探究復雜地質條件下工程勘察技術的運用

摘 要：在工程建設中，地質條件對工程的規劃、設計、施工和運營等方面都有著重要影響。尤其在復雜地質條件下，工程勘察技術的運用顯得尤為重要。復雜地質條件可能包括不良地質現象、巖土種類多樣、地形地貌復雜等情況，這些因素都增加了工程勘察的難度和不確定性。基于此，探討了復雜地質條件下工程勘察技術的運用，通過分析不同勘察技術的特點和應用范圍，結合具體案例，闡述了在復雜地質條件下如何選擇合適的勘察方法和技術手段。討論技術實施過程中可能遇到的技術難點和對策，以及勘察成果的評價與反饋。研究結果表明，優化工程勘察技術的運用可以提高復雜地質條件下工程的可靠性和安全性。

關鍵詞：復雜地質條件；工程勘察技術；應用；技術難點；對策

中圖分類號：TU195 文獻標識碼：A 文章編號：2096-6903（2024）08-0083-03

0 引言

在各類工程項目建設中，地質條件往往起著決定性的作用。無論是建筑、道路、橋梁還是隧道工程，都需要對工程所在地的地質條件進行深入了解。遇到復雜地質條件時，確保工程的安全與穩定，更是對工程勘察技術的巨大挑戰。任何工程項目的選址、設計和施工都離不開對地質條件的深入了解[1]。

地質條件決定了基礎的穩定性、施工的難易程度以及可能遇到的風險。在理想情況下，工程地質勘察可以為設計提供必要的數據，為施工提供科學的指導，從而確保工程的長期安全和穩定。復雜地質條件包括不良地質現象、特殊巖土體、地下水文異常等[2]。這些條件可能導致基礎的不均勻沉降、滑坡、泥石流等自然災害，增加了工程的風險和不確定性。

1 復雜地質條件概述

在工程項目中，地質條件往往是決定性因素。尤其是在復雜地質條件下，各種地質因素交織在一起，增加了工程的風險和不確定性。為了確保工程的安全與穩定，深入了解這些地質因素至關重要。

1.1 地質構造與地層特征

地質構造決定了巖層的走向、傾斜度和可能的斷層。了解地質構造有助于預測可能的地質災害和評估基礎的穩定性。地層特征包括地層的年代、巖性、厚度以及它們之間的接觸關系。復雜地質條件下的工程地質調查，就要關注地質構造與地層特征。地質構造主要包括褶皺、斷層、節理等，它們決定了地質體的分布、變形和穩定性。地層特征包括地層的年代、巖性、厚度、巖相、成巖作用、風化程度等，這些因素直接影響了工程的地質條件。

1.2 水文地質條件

水文地質條件涉及地下水的埋深、流向、水位變化以及與地表水體的關系。地下水活動可能導致基礎軟化、侵蝕和不穩定，因此，對水文地質條件的了解是工程勘察中不可或缺的一部分，包括地下水的分布、水位變化、水質、水流方向、滲透性等。水文地質條件對工程地質條件的影響主要體現在地下水對巖土體的侵蝕、軟化、潛蝕等方面[3]，以及地下水波動引起的地基沉降、建筑物裂縫等。

1.3 巖土工程特性

巖土的工程特性包括其強度、壓縮性、滲透性等。不同的巖土類型和特性對基礎的承載能力和穩定性有顯著影響。巖土工程特性主要包括巖土的物理性質、力學性質、動力性質等，如密度、濕度、抗壓強度、抗剪強度、壓縮模量、泊松比等。此外，還需考慮巖土中的有機質、鹽分和其他可能影響其工程性質的物質。復雜地質條件下的巖土工程特性往往具有較大的變異性，對工程設計和施工安全具有重要意義。

1.4 地質災害風險

復雜地質條件下，地質災害風險的評估至關重要。地質災害主要包括滑坡、泥石流、巖溶塌陷、地面沉降等。在復雜地質條件下，地質災害發生的可能性增加。工程勘察應評估這些潛在風險，并提出相應的預防和應對措施。地質災害風險評價需要根據地質條件、地形地貌、巖土特性、水文條件等因素綜合分析。

1.5 人類工程活動的影響

如采礦、水庫蓄水、土地利用變化等人類工程活動，都可能對地質條件產生影響，進而影響工程的穩定性和安全性。在工程勘察中，應考慮這些人為因素對地質條件的可能影響。人類工程活動對地質環境產生了一定的影響，如開挖、填筑、隧道施工等。這些活動可能導致地質條件的惡化，如地層變形、巖體破裂、地下水位變化等[4]。

