礦區(qū)的巖土工程勘察技術(shù)應(yīng)用

牟晨

摘要：本文介紹了礦區(qū)巖土工程勘察中的主要技術(shù)，并以金屬礦區(qū)為例闡述勘察方法的應(yīng)用，分析了巖土工程勘察中的技術(shù)質(zhì)量問題，論述了解決巖土工程勘察質(zhì)量問題的措施，對礦區(qū)巖土工程勘察技術(shù)的應(yīng)用起到一定借鑒作用。

關(guān)鍵詞：礦區(qū)；巖土工程；勘察技術(shù)

1.引言

巖土工程勘察中包含眾多內(nèi)容，要確保巖土工程勘察數(shù)據(jù)信息準確，針對實際勘察工作的每一環(huán)節(jié)實施嚴加監(jiān)管與控制，根據(jù)當前的數(shù)據(jù)信息做出科學(xué)分析，從而為后續(xù)相關(guān)方案與工程實施的正常推進提供有力保障。然而現(xiàn)今巖土工程勘察工作中，因為受到各方面因素的制約，導(dǎo)致勘察數(shù)據(jù)信息準確性明顯不足，巖土工程勘察質(zhì)量有待進一步提升。

2.礦區(qū)巖土工程勘察中的重要技術(shù)

2.1高密度電阻率技術(shù)

該技術(shù)是基于垂向直流電測深與電剖面法兩個基本原理的基礎(chǔ)上以常規(guī)電法作為基礎(chǔ)，主要應(yīng)用了巖土介質(zhì)特點的不同。工作人員在具體開展勘察工作的過程中，向勘察區(qū)域施加電場，監(jiān)控地下傳導(dǎo)電流的實際分布狀況以及與之發(fā)生的變化，獲得較豐富的關(guān)于地電斷面結(jié)構(gòu)特征的地質(zhì)信息，進而根據(jù)電阻率的變化情況判定巖土性質(zhì)。

2.2多道瞬態(tài)面波法技術(shù)

該種勘察方法具有多方面優(yōu)勢，無須實施鉆孔操作，計算過程較為簡便，同時運用范圍較廣。利用該種勘察技術(shù)對巖土性質(zhì)做出判斷，主要是應(yīng)用了波擴散及其巖土物理性質(zhì)計算出關(guān)于巖土力學(xué)評價參數(shù)，從而給巖土工程的建設(shè)提供更加有力的保障。

2.3淺層分辨反射波技術(shù)

通過巖土勘察實踐得知，介質(zhì)波實際運用的不同可以獲取各種不同的阻抗差異。換言之，反射波進入地下后會發(fā)生較為顯著的變化[1]。尤其在遭遇體積偏大介質(zhì)的過程中，反射波的振幅明顯減小，然后根據(jù)現(xiàn)有資料對波幅進行分析與計算，更加精準的確立反射層各種不同的層次，反射波不斷向下傳送的過程中，需要利用相關(guān)勘察設(shè)備收集這些反射波，并做好記錄工作。反射波在通過各種介質(zhì)的過程中，傳播途徑產(chǎn)生一定變化，對這些變化予以分析可以更加準確地判斷巖土的實際性質(zhì)。相較于其他技術(shù)而言，該項技術(shù)具有多方面優(yōu)勢，如具有更短的波長以及更高的分辨率等，在不同的介質(zhì)中傳播并不會產(chǎn)生比較大的變化。

2.4巖土工程物探技術(shù)

第一，探地雷達檢測技術(shù)。針對淺層巖土的探測，探地雷達檢測技術(shù)具備較為顯著的優(yōu)勢，該項技術(shù)采用高頻脈沖電磁波針對礦區(qū)地質(zhì)情況實施檢測，可以精確地顯示地下介質(zhì)的層次和實際分布情況。該項技術(shù)具有多方面特點，如不會產(chǎn)生破壞，不會產(chǎn)生污染，勘察精準程度高等。針對相關(guān)技術(shù)的要求偏低，操作流程相對簡單，且實用性很高。第二，CT檢測技術(shù)。該種勘察技術(shù)實際發(fā)展時間尚短，近些年來才逐漸投入到礦區(qū)巖土工程勘察中，接受電磁波，并對其加以檢測，實施成像分析，合理應(yīng)用地震波的激發(fā)點和接受點實施綜合分析。并可以結(jié)合地震波波形的實際變化情況隨時進行監(jiān)控與分析，同時兼具實時性和精準性的特點。第三，TSP檢測技術(shù)。該項技術(shù)利用軟件和硬件相融合實施檢測。通常采用深度偏移的成像方式實施測量，具備極高的精準性，對外界環(huán)境具有較強的抗干擾能力，可以對距離相對較遠的地方實施勘察，同時降低給環(huán)境帶來的影響。

