對巖土工程勘察中綜合勘察技術(shù)的運用探討

郭利君

摘 要 建筑施工的最基本前提是對巖土工程進(jìn)行勘察，其勘察結(jié)果對建筑整體質(zhì)量有著直接的影響。文章介紹了綜合勘察技術(shù)的應(yīng)用背景和技術(shù)原理;探究了一些勘察技術(shù)的相關(guān)問題和綜合勘察技術(shù)的優(yōu)越性;進(jìn)一步運用實際案例分析了巖土工程勘察中綜合勘察技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)越性，提高了綜合勘察技術(shù)的應(yīng)用水平，為以后巖土工程勘察工作的有效開展奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 巖土工程;綜合勘察技術(shù);橫波反射;高密度電阻率;多瞬態(tài)面波

引言

巖土勘察工程的前期工作會影響到后期建筑的質(zhì)量，對建筑周圍和施工場地進(jìn)行地貌等數(shù)據(jù)測算尤為重要。隨著我國城市化進(jìn)程的發(fā)展，社會對建筑質(zhì)量的要求也越來越高，建筑行業(yè)的發(fā)展勢頭越來越猛，想要保障建筑環(huán)境的安全，需要加強巖土工程勘察綜合技術(shù)的使用。巖土工程勘察綜合技術(shù)的使用可以減少施工風(fēng)險，提高施工效率和質(zhì)量[1]。

1綜合勘察技術(shù)

（1）綜合勘察技術(shù)的應(yīng)用背景。綜合勘察技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)依據(jù)是單一勘察技術(shù)，單一的勘察方法屬于傳統(tǒng)勘察，在實際運用中解決遇到的復(fù)雜問題比較困難。為了解決傳統(tǒng)勘察技術(shù)的不足，提高工程勘察的有效性和科學(xué)性，在傳統(tǒng)勘察技術(shù)的基礎(chǔ)上將單一勘察法綜合起來，有針對性性的運用到不同的環(huán)境中進(jìn)行勘察，以達(dá)到預(yù)期效果。

（2）綜合勘察的技術(shù)原理。綜合勘察技術(shù)是在大地電場巖性檢測技術(shù)、高密度電阻率技術(shù)、多道瞬態(tài)面波技術(shù)和橫波反射技術(shù)等技術(shù)基礎(chǔ)上建立的，具有很多基本原理，而且對各種技術(shù)進(jìn)行了綜合運用，每個單一的勘察法都具有各自的技術(shù)原理，促使每個技術(shù)發(fā)揮自身的最大效用。

（3）綜合勘察技術(shù)的優(yōu)越性。綜合勘察技術(shù)具有許多優(yōu)越性：①具有良好的靈活性，在實地勘察過程中，多項操作可以由一個專業(yè)人員單獨完成;②體積小、重量輕、易攜帶;③具有高度保護環(huán)境的作用，綜合勘察技術(shù)在實際操作過程中對周圍自然環(huán)境破壞很小[2]，而且在操作過程中不會產(chǎn)生噪音和廢棄物。

2巖土工程勘察中綜合勘察技術(shù)的應(yīng)用

2.1 橫波反射勘察技術(shù)的應(yīng)用

橫波反射勘察技術(shù)在巖土工程綜合勘察技術(shù)實際應(yīng)用的時候發(fā)揮出了一定的勘察工作價值。橫波法地震勘探可分為轉(zhuǎn)換波法及水平偏振橫波反射法兩種。轉(zhuǎn)換波法無須特殊裝置，勘探深度較大，但縱波入射路徑與轉(zhuǎn)換后的垂直偏振橫波的反射路徑不對稱，數(shù)據(jù)處理比較困難。水平偏振橫波反射法的資料處理和解釋方法與縱波法相同，且比較簡單，得以廣泛采用。橫波法勘探一般即專指水平偏振橫波反射法勘探。橫波反射勘察技術(shù)主要是利用橫波傳播速度（橫波在不同介質(zhì)中傳播速度不同的原理）開展相關(guān)的巖土工程勘察工作。如表1為不同類型巖石的波速。

橫波反射勘察技術(shù)可以根據(jù)地下介質(zhì)存在的波阻抗差的原理（地下介質(zhì)中有地震波不斷傳播時，會產(chǎn)生反射，如果遇到明顯的波阻抗差，信號會經(jīng)地面進(jìn)行記錄，從而通過計算和分析來判斷地層結(jié)構(gòu)）。該方法的速度始終不變，也不受轉(zhuǎn)換波的影響，相對于縱波反射，具有很高的垂向分辨率，不同類型的巖石波速不同，如表1所示。

