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(duì)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(zhǔn)確，針對(duì)實(shí)際勘察工作的每一環(huán)節(jié)實(shí)施嚴(yán)加監(jiān)管與控制，根據(jù)當(dāng)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(shí)施的正常推進(jìn)提供有力保障。然而現(xiàn)今巖土工程勘察工作中，因?yàn)槭艿礁鞣矫嬉蛩氐闹萍s，導(dǎo)致勘察數(shù)據(jù)信息準(zhǔn)確性明顯不足，巖土工程勘察質(zhì)量有待進(jìn)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(cè)深與電剖面法兩個(gè)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(diǎn)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(chǎng)，監(jiān)控地下傳導(dǎo)電流的實(shí)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(jìn)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(shì)，無須實(shí)施鉆孔操作，計(jì)算過程較為簡(jiǎn)便，同時(shí)運(yùn)用范圍較廣。利用該種勘察技術(shù)對(duì)巖土性質(zhì)做出判斷，主要是應(yīng)用了波擴(kuò)散及其巖土物理性質(zhì)計(jì)算出關(guān)于巖土力學(xué)評(píng)價(jià)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(shí)踐得知，介質(zhì)波實(shí)際運(yùn)用的不同可以獲取各種不同的阻抗差異。換言之，反射波進(jìn)入地下后會(huì)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(duì)波幅進(jìn)行分析與計(jì)算，更加精準(zhǔn)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(duì)這些變化予以分析可以更加準(zhǔn)確地判斷巖土的實(shí)際性質(zhì)。相較于其他技術(shù)而言，該項(xiàng)技術(shù)具有多方面優(yōu)勢(shì)，如具有更短的波長(zhǎng)以及更高的分辨率等，在不同的介質(zhì)中傳播并不會(huì)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(dá)檢測(cè)技術(shù)。針對(duì)淺層巖土的探測(cè)，探地雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)具備較為顯著的優(yōu)勢(shì)，該項(xiàng)技術(shù)采用高頻脈沖電磁波針對(duì)礦區(qū)地質(zhì)情況實(shí)施檢測(cè)，可以精確地顯示地下介質(zhì)的層次和實(shí)際分布情況。該項(xiàng)技術(shù)具有多方面特點(diǎn)，如不會(huì)產(chǎn)生破壞，不會(huì)產(chǎn)生污染，勘察精準(zhǔn)程度高等。針對(duì)相關(guān)技術(shù)的要求偏低，操作流程相對(duì)簡(jiǎn)單，且實(shí)用性很高。第二，CT檢測(cè)技術(shù)。該種勘察技術(shù)實(shí)際發(fā)展時(shí)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(duì)其加以檢測(cè)，實(shí)施成像分析，合理應(yīng)用地震波的激發(fā)點(diǎn)和接受點(diǎn)實(shí)施綜合分析。并可以結(jié)合地震波波形的實(shí)際變化情況隨時(shí)進(jìn)行監(jiān)控與分析，同時(shí)兼具實(shí)時(shí)性和精準(zhǔn)性的特點(diǎn)。第三，TSP檢測(cè)技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)利用軟件和硬件相融合實(shí)施檢測(cè)。通常采用深度偏移的成像方式實(shí)施測(cè)量，具備極高的精準(zhǔn)性，對(duì)外界環(huán)境具有較強(qiáng)的抗干擾能力，可以對(duì)距離相對(duì)較遠(yuǎn)的地方實(shí)施勘察，同時(shí)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(xiàng)技術(shù)通常利用數(shù)據(jù)信息的對(duì)比和分析，合理地將實(shí)際礦區(qū)巖土勘察中偏差相對(duì)較大的數(shù)據(jù)信息篩選出來，提升了勘察的精準(zhǔn)程度。該項(xiàng)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(cè)繪

針對(duì)金屬礦區(qū)具體地質(zhì)測(cè)繪的范圍，一方面需要結(jié)合工程項(xiàng)目的實(shí)際占地面積，擴(kuò)大相應(yīng)比例[2]。另一方面，也應(yīng)根據(jù)工程項(xiàng)目的實(shí)際特點(diǎn)、巖土地基的基本要求以及設(shè)計(jì)中的要求做出劃定。相較于初期設(shè)計(jì)而言，可研階段的實(shí)際測(cè)繪范圍較大，比例尺較小，但后期的工程項(xiàng)目施工圖設(shè)計(jì)時(shí)期，測(cè)繪范圍通常都是在工程施工現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)相對(duì)較小的范圍中，而比例尺較大。具體研究?jī)?nèi)容包含如下幾個(gè)方面：

（1）區(qū)域內(nèi)工程地質(zhì)構(gòu)造。工程現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)，特別是存在區(qū)域斷裂帶的地方要針對(duì)工程項(xiàng)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(jìn)行分析；巖溶實(shí)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(diǎn)。利用區(qū)域衛(wèi)星圖能夠針對(duì)區(qū)域整體、地表水文網(wǎng)的實(shí)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(jìn)行表示。

（3）巖溶地下水。探尋地下水的動(dòng)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(duì)地下水水質(zhì)、水位以及具體流向?qū)嵤╅L(zhǎng)時(shí)間的觀測(cè)[3]。地下水在巖土空隙中流動(dòng)速度相對(duì)較慢產(chǎn)生的沖刷力偏小。

