巖土工程施工中勘察技術(shù)的應(yīng)用解析

尋晚祥

（中國冶金地質(zhì)總局湖南地質(zhì)勘查院 湖南長沙 410000）

巖土工程施工中勘察技術(shù)的應(yīng)用解析

尋晚祥

（中國冶金地質(zhì)總局湖南地質(zhì)勘查院 湖南長沙 410000）

巖土勘察在巖土工程技術(shù)中占據(jù)關(guān)鍵地位，旨在為巖土工程整體規(guī)劃設(shè)計(jì)與施工，提供保障和支持。巖土勘察技術(shù)的成熟能夠促進(jìn)巖土工程的發(fā)展，本文探討了巖土工程的施工過程中，所使用的勘察技術(shù)及其實(shí)際應(yīng)用，以供參考。

巖土工程；勘察；技術(shù)；應(yīng)用

1 引言

巖土工程中，勘察工作的開展是基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，該項(xiàng)工作的開展，能夠?yàn)橄嚓P(guān)工程的施工，提供重要的參考資料，進(jìn)而為今后的順利施工提供保障。因此，在巖土工程的施工中，必須注意需充分重視勘察工作以及勘察技術(shù)的合理應(yīng)用，以國家的相關(guān)法律法規(guī)，從根本上改善巖土工程的施工質(zhì)量。

2 巖土工程勘察

2.1 巖土工程勘察概述

所謂巖土工程的勘察工作，是以相關(guān)地質(zhì)學(xué)知識為基礎(chǔ)，通過合理運(yùn)用現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)，針對建筑工程項(xiàng)目的建設(shè)實(shí)地情況進(jìn)行勘察和調(diào)研，為工程的后期設(shè)計(jì)與建設(shè)，提供較為準(zhǔn)確的地質(zhì)條件等方面的參考數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)經(jīng)過勘察工作獲得，由相關(guān)的分析人員進(jìn)行分析與核實(shí)，進(jìn)而成為工程建設(shè)的重要理論依據(jù)。

巖土工程實(shí)施勘察工作的內(nèi)容，包括原位測試、取樣、鉆探以及室內(nèi)試驗(yàn)等，在勘察過程中，必須注意嚴(yán)格按照既定的程序進(jìn)行，根據(jù)建筑區(qū)域內(nèi)實(shí)際的地質(zhì)條件與樣貌特征，決定勘察的技術(shù)手段與測繪方式；另外，根據(jù)實(shí)際情況，可以提前編制勘察方案，結(jié)合工程的需要，選擇最佳方案；最后，還應(yīng)當(dāng)注意積極收集建筑區(qū)域內(nèi)相關(guān)資料，如地質(zhì)資料、氣候因素等，經(jīng)過嚴(yán)密的討論后進(jìn)行施工。

2.2 巖土工程勘察的作用

無論是學(xué)習(xí)還是筑房子搭橋梁，基礎(chǔ)建設(shè)都極為重要，地基不穩(wěn)，再高的房子再長的橋梁最終也會倒塌，而巖土工程勘察作為工程建設(shè)的基礎(chǔ)，其重要性不言而喻。通過巖土工程勘察，建筑設(shè)計(jì)師們擁有了一份準(zhǔn)確的實(shí)際地質(zhì)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)，在完成建筑設(shè)計(jì)圖稿的時候便可以避開地質(zhì)結(jié)構(gòu)對建筑的影響，同時也可以利用這些實(shí)際數(shù)據(jù)來制作出一份更為牢固和具有經(jīng)濟(jì)效益的建筑圖稿。

（1）巖土工程勘察報告可以讓施工人員更加了解施工過程，建筑設(shè)計(jì)師們在設(shè)計(jì)建筑圖時是以勘察報告數(shù)據(jù)為依據(jù)，施工人員只有認(rèn)真研讀了巖土工程勘察報告，才能明白設(shè)計(jì)者的意圖，并知道工作內(nèi)容和注意事項(xiàng)。

（2）能夠?yàn)槭┕D稿提供一個數(shù)據(jù)依據(jù)。巖土工程勘察主要是對建筑地點(diǎn)的地質(zhì)情況和結(jié)構(gòu)進(jìn)行勘察，然后根據(jù)探查得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行推算分析，最后設(shè)計(jì)者們才能根據(jù)這些實(shí)際數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)出合理的力學(xué)結(jié)構(gòu)，完成初步的施工圖稿，使得施工誤差風(fēng)險減小。

3 巖土勘察在巖土工程技術(shù)與應(yīng)用

3.1 淺層分辨反射波技術(shù)