2.5地理信息系統(tǒng)

該系統(tǒng)也被稱作GIS勘察系統(tǒng)，該項技術(shù)通常利用數(shù)據(jù)信息的對比和分析，合理地將實際礦區(qū)巖土勘察中偏差相對較大的數(shù)據(jù)信息篩選出來，提升了勘察的精準程度。該項勘察技術(shù)有助于地質(zhì)數(shù)據(jù)信息的保存和輸入，使GIS更加具有專業(yè)性。

3.金屬礦區(qū)勘察方法的應(yīng)用

3.1工程地質(zhì)測繪

針對金屬礦區(qū)具體地質(zhì)測繪的范圍，一方面需要結(jié)合工程項目的實際占地面積，擴大相應(yīng)比例[2]。另一方面，也應(yīng)根據(jù)工程項目的實際特點、巖土地基的基本要求以及設(shè)計中的要求做出劃定。相較于初期設(shè)計而言，可研階段的實際測繪范圍較大，比例尺較小，但后期的工程項目施工圖設(shè)計時期，測繪范圍通常都是在工程施工現(xiàn)場內(nèi)相對較小的范圍中，而比例尺較大。具體研究內(nèi)容包含如下幾個方面：

（1）區(qū)域內(nèi)工程地質(zhì)構(gòu)造。工程現(xiàn)場地質(zhì)構(gòu)造特點，特別是存在區(qū)域斷裂帶的地方要針對工程項目地質(zhì)結(jié)構(gòu)中重要節(jié)理裂隙結(jié)構(gòu)的特征模型和地下水、可溶巖發(fā)育之間的關(guān)系進行分析；巖溶實際的發(fā)育程度和各類地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系；巖溶發(fā)育和工程結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。

（2）地形地貌的特點。利用區(qū)域衛(wèi)星圖能夠針對區(qū)域整體、地表水文網(wǎng)的實際分布特征劃出地貌單元，地形高差以及地面坡度可以用等高線進行表示。

（3）巖溶地下水。探尋地下水的動力狀況以及潛蝕作用，地下水和地表水的水力聯(lián)系，塌陷以及土洞的關(guān)系，可以針對地下水水質(zhì)、水位以及具體流向?qū)嵤╅L時間的觀測[3]。地下水在巖土空隙中流動速度相對較慢產(chǎn)生的沖刷力偏小。

3.2工程地質(zhì)鉆探

工程項目實施地質(zhì)鉆探主要是為了查探施工現(xiàn)場地下基巖實際狀況，巖溶的具體位置分布以及發(fā)育情況等。實施地質(zhì)鉆探時，針對偏大的溶洞區(qū)域，容易出現(xiàn)卡鉆、掉鉆的情況，對工程鉆探過程做好相應(yīng)記錄，以如實反映實際的鉆探過程。利用相關(guān)測繪以及物探方式勘察地質(zhì)存在異常的地方，采用鉆探的方式針對地下巖溶的實際情況進行驗證。另外，關(guān)于地質(zhì)勘查過程中，孔洞布置的位置和孔洞之間的間距需要重點關(guān)注如下兩個方面：首先，針對地質(zhì)勘查點，不但要保證布點密度符合巖土勘探相關(guān)規(guī)范，針對一些特殊的區(qū)域，需要采用加密勘查的方式，勘探地下巖溶的大小以及實際分布狀況，給后續(xù)處理方案的制訂提供更多信息資料，例如，地下水位降低和地面出現(xiàn)的塌陷，地下水活動較為強烈的區(qū)域及其實際影響范圍，非巖溶性巖層和可溶性巖層在位置上的關(guān)系，軟土層以及上覆土分布范圍及厚度不夠均勻的區(qū)域等。其次，關(guān)于鉆探深度，要嚴格按照工程項目建設(shè)規(guī)定的實際要求執(zhí)行，同時需要對各種不利影響因素加以考慮，保證合理的安全系數(shù)。依據(jù)基礎(chǔ)相關(guān)設(shè)計規(guī)范確定溶洞鉆探深度，通常情況下，針對完整基巖，需要進入3m～5m，或是基礎(chǔ)寬度的三倍[4]。對于那些比較重要或是運用年限多于50年的建筑更需要加深建筑基礎(chǔ)。

