巖溶區(qū)勘察中管波探測技術(shù)的應(yīng)用

于亞歡

摘 ?要：巖溶區(qū)勘查技術(shù)的應(yīng)用對于保證巖溶地區(qū)工程建設(shè)質(zhì)量而言意義重大。文章介紹了近年來在這一領(lǐng)域我國所采用的新型勘查技術(shù)，并以其中的管波探測技術(shù)對巖溶區(qū)勘查應(yīng)用為例，從裝置、流程、勘察結(jié)果等方面進行介紹，并結(jié)具體使用情況對該項新型技術(shù)應(yīng)用進行分析。

關(guān)鍵詞：巖溶區(qū);勘查技術(shù);管波探測;應(yīng)用

中圖分類號：TU473.1 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2015）06-0167-02

巖溶是指溶蝕作用之下所形成的地質(zhì)地貌，在我國，巖溶區(qū)分布廣泛，主要集中在西南、中南地區(qū)，總面積占國土總面積的30%以上。在巖溶發(fā)育區(qū)，地下結(jié)構(gòu)中的巖土體比較容易在巖溶作用下發(fā)生變化，從而使土地原有力學(xué)強度改變，影響上層結(jié)構(gòu)建筑，這也是在巖溶區(qū)開展土木工程建設(shè)較困難的原因。巖溶勘察技術(shù)的應(yīng)用可以實現(xiàn)對樁基周邊地質(zhì)環(huán)境的檢測，對保障工程建設(shè)意義重大。

1 ?管波探測技術(shù)的概述

管波探測法屬我國自主研發(fā)的用于巖溶勘察的一項新型技術(shù)，擁有自主產(chǎn)權(quán)，現(xiàn)已投入使用并取得良好效果，使用該項技術(shù)探測物理場時，主要借助“管波”通過鉆孔來勘察地質(zhì)，從中找出溶洞、軟夾層等不良地貌，為建筑工程科學(xué)施工的實現(xiàn)打下良好基礎(chǔ)。該項技術(shù)適合灰?guī)r地區(qū)勘探，主要用于勘察嵌巖樁，以確保其樁基持力層性能良好。依照《巖土工程勘察規(guī)范》規(guī)定，該項技術(shù)在用于施工勘察時，勘探深度需大于5 m且高于3倍樁徑。其具體應(yīng)用原理是利用勘察鉆孔，借助管波的發(fā)射、采集和分析來探明樁位附近的地質(zhì)情況，以保證樁基設(shè)計與施工項目的開展有證可循。

2 ?管波探測技術(shù)在巖溶區(qū)勘察中的應(yīng)用

2.1 ?技術(shù)應(yīng)用情況分析

某公路建設(shè)工程中，主干線共有78個樁位，為勘探施樁地地質(zhì)情況，技術(shù)人員使用了管波探測法對其分別進行樁基勘察，根據(jù)管波探測技術(shù)應(yīng)用原理在樁基處鉆孔探測并分析管波信息。如管波沒有呈現(xiàn)異常，則說明以鉆孔為中心一定范圍內(nèi)無洞;如果管波出現(xiàn)異常，則表明該鉆孔附近有洞，但是應(yīng)注意該項技術(shù)在應(yīng)用時探測范圍適合于孔旁洞穴，現(xiàn)對其具體應(yīng)用情況進行研究。

2.2 ?探測裝置

探測裝示意圖如圖1所示，S、R為裝置中的兩個轉(zhuǎn)換器，安裝時注意需依固定間隔放置。鉆孔中裝有孔液，發(fā)射儀在發(fā)射脈沖信號時，選用同一主頻。在孔洞中，發(fā)射轉(zhuǎn)換器借助震動作用于孔壁和孔液，這一過程中會產(chǎn)生大量管波，借助接收轉(zhuǎn)換器，記錄儀能夠收集并記錄這些波形信號，一次勘察操作便完成。實踐中，通過在同一鉆孔中不斷調(diào)整兩個轉(zhuǎn)換器的位置，或是在不同鉆孔中執(zhí)行同樣的操作，便可以實現(xiàn)對不同深度、不同位置鉆孔的勘查工作。