3.2工程地質(zhì)鉆探

工程項(xiàng)目實(shí)施地質(zhì)鉆探主要是為了查探施工現(xiàn)場(chǎng)地下基巖實(shí)際狀況，巖溶的具體位置分布以及發(fā)育情況等。實(shí)施地質(zhì)鉆探時(shí)，針對(duì)偏大的溶洞區(qū)域，容易出現(xiàn)卡鉆、掉鉆的情況，對(duì)工程鉆探過程做好相應(yīng)記錄，以如實(shí)反映實(shí)際的鉆探過程。利用相關(guān)測(cè)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(duì)地下巖溶的實(shí)際情況進(jìn)行驗(yàn)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(diǎn)關(guān)注如下兩個(gè)方面：首先，針對(duì)地質(zhì)勘查點(diǎn)，不但要保證布點(diǎn)密度符合巖土勘探相關(guān)規(guī)范，針對(duì)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(shí)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(dòng)較為強(qiáng)烈的區(qū)域及其實(shí)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(yán)格按照工程項(xiàng)目建設(shè)規(guī)定的實(shí)際要求執(zhí)行，同時(shí)需要對(duì)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(jì)規(guī)范確定溶洞鉆探深度，通常情況下，針對(duì)完整基巖，需要進(jìn)入3m～5m，或是基礎(chǔ)寬度的三倍[4]。對(duì)于那些比較重要或是運(yùn)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(duì)金屬礦區(qū)的熔巖場(chǎng)實(shí)施地球物理勘測(cè)，通?？梢詰?yīng)用高精度磁法、聲波透視、地質(zhì)雷達(dá)等方式進(jìn)行勘探。若是一種物探方式無法達(dá)到相關(guān)技術(shù)要求，需要結(jié)合物探裝置的特點(diǎn)及精度，可以同時(shí)使用多種物探方法，這樣便可以獲取更加良好的探測(cè)效果[5]。實(shí)際應(yīng)用中，需要注意每一種物探方法的實(shí)際應(yīng)用條件，工程項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)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(diǎn)以及工程造價(jià)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(chǎng)，選取壓縮模量的平均值與最大值所計(jì)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(xì)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(dāng)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(jià)，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(cè)試方式之外，很多工程施工單位逐漸開始運(yùn)用袖珍微型貫入儀[6]。為了符合相關(guān)規(guī)定的實(shí)際需要，針對(duì)同樣的勘察現(xiàn)場(chǎng)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(huì)有所不同，這些不同除機(jī)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(duì)那些可以查詢到真正原因不夠準(zhǔn)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(yùn)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(duì)接近、符合實(shí)際情況或是在實(shí)際中已經(jīng)運(yùn)用較為普遍的數(shù)據(jù)。國(guó)內(nèi)有一些關(guān)于地基基礎(chǔ)相關(guān)設(shè)計(jì)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(chǎng)的真實(shí)狀況實(shí)施對(duì)應(yīng)的規(guī)范，確保工程地質(zhì)狀況的評(píng)估更為真實(shí)且可靠。那種追求安全，有意降低選取相對(duì)較小的承載能力與壓縮模量的方式是不夠嚴(yán)謹(jǐn)?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(huì)再次加大安全系數(shù)，導(dǎo)致真正進(jìn)行運(yùn)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(chǎng)管理機(jī)制日益完善，以上問題漸漸得到了有效解決。提供更加精準(zhǔn)的承載力和壓縮模量，做好工程現(xiàn)場(chǎng)施工的監(jiān)管工作以確保各種測(cè)試方式關(guān)于巖土實(shí)際承載能力以及壓縮模量等參數(shù)準(zhǔn)確，更加真實(shí)地對(duì)礦區(qū)巖土物理力學(xué)性質(zhì)進(jìn)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(shí)際情況實(shí)施礦區(qū)巖土工程勘察

工程項(xiàng)目施工過程中，由于工程項(xiàng)目規(guī)模、施工現(xiàn)場(chǎng)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(huì)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(huì)更加嚴(yán)格[7]。對(duì)水源勘察而言，由于工程項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)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(huì)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(dòng)時(shí)，應(yīng)結(jié)合施工的實(shí)際情況，這樣才能保證勘察結(jié)果更加準(zhǔn)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(zhǔn)性受到影響，在具體實(shí)施勘察工作之前，首先針對(duì)勘察數(shù)據(jù)信息列出一個(gè)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(duì)其加以整理。具體勘察中，若是存在勘察數(shù)據(jù)信息和實(shí)際勘察不相符的情況，就應(yīng)針對(duì)勘察清單在第一時(shí)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(shí)，針對(duì)收集與整理的勘察數(shù)據(jù)信息，需要對(duì)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(jìn)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(zhǔn)的勘察結(jié)果，需要采用更為先進(jìn)的勘察技術(shù)，物探技術(shù)、地質(zhì)測(cè)繪技術(shù)等常見且先進(jìn)的礦區(qū)巖土工程勘察技術(shù)。有了這些先進(jìn)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(guó)內(nèi)由于巖土勘察技術(shù)發(fā)展時(shí)間相對(duì)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(shí)，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(jìn)行交流，獲取更多經(jīng)驗(yàn)，提升專業(yè)能力，尤其對(duì)一些新型的勘察設(shè)備及技術(shù)要及時(shí)掌握其所涉及的相關(guān)知識(shí)，推動(dòng)國(guó)內(nèi)礦區(qū)巖土勘察的發(fā)展與進(jìn)步。

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