3.3金屬礦區(qū)工程物探

針對金屬礦區(qū)的熔巖場實施地球物理勘測，通?？梢詰?yīng)用高精度磁法、聲波透視、地質(zhì)雷達等方式進行勘探。若是一種物探方式無法達到相關(guān)技術(shù)要求，需要結(jié)合物探裝置的特點及精度，可以同時使用多種物探方法，這樣便可以獲取更加良好的探測效果[5]。實際應(yīng)用中，需要注意每一種物探方法的實際應(yīng)用條件，工程項目施工現(xiàn)場的地質(zhì)狀況、水文地質(zhì)狀況等。

4.礦區(qū)巖土承載力及壓縮模量的選擇

在工程地質(zhì)勘查中，巖土承載能力以及壓縮模量是較為關(guān)鍵的問題，這些因素和建筑物的基礎(chǔ)造型特點以及工程造價之間都存在著密不可分的關(guān)系。以某工程為例，關(guān)于粉質(zhì)黏土場，選取壓縮模量的平均值與最大值所計算出的承載能力最大差值約為200kN，通常情況也在80kN～100kN。因此，怎樣選取巖土承載能力以及壓縮模量值需要仔細斟酌，為了增加安全系數(shù)，承載能力和壓縮模量通常選取最小值，相當于減小了礦區(qū)巖土本身的承載力數(shù)值，提高了基礎(chǔ)性造價，分析其原因：首先，如今礦區(qū)巖土勘察方法眾多，除卻靜力觸探等原位測試方式之外，很多工程施工單位逐漸開始運用袖珍微型貫入儀[6]。為了符合相關(guān)規(guī)定的實際需要，針對同樣的勘察現(xiàn)場采用多種方式，然而不同方法中所獲取的礦區(qū)巖土力學(xué)參數(shù)也會有所不同，這些不同除機械設(shè)備以及儀器方面的原因之外，相關(guān)工作人員之于數(shù)據(jù)信息處理的原因也包含其中。針對那些可以查詢到真正原因不夠準確的參數(shù)將其剔除，然而一般情況下是很難查到真正原因的，需要運用多種方式，根據(jù)周圍巖土勘察的資料，比照、研究與分析，選取出相對接近、符合實際情況或是在實際中已經(jīng)運用較為普遍的數(shù)據(jù)。國內(nèi)有一些關(guān)于地基基礎(chǔ)相關(guān)設(shè)計規(guī)定，更為健全的規(guī)范也已經(jīng)成熟。所以，開展礦區(qū)巖土勘察工作的過程中，需要結(jié)合現(xiàn)場的真實狀況實施對應(yīng)的規(guī)范，確保工程地質(zhì)狀況的評估更為真實且可靠。那種追求安全，有意降低選取相對較小的承載能力與壓縮模量的方式是不夠嚴謹?shù)?。其次，勘察企業(yè)所提供的礦區(qū)巖土力學(xué)參數(shù)，通常有著一定安全系數(shù)，但工作人員為了能夠確保更加安全，往往會再次加大安全系數(shù)，導(dǎo)致真正進行運用的承載能力以及壓縮模量通過了兩次乃至更多次的降低。近幾年礦區(qū)巖土勘察技術(shù)能力逐漸提升，勘察市場管理機制日益完善，以上問題漸漸得到了有效解決。提供更加精準的承載力和壓縮模量，做好工程現(xiàn)場施工的監(jiān)管工作以確保各種測試方式關(guān)于巖土實際承載能力以及壓縮模量等參數(shù)準確，更加真實地對礦區(qū)巖土物理力學(xué)性質(zhì)進行反映。