將橫波發(fā)射器放到實際地貌勘察的區(qū)域，根據(jù)質(zhì)地不同反饋的波長和波頻也不相同，從而進(jìn)行有規(guī)律的橫波發(fā)射，通過不同質(zhì)地反饋的橫波進(jìn)行有效收集并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。通過對記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行相位、頻率、波長、振幅和速度等研究分析，來判斷地質(zhì)結(jié)構(gòu)[3]。

在進(jìn)行勘察作業(yè)時，如果遇到凹陷的地域（地下河、地下涵洞等），需要處理好空氣傳播的距離與時間，否則會影響勘察數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。而橫波反射勘察技術(shù)具有良好的抗凹陷能力，橫波空間在凹陷地域進(jìn)行勘察時，分辨率更加準(zhǔn)確，可以保障巖土工程勘察的質(zhì)量。

2.2 高密度電阻率勘察技術(shù)的應(yīng)用

電阻功率勘察技術(shù)可以應(yīng)用到更多的區(qū)域進(jìn)行巖土勘察工作，因其技術(shù)具有優(yōu)良性。該方法是進(jìn)行淺部地質(zhì)分析的重要方法，采用陣列電極布置和程控自動測量技術(shù)，通過對實測的視電阻資料進(jìn)行電阻率反演，最終獲得所需檢測地點介質(zhì)電性結(jié)構(gòu)的勘察技術(shù)。該技術(shù)主要應(yīng)用場景包括：金屬礦產(chǎn)、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、探測斷層、考古、洞穴探測等地質(zhì)研究。高密度電阻率勘察技術(shù)是傳統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，在傳統(tǒng)電法勘察技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改良后的新技術(shù)。其計算出巖土地質(zhì)具體結(jié)構(gòu)的過程是：根據(jù)巖土地質(zhì)地貌的介質(zhì)差異性，按照不同物質(zhì)的電阻率數(shù)值不同進(jìn)行分析，通過檢測電阻率的變化，在勘查區(qū)施加電流，進(jìn)而分析計算出巖土地質(zhì)的具體結(jié)構(gòu)[4]。將電極設(shè)在相同或不同鉆孔中實施測量（如圖1所示），即為跨孔高密度電法。

在實際應(yīng)用中，為了提高工作效率可以應(yīng)用高密度電阻率勘察，可以有效地改變地下自燃電流狀態(tài)，利用電極向地質(zhì)下輸出相關(guān)檢測電流，對地質(zhì)反饋的電流電阻率可以進(jìn)行有效的收集。這一工作的前提是做好工作人員的安全防護工作。采取這種工作模式，可以準(zhǔn)確計算出巖土地質(zhì)的具體信息結(jié)構(gòu)，可以自動化數(shù)據(jù)采集，進(jìn)而提高工作效率和工作質(zhì)量。

2.3 多瞬態(tài)面波勘察技術(shù)的應(yīng)用

主流的勘察技術(shù)之一就是多瞬態(tài)面波技術(shù)，該技術(shù)可以提高勘察工作的效率與質(zhì)量，可以對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速處理。多瞬態(tài)面波勘察技術(shù)通過對不同數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出具體的地址結(jié)構(gòu)信息。隨著多瞬態(tài)面波勘察技術(shù)應(yīng)用逐漸成熟，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于探查覆蓋層厚度和地質(zhì)分層勘察、基巖的垂直風(fēng)化分帶勘察、淺埋隧道的巖土勘察、路基壓實度檢測、滑坡與邊坡勘察、堤壩隱患檢測等多種領(lǐng)域。

使波面在不同介質(zhì)的表面不斷傳播是多瞬態(tài)面波勘察技術(shù)的工作原理，而且不同介質(zhì)的傳播速度也不相同。多瞬態(tài)面波勘察巖土地質(zhì)時，需要對巖土地質(zhì)產(chǎn)生一個瞬間的外部沖擊載荷，載荷的能量會以震源的形式，對周邊巖石結(jié)構(gòu)發(fā)出面波，巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)的脈沖載荷會在面波的影響下出現(xiàn)較大的波動，波動會產(chǎn)生數(shù)據(jù)流，而這些數(shù)據(jù)流就是計算模擬巖土地質(zhì)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)來源。想要提高勘察工作的準(zhǔn)確性和可靠性，可以利用傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，還可以根據(jù)收集的面波數(shù)據(jù)進(jìn)行波長和頻率的分析。圖2為多道瞬態(tài)面波法工作示意圖。