2 工程勘察技術概述

2.1 工程勘察的目的與任務

工程勘察的主要目的是為工程項目提供準確的地質數據，確保設計者能夠根據這些數據選擇合適的施工方法和技術，從而保證工程的順利進行。其任務包括但不限于確定基礎類型、評估地質災害風險、預測施工中的問題以及為施工提供科學指導。查明地質條件，包括地層、巖性、地質構造、斷層、巖溶等，以便為工程設計提供地質依據。評估資源與環境，評估礦產資源、水資源、土地利用等，可確保工程與環境的協調發展。確定工程選址，根據地質、水文、地形等條件，為工程選址提供科學依據。編制工程設計文件，提供地質、地形、水文等方面的基礎數據，為工程設計提供技術支持。預測工程影響，預測工程實施對地質、水文、環境等方面的影響，為工程防護措施提供依據。

2.2 工程勘察的基本方法

工程勘察通常采用以下4種方法：

一是鉆探。鉆探是工程勘察中最直接、最基礎的方法之一。通過鉆孔，可以深入地下獲取巖土樣本，了解其性質和結構。鉆孔還能用于原位測試，如標準貫入試驗、觸探等。

二是原位測試。原位測試是在保持巖土原有位置不變的情況下進行的一系列試驗。這包括標準貫入試驗、觸探、靜力觸探、動力觸探等，通過這些試驗可以獲取巖土的物理和力學性質，如密度、含水量、壓縮性等。

三是地球物理勘探。地球物理勘探是利用巖土的物理性質變化來推斷其內部結構和地質構造的方法。常見的地球物理勘探方法包括電阻率法、電磁波法、地震波法等[5]。

四是水文地質勘察。水文地質勘察是研究地下水的形成、分布、運動規律和化學成分的勘察方法。通過抽水、注水等試驗，了解地下水的埋藏條件、流動規律和化學成分，為工程設計和施工提供必要的水文地質資料。這些方法各有特點，互有補充，可以根據工程的具體情況和要求選擇合適的方法。

2.3 現代工程勘察技術的應用

隨著科技的進步，現代工程勘察技術也得到了迅速發展，這些技術大大提高了工程勘察的效率和準確性。

遙感技術利用衛星或飛機上的傳感器收集地面物體的電磁波信息，然后通過分析這些信息來獲取地面的詳細信息。在工程勘察中，遙感技術可以快速獲取區域地質概況、地形地貌、地物特征等重要信息，有助于快速準確地判斷地質條件和制定勘察方案。

地理信息系統（GIS）是一個用于存儲、查詢、分析和可視化地理數據的系統。通過將勘察數據與地理信息相結合，GIS可以實現數據的可視化與分析，幫助工程師更好地理解地質條件和工程環境。GIS還可以用于災害預警、環境評估等方面。

非接觸式檢測技術如雷達、超聲波等，通過電磁波或聲波的傳播特性來探測地下物體的位置、形狀和性質。這些技術可以用于探測地下空洞、裂縫、巖石破碎帶等不良地質現象，為工程設計和施工提供更加詳細和準確的信息[6]。通過數值分析方法如有限元、離散元等，建立數學模型來模擬巖土體的力學行為和變形規律。

2.4 數據采集與分析流程

工程勘察數據采集與分析流程主要包括以下5個步驟：①數據采集。通過各種勘察方法收集地形、地質、水文等基礎資料。②數據處理。對采集到的數據進行整理、校驗、歸一化等處理，以便后續分析。③數據分析。利用地質理論、數學模型、計算機技術等手段，對處理后的數據進行分析，揭示地質規律、預測地質風險。④成果編制。將分析結果編制為工程勘察報告，為工程建設提供設計依據和安全保障。⑤數據管理。將勘察過程中積累的數據和成果進行歸檔、整理，以便日后查詢和利用。

3 復雜地質條件下工程勘察技術的應用

3.1 復雜地質條件的勘察策略

在復雜地質條件下，工程勘察的挑戰更大，需要采取特殊的策略和技術手段。第一，綜合勘察。結合多種勘察方法，如鉆探、原位測試、地球物理勘探等，以便更全面地了解地質條件。第二，強化水文地質勘察。在復雜地質條件下，地下水的活動對工程影響較大，應加強對其埋藏條件、流動規律的研究。第三，考慮人類工程活動的影響。對近期的采礦、水庫蓄水等活動進行調查，分析其對地質條件的可能影響。第四，災害風險評估。在勘察過程中，對可能的地質災害進行評估，并提出相應的預防和應對措施。第五，動態勘察。對于一些大型或重要的工程，可以考慮進行動態勘察，即施工期間持續進行地質勘察，以便及時發現和處理問題。

3.2 巖土工程案例項目的勘察實踐

通過具體案例分析，可以更深入地了解復雜地質條件下工程勘察技術的應用。某山區高速公路勘察，該地區地形復雜，存在大量的滑坡、泥石流等地質災害風險。巖土種類多樣，巖層傾角較大，且有多處斷層。結合鉆探、原位測試和地球物理勘探方法進行勘察。特別關注斷層、滑坡和泥石流區域，進行詳細勘察。