5.礦區(qū)巖土工程勘察質(zhì)量問題的解決措施

5.1根據(jù)實際情況實施礦區(qū)巖土工程勘察

工程項目施工過程中，由于工程項目規(guī)模、施工現(xiàn)場環(huán)境等諸多方面的不同，礦區(qū)巖土勘察工作的具體內(nèi)容和要求亦會有所不同。以高層建筑和商業(yè)建筑而言，建筑地基需要勘察更深的深度，施工質(zhì)量要求也會更加嚴格[7]。對水源勘察而言，由于工程項目施工現(xiàn)場地形以及用途等方面因素的影響，在勘察安全系數(shù)和距離等眾多層面也會出現(xiàn)較為明顯的不同。由此可見，開展礦區(qū)巖土工程勘察活動時，應(yīng)結(jié)合施工的實際情況，這樣才能保證勘察結(jié)果更加準確，勘察的安全性與工作效率得到相應(yīng)提高。

5.2重視礦區(qū)巖土工程勘察中數(shù)據(jù)信息的收集

礦區(qū)巖土工程勘察，涉及眾多數(shù)據(jù)信息資料，要想規(guī)避因數(shù)據(jù)遺漏導(dǎo)致勘察結(jié)果的精準性受到影響，在具體實施勘察工作之前，首先針對勘察數(shù)據(jù)信息列出一個清單，根據(jù)清單內(nèi)容收集相關(guān)勘察數(shù)據(jù)信息資料，并對其加以整理。具體勘察中，若是存在勘察數(shù)據(jù)信息和實際勘察不相符的情況，就應(yīng)針對勘察清單在第一時間內(nèi)做出完善，有效規(guī)避由于信息遺漏或是缺失給后續(xù)工作開展造成的影響[8]。同時，針對收集與整理的勘察數(shù)據(jù)信息，需要對其加以分析，以給勘察工作的開展提供更加科學(xué)的指導(dǎo)，確保勘察質(zhì)量。

5.3采用更加先進的勘察技術(shù)

礦區(qū)巖土工程勘察中，勘察質(zhì)量和勘察技術(shù)之間存在著密不可分的關(guān)系。為了能夠獲取更加精準的勘察結(jié)果，需要采用更為先進的勘察技術(shù)，物探技術(shù)、地質(zhì)測繪技術(shù)等常見且先進的礦區(qū)巖土工程勘察技術(shù)。有了這些先進勘察技術(shù)的支持，礦區(qū)巖土工程勘察工作必將得到良好開展。

6.結(jié)語

總而言之，工程施工中巖土勘察占據(jù)十分重要的位置。然而國內(nèi)由于巖土勘察技術(shù)發(fā)展時間相對較短，沒有健全的質(zhì)量管理體系，有關(guān)工作人員不論是理論知識，或是技術(shù)方面依然存在很多不足，因此具有廣闊的發(fā)展空間。相關(guān)從業(yè)人員彼此之間可以進行交流，獲取更多經(jīng)驗，提升專業(yè)能力，尤其對一些新型的勘察設(shè)備及技術(shù)要及時掌握其所涉及的相關(guān)知識，推動國內(nèi)礦區(qū)巖土勘察的發(fā)展與進步。

參考文獻：

[1]吳翊誠.談我國巖土礦產(chǎn)工程勘察技術(shù)現(xiàn)狀及其改進措施[J].江西建材， 2016（01）：236+239.

[2]張慧杰.巖土勘察在巖土工程技術(shù)中的應(yīng)用[J].西部資源， 2018（01）：62-63.

[3]何霖.解析巖土勘察在巖土工程技術(shù)中的發(fā)展方向[J].工程建設(shè)與設(shè)計， 2018（16）：50-51.

[4]段富平.巖土工程勘察技術(shù)的應(yīng)用與技術(shù)管理研究[J].綠色環(huán)保建材， 2018（09）：171-172.

[5]魏以順.巖土勘察在巖土工程技術(shù)中的應(yīng)用[J].化工管理， 2016（04）：150.

[6]高英武.巖土勘察在巖土工程技術(shù)中的發(fā)展研究[J].世界有色金屬， 2016（09）：164-166.

[7]黃昊.基礎(chǔ)地質(zhì)勘查技術(shù)在巖土工程勘查過程中的應(yīng)用研究[J].智能城市， 2020， 6（10）：53-54.

[8]林海娟.基于數(shù)字化的巖土工程勘察探索構(gòu)架[J].智能建筑與智慧城市， 2020（05）：83-84.