本次多瞬態(tài)面波勘察技術(shù)的應(yīng)用選用垂直地震檢波器與Sws-6 surface wave meter，激發(fā)使用重錘法。根據(jù)檢測結(jié)果可以看出，速度層有西向東層逐漸變厚變大。根據(jù)孔鉆資料顯示，速度較高的層面主要是細(xì)中砂夾礫層和粉質(zhì)黏土層;速度較低的層面是淤泥質(zhì)土層、淤泥土夾砂層、表層雜填土和細(xì)中砂層。鉆孔資料基本與測線上速度層發(fā)生的變化相吻合，但是，本次探測的深度為40米，從探測深度上講，勘探重點在于持力層，所以該方法并不完全適用。

在應(yīng)用多瞬態(tài)面波測量技術(shù)時，巖土的介質(zhì)構(gòu)造決定了勘察方案。在進(jìn)行特殊巖石地質(zhì)勘察時，如果方案選擇不夠準(zhǔn)確會嚴(yán)重影響勘察的最終結(jié)構(gòu)。對巖土進(jìn)行具體勘察作業(yè)時，工作人員需要研究分析頻散曲線的函數(shù)變化規(guī)律，找出相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，可以提高巖土勘察工作的安全性，為巖土勘察工作的質(zhì)量提供保障，同時還可以提高勘察效率。

3綜合勘察技術(shù)實際應(yīng)用案例

3.1 測區(qū)基本情況

本次探測的目的是想要查明測區(qū)內(nèi)基巖構(gòu)造及其變化特征，以及地址作用中的不良工程，為后續(xù)勘探孔的分布提供信息。

本次工程針對一小山丘的斜坡面三個臺階進(jìn)行了綜合勘察，第一層是山頂，第二層比第一層低2.8m，第三層在山丘底部。外測區(qū)有一個深度3m左右的積水潭，測區(qū)最上層為建筑廢物，表層是黏土層、卵石層和風(fēng)化殼，地層結(jié)構(gòu)差異較大。

3.2 測區(qū)具體工作安排

根據(jù)實際情況，全面考察測區(qū)，合理制定本次綜合物探的內(nèi)容。其中淺層地震測線7條，探地雷達(dá)測線15條，高密度電法測線9條。

3.3 綜合物探具體測試數(shù)據(jù)處理

（1）高密度電法數(shù)據(jù)處理

在實際勘察過程中，要有效地剔除各種原因?qū)е碌膲狞c并進(jìn)行改正，同時在數(shù)據(jù)處理中也需要剔除壞點。

想要建立地形模型，需要在反演前加入數(shù)據(jù)，以保證反演結(jié)果更加接近地形實際情況。一般采用最小二乘反演法或者佐迪反演法來進(jìn)行反演計算，其中應(yīng)用比較廣泛的是最小二乘法，其快速高效，操作簡單[5]。

3.4 淺震反射波法數(shù)據(jù)處理

對數(shù)據(jù)進(jìn)行初級處理，去除非正常道和壞道，形成新的有效炮文件序列。

面波和高頻隨機干擾波會影響野外測區(qū)，需要提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，降低影響因素的感染作用，就需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理。

3.5 探地雷達(dá)數(shù)據(jù)處理

根據(jù)實際情況選擇天線頻率，實驗探測選取的組合天線為80兆赫。在數(shù)據(jù)處理上選擇拉單5.0進(jìn)行里程歸一、偏移位、濾波等操作。

4結(jié)束語

巖土工程勘察就是對建筑周圍和施工場地進(jìn)行地貌等數(shù)據(jù)測算，是建筑施工的前提。綜合勘察技術(shù)在具體的勘察過程中具有良好的優(yōu)勢性，在操作中需要保障檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性合格科學(xué)性，需要工作人員根據(jù)實際情況選擇對應(yīng)的檢測技術(shù)。要對各種檢測技術(shù)進(jìn)行掌握，充分發(fā)揮綜合勘察技術(shù)的獨特優(yōu)勢，并根據(jù)實際情況做有效的測量，保證各項檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和有效性，為后期建筑提供更加準(zhǔn)確的科學(xué)數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 張和平.綜合勘察技術(shù)在巖土工程勘察中的應(yīng)用[J].世界有色金屬，2018（5）：255-256.

[2] 張玉一.綜合勘察技術(shù)在巖土勘察中的有效應(yīng)用[J].世界有色金屬，2019（23）：176-177.

[3] 楊亮，康星.勘察技術(shù)在巖土工程勘察中的應(yīng)用[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2020（2）：25-26.

[4] 余婷.綜合勘察技術(shù)在巖土工程勘察中的應(yīng)用分析[J].西部資源，

2019（6）：117-118.

[5] 余春文.巖土工程勘察中綜合勘察技術(shù)的應(yīng)用[J].工程技術(shù)研究，

2019（17）：95-96.