技術難點包括：如何在復雜地形中布置鉆孔，如何準確測量斷層的具體位置和性質，對策包括：利用遙感技術進行初步地形分析，使用精密的測量儀器進行斷層勘察。經過綜合分析，得出該地區地質條件極差，存在高風險。建議對路線進行重新設計，并采取嚴格的防災措施。

3.3 技術難點與對策

在復雜地質條件下進行工程勘察時，由于地質條件復雜，可能難以獲取準確和全面的勘察數據。大量數據的處理、分析和解釋需要高水平的專業知識和技能在某些情況下，可能難以準確預測地質災害的發生。某些先進的勘察技術可能難以在復雜地質條件下實施。

應對勘察人員進行專業培訓，提高他們的技術水平和經驗。積極引入和研發更先進的工程勘察技術，提高數據采集和處理的能力。與其他機構或專家合作，共享經驗和資源，提高勘察的準確性和可靠性。根據工程要求和地質條件，制定合理的勘察方案，確保數據的準確性和完整性。在勘察過程中和結束后，建立有效地反饋機制，及時調整和完善勘察方案和技術手段。

4 技術發展趨勢與展望

4.1 新技術與方法的不斷出現

隨著科學技術的不斷進步，復雜地質條件下工程勘察新技術與方法不斷涌現。以下是一些新興的技術和方法：第一，地球物理勘探技術。其包括電磁法、電阻率法、聲波法等，這些技術在復雜地質條件下具有較高的識別能力和準確性。第二，鉆孔成像技術。即通過鉆孔攝像、電阻率成像、聲波成像等方法，實時觀察鉆孔內部地質情況，提高勘察精度。第三，巖土工程測試技術。包括巖體蠕變試驗、巖土力學試驗、巖土工程檢測等，其可為復雜地質條件下工程設計與施工提供依據。第四，地理信息系統（GIS）與遙感技術。在工程勘察中，GIS與遙感技術可用于地質數據采集、處理、分析與展示，提高勘察效率。

4.2 人工智能與大數據廣泛應用

智能數據分析通過大數據挖掘與分析，為工程勘察提供更為精確的預測與評估。人工智能輔助決策利用機器學習、深度學習等技術，實現工程勘察數據的自動分類、識別與解釋。智能監測與診斷利用傳感器與數據采集設備，實現工程現場實時監測，通過人工智能技術對數據進行分析與診斷。建筑信息模型（BIM）在工程勘察中的應用，有助于實現工程全生命周期的一體化管理。

4.3 開展國際合作與交流必不可少

通過引進國外先進技術、管理經驗以及開展國際學術交流，可以提高我國工程勘察技術水平。引進國外先進的工程勘察技術、設備及軟件，提升國內勘察技術水平。加強與國際知名院校及研究機構的合作，培養高素質的工程勘察人才。積極參與國際會議、論壇等活動，交流學術成果與經驗，提高國內勘察技術的國際影響力。

4.4 在可持續發展方面前景廣闊

隨著全球氣候變化和資源枯竭，可持續發展的理念在工程勘察領域愈發重要。在復雜地質條件下，實現資源的高效利用、減少環境污染和生態破壞，成為工程勘察領域亟待解決的問題。工程勘察技術在可持續發展方面具有廣泛的應用前景，如綠色勘察、生態修復、廢棄物處理等。通過技術創新，實現工程勘察領域的綠色轉型。在面對這些發展趨勢時，工程勘察行業應加強技術創新、培養高素質人才、提高國際競爭力，以適應復雜地質條件下工程勘察的需求。

5 結束語

在復雜地質條件下進行工程勘察時，應充分考慮地質條件的特殊性，選擇合適的勘察方法和技術手段。加強技術培訓和實踐經驗交流，提高勘察人員的綜合素質和技術水平。建立有效的反饋機制，對勘察成果進行評價和修正，確保工程的安全性和可靠性。隨著科技的不斷進步和應用領域的拓展，工程勘察技術將不斷發展和完善，為工程建設提供更加全面和準確的地質信息和技術支持。

參考文獻

[1] 王培星.探究復雜地質條件下巖土工程勘察技術的運用[J].中國住宅設施，2023（11）：49-51.

[2] 黃輝雄.復雜地質條件下巖土工程勘察設計和施工的質量控制因素分析[J].西部探礦工程，2023，35（10）：1-3.

[3] 趙碩，余永康.復雜地質條件下城市隧道工程勘察方法及綜合應用[J].科學技術創新，2023（11）：155-158.

[4] 岳小飛.復雜地質條件下巖土工程勘察技術的運用[J].有色金屬設計，2022，49（3）：117-120.

[5] 黃星.復雜地質條件下山區公路工程勘察實踐[J].山西建筑，2022，48（5）：54-57+60.

[6] 趙羽，曹啟增，王少雷.復雜地形地質條件下巖土工程勘察技術分析[J].建材發展導向，2021，19（12）：54-55.