在同一鉆孔中，通過排列S、R處在不同位置所收集的探測震動記錄，勘察人員可以得到一個時間剖面。通過其進行分析，技術(shù)人員便可以進行洞穴判別，別掌握鉆孔旁位置的軟弱夾層情況。此外，借助改變發(fā)射主頻的辦法重復(fù)上述探測工作能獲得更多時間剖面，且它們都具有不同主頻，技術(shù)人員再利用頻譜分析法依照這些時間剖面便可以掌握不良地質(zhì)體位置，及其與中心鉆空間距離。

2.3 ?管波探測操作流程

該工程在對樁基的實際探測工作中，為避免樁基持力層遭到破壞，決定結(jié)合使用管波與鉆探相結(jié)合的勘察辦法，其具體操作流程如圖2所示。

如圖2所示，在使用管波探測時它對鉆孔的要求同其它探測工作相比有所不同，主要表現(xiàn)在以下兩個方面：一是要管套護臂鉆進;二是要按流程清理鉆孔。前者主要是因為風(fēng)化、溶洞等地質(zhì)情況易導(dǎo)致鉆孔堵塞，后者則是為方便探頭入低而展開的防護工作。

2.4 ?管波探測應(yīng)用結(jié)果

在上述裝置及操作流程的應(yīng)用之下，該工程建設(shè)方對公路主干線的78個樁位進行了勘察工作，雖耗時較長，但為保證工程樁基建設(shè)質(zhì)量奠定了堅實基礎(chǔ)。本文現(xiàn)取其中兩個樁位：A與B，對該工程管波勘探工作的具體應(yīng)用結(jié)果進行介紹和研究。

探測人員分別對兩樁進行鉆孔，隨后在鉆孔完成之后依照圖1裝置設(shè)置辦法對A樁、B樁進行勘察，所得數(shù)據(jù)及結(jié)果如下：

A樁：鉆孔資料顯示，A樁所處位置灰?guī)r面高程-19.31 m，以下基巖完整;在利用管波探測技術(shù)展開勘察之后，得出數(shù)據(jù)高程-19.68～21.35 m之間位置處屬溶巖發(fā)育段，-21.35 m以下基巖完整。

B樁：鉆孔資料顯示，B樁所處位置灰?guī)r面高程-28.83 m。以下基巖完整：在利用管波探測技術(shù)展開勘察后，得出數(shù)據(jù)高程-26.47～29.11 m之間位置屬溶巖發(fā)育段，-29.11 m以下基巖完整。

2.5 ?管波探測結(jié)果驗證

為確保管波探測應(yīng)用有效性，該工程又在A樁、B樁原有鉆孔四周重新鉆孔驗探，每樁4孔，共鉆8孔。每個鉆孔均與原有鉆孔相距70 cm，鉆孔完成后，勘探人員分別對各孔重新勘察，以驗證原有A、B樁探測數(shù)據(jù)結(jié)果是否準(zhǔn)確。由于篇幅限制，本文不對8個鉆孔的具體檢測數(shù)據(jù)值進行詳細(xì)闡述，但通過對數(shù)據(jù)的整合、研究得出以下結(jié)論：

A樁：通過對比分析4個驗證孔的驗證數(shù)據(jù)，得出驗證結(jié)果與原有檢測高程數(shù)據(jù)-19.68～21.35 m基本吻合，誤差約為0.21 m。

B樁：通過對比分析4個驗證孔的驗證數(shù)據(jù)，得出驗證結(jié)果與原有檢測高程數(shù)據(jù)-26.47～29.11 m基本吻合，誤差約為0.09 m。

該次驗證工作說明了管波探測技術(shù)可操作性良好，實際檢測效果也較好，不僅證明了其具備推廣使用的技術(shù)條件，也為本次工程質(zhì)量建設(shè)提供了技術(shù)保障。

3 ?結(jié) ?語

巖溶勘查技術(shù)種類多樣，隨著科技發(fā)展，該項技術(shù)目前仍處在不斷創(chuàng)新。文中以管波探測技術(shù)舉例說明了其技術(shù)使用的情況，希望能為我國勘察事業(yè)貢獻(xiàn)微薄之力。

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