在實際應用中，在確定某些參數(shù)的情況下，有必要提高探地雷達的發(fā)射功率和分辨率，以保證其應用效果，滿足工程要求,另一方面，探地雷達技術在實際勘探過程中容易受到地表金屬目標的干擾，如目標通過地表金屬目標、電線等，極大地影響了實際勘探結果的準確性，為了清晰地顯示地下巖土的基本結構和界面位置，降低施工金屬對探測數(shù)據(jù)的影響效果，有必要提高探地雷達的抗干擾能力，在巖土工程勘探中應用探地雷達時，根據(jù)實際情況對防護措施進行制定的實施，消除測試區(qū)周圍某些金屬目標對實際測試結果的影響。

4.3 地震波層析成像技術

地震波層析成像技術也是巖土工程勘探中常用的工程物探技術之一，不僅可以提高探測的工作效率，還可以有效提高探測的質(zhì)量水平。在巖土工程施工區(qū)地質(zhì)勘探過程中，利用地震層析成像技術，可以利用普通鉆孔可達到的局部地震波層析成像技術進行某些斷面試驗，更加實用，不受地質(zhì)障礙物和風化層的影響，可以幫助巖土工程施工企業(yè)有效地清除施工區(qū)域的地表障礙物，探測深度較大，成像效果也比較理想，有利于施工企業(yè)對施工區(qū)域存在的地層進行綜合分析，但由于電纜長度和風化層析成像深度的影響，地震鉆探技術無法對施工區(qū)域進行底部勘探。隨著鉆井技術和動力傳輸技術的發(fā)展，制約地震層析成像技術應用的因素得到了有效的改善，所繪制的地震層析成像圖比較直觀，與地質(zhì)參數(shù)有一定的關系，可以對相應巖體的穩(wěn)定性進行全面、細致的評價，為工程提供依據(jù)。

4.4 對于多道瞬態(tài)面波物態(tài)技術應用

在巖土工程勘探的實際工作中，應用多道瞬態(tài)面波物探技術（如圖1），可以提高勘探工作的質(zhì)量和效率，具有勘探速度快、分層精度高、解決各種巖土工程勘探問題應用廣泛等優(yōu)點，從而有效地提高勘探工作的效果。這種物探技術主要是為了合理利用面波技術。表面波是地震波的一種表現(xiàn)形式，它可以穿過地球表面不同類型的介質(zhì)，并以不同的速度傳播，因此可以很容易地檢測到差異。測量工作者可以利用多道瞬態(tài)面波地球物理技術的激發(fā)效應，在一定范圍內(nèi)制作小頻率的侏羅波面，同時根據(jù)面波在不同介質(zhì)中的傳播特點，分析不同類型的面波。在多次激勵作用下形成的瑞利波面越來越多，采用tps技術，了解巖土層中不同介質(zhì)的變化，因此，地探雷達在采集面波中的作用是理想的，可以為測量人員采集和分析面波，進而詳細掌握巖土層的地質(zhì)結構提供支持。

圖1 多道瞬態(tài)面波排列示意圖

5 巖土工程勘察數(shù)字化發(fā)展趨勢

5.1 對于數(shù)字化技術進行應用

隨著現(xiàn)代科學技術的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，巖土工程調(diào)查技術逐漸向數(shù)字化和自動化發(fā)展，尤其是數(shù)字技術。所謂數(shù)字巖土工程測量技術，實際上是利用計算機技術、cad技術、測繪技術、網(wǎng)絡通信技術和數(shù)據(jù)庫技術，借助計算機軟件平臺系統(tǒng)，對工程測量過程中獲得的數(shù)據(jù)進行綜合分析，實現(xiàn)各種測量數(shù)據(jù)、信息和數(shù)據(jù)的數(shù)字化處理，圖文處理自動化，硬件系統(tǒng)可聯(lián)網(wǎng)，測量數(shù)據(jù)可根據(jù)事先建立的信息流程進行分析、總結和分類，以輔助計算機工作。從而逐步建立起一套多專業(yè)、多類型生產(chǎn)需求的智能化測量設計系統(tǒng)，以保證測量質(zhì)量，在不斷提高測量效率的基礎上，減輕測量人員的工作量。因此，在巖土工程勘測技術中合理引入數(shù)字化技術，不僅有助于工程場地物性指標和場地地層的數(shù)字化，而且可以改進巖土工程勘測數(shù)據(jù)庫的設計，達到事半功倍的效果。

5.2 對于計算機信息技術的應用

隨著我國科學技術的發(fā)展，計算機技術已廣泛應用于各個領域，計算機技術已成為各行各業(yè)不可缺少的技術。利用計算機技術進行巖土工程勘察，可以幫助技術人員掌握地質(zhì)界面的特征，分析工程勘察中的遺漏和誤差。此外，計算機技術的應用可以改善傳統(tǒng)的巖土工程問題。該技術的應用具有技術限制小、成本低、工作效率高、計算結果準確等優(yōu)點。該技術的應用非常實用，但其可靠性不高，在具體的勘探工作中，對于一些非常復雜的地質(zhì)地層，工程物探技術的應用將會非常困難。因此，有必要利用各種測量技術來改善技術上的問題和缺陷，促進巖土工程調(diào)查的順利實施[6,7]。

5.3 立足于GIS技術提升巖土工程勘察數(shù)字化程度

分析了地質(zhì)調(diào)查信息處理的現(xiàn)狀，認為巖土工程調(diào)查信息處理是一個以數(shù)字化技術為主要手段收集空間定位信息的完整信息處理系統(tǒng)，在地理信息技術和數(shù)據(jù)庫技術的指導下，構建了地質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，并在地理信息系統(tǒng)技術和數(shù)據(jù)庫技術的支持下，對地質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進行管理和應用，已成為地質(zhì)工作者的一項重要任務。在這個地質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫的建設中，最重要的是建立一個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，這是巖土工程勘查數(shù)字系統(tǒng)中的一項基礎工作，需要依靠數(shù)字處理技術進行邏輯計算和處理，然后從理論上分析，巖土工程勘查信息處理系統(tǒng)是系統(tǒng)的、集成的，能夠?qū)辈閿?shù)據(jù)及時進行合理的處理，使用戶能夠清晰地處理各種數(shù)據(jù)，從而保證數(shù)據(jù)能夠充分顯示價值。

6 結語

綜上所述，由于巖土工程調(diào)查的復雜性，物探技術以其成本低、精度高等獨特優(yōu)勢，在巖土工程應用中發(fā)揮著重要作用，為相關工作的順利開展提供了有利條件。與傳統(tǒng)的巖土工程測量技術相比，不僅可以提高施工測量的效率，而且可以大大提高巖土工程測量的精度，保證測量結果的準確性。然而，從現(xiàn)實的角度來看，物探技術的實際應用還存在一些問題，難以適應現(xiàn)代社會的發(fā)展。因此，這就要求有關企業(yè)在實際工作中，根據(jù)項目的具體情況，及時采取措施，充分發(fā)揮物探技術在巖土工程中的作用，加強和規(guī)范作業(yè)程序，了解物探技術的類型，通過實際行動不斷優(yōu)化巖土工程勘探、檢測和質(zhì)量控制的環(huán)節(jié)，加強人員和技術研究的合作，能夠根據(jù)地質(zhì)條件和巖土工程的實際需要，合理選擇工程物探技術，充分發(fā)揮工程物探技術的應用價值，促進其數(shù)字化發(fā)展，促進巖土工程行業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展。