相關(guān)研究表明，不同的介質(zhì)波存在不同的阻抗差異度，因此，當(dāng)反射波進(jìn)入地下介質(zhì)面后，會出現(xiàn)顯著變化，尤其是在遇到強(qiáng)度相對較大的介質(zhì)時，反射波的振幅將會大大降低，結(jié)合相關(guān)資料，對波幅進(jìn)行分析和計(jì)算，可以確定各個標(biāo)準(zhǔn)反射層的層次。在向下傳播時，波會存在相應(yīng)的層次分解，從而產(chǎn)生反射，反射波可以被專業(yè)的勘察儀器接受和記錄。在經(jīng)過不同的介質(zhì)時，反射波的傳播路徑、波形以及強(qiáng)度都會出現(xiàn)一定的變化，可以由此對地層以及巖石的性質(zhì)進(jìn)行判斷，達(dá)到預(yù)期的巖土勘察目標(biāo)。與其他技術(shù)相比，淺層分辨反射波技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于波長短、橫波波速低、分辨率高，而且在不同的介質(zhì)上也不會出現(xiàn)巨大的轉(zhuǎn)化。

3.2 多道瞬態(tài)面波技術(shù)

該種勘察技術(shù)的原理如圖1所示，是利用面波沿著介質(zhì)表面?zhèn)鞑ィ⑶以诓煌橘|(zhì)中傳播速度存在差異的特性，以瞬態(tài)沖擊力為震源，向地面發(fā)出面波，在脈沖荷載的作用下地面會出現(xiàn)波動，采用傳感器采集和記錄面波的垂直分布狀況，然后對采集的信號進(jìn)行頻散分析與處理，由于巖土介質(zhì)的結(jié)構(gòu)形狀、體制條件等和頻散曲線的變化規(guī)律存在一定的聯(lián)系，通過分析頻散曲線的變化規(guī)律，能夠準(zhǔn)確的反映巖土工程的巖土性質(zhì)、地質(zhì)條件等，達(dá)到勘察的目的。

圖1 多瞬態(tài)面波技術(shù)

多瞬態(tài)面波技術(shù)應(yīng)用于巖土工程勘察中，其特點(diǎn)體現(xiàn)在以下方面：①面波的波長不同，穿透的深度也存在差異，基于該種特性，根據(jù)介質(zhì)的物力學(xué)特性和面波波速之間的聯(lián)系，能夠比較準(zhǔn)確的反映勘察點(diǎn)的巖性特征；②分為穩(wěn)態(tài)法與瞬態(tài)法兩種，根據(jù)現(xiàn)場狀況采用相應(yīng)的勘察方法，適用范圍廣。

3.3 高密度電阻率技術(shù)

這種勘察方法的優(yōu)點(diǎn)在于，能夠?qū)崿F(xiàn)大量信息的存儲，可以實(shí)現(xiàn)信息采集的自動化以及信息處理的高效化，還可以利用圖像，將信息直觀地顯示出來，結(jié)合專業(yè)的計(jì)算機(jī)軟件，能夠確保圖像的成功合成。在利用高密度電阻率法進(jìn)行巖土勘察時，應(yīng)該大致了解勘察現(xiàn)場的具體情況，以確保勘察的有效性和勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性。結(jié)合外業(yè)勘察得到的各種數(shù)據(jù)資料，利用電阻率成像，可以對現(xiàn)場巖土地質(zhì)的剖面圖進(jìn)行繪制，結(jié)合巖石起伏的電阻率曲線以及巖土層的電性差異，可以得到巖土的整體形態(tài)布局。

3.4 橫波反射技術(shù)

該種勘察技術(shù)的工作原理，主要利用的是地震波，該波處于不同地下介質(zhì)中時，其傳播的速度也存在差異，據(jù)此即可判斷巖土的特性。地震波在介質(zhì)中的傳播速度不同，并且在明顯差異界面會發(fā)生反射，安裝在地表的檢波器接收反射的波信號，通過計(jì)算能夠獲得反射波的相位、振幅以及速度等，以此判斷地下巖性、地質(zhì)結(jié)構(gòu)等信息。橫波反射技術(shù)和縱波反射技術(shù)相比，橫波的抗凹能力更強(qiáng)，并且橫波的垂直分辨率更高，傳播速度更低，檢測的準(zhǔn)確度更高。

4 巖土工程勘察的方法

4.1 工程地質(zhì)測繪

工程地質(zhì)測繪技術(shù)是實(shí)施巖土工程勘察的基礎(chǔ)，其主要應(yīng)用于巖土工程勘察的初期階段，其主要原理就是運(yùn)用了地質(zhì)、工程地質(zhì)理論等專業(yè)知識，進(jìn)而分析出地質(zhì)的實(shí)際性質(zhì)和規(guī)律，從而推斷出地下地質(zhì)的實(shí)際情況，為勘探以及測試工作提供可靠的數(shù)據(jù)。

4.2 勘探與取樣

勘探工作主要就是指物探、鉆探以及坑探等方法，其主要功能就是收集地下地質(zhì)的實(shí)際情況，并且通過勘探工程進(jìn)行原位測試以及監(jiān)測。物探成果本身具有多解性，方法又會受到地形條件等方面因素的影響，成果往往還需要勘探工程來進(jìn)行驗(yàn)證。鉆探和坑探也屬于勘探工程，是直接進(jìn)行勘探的技術(shù)，進(jìn)而能夠科學(xué)、合理的掌握地下地質(zhì)情況，巖土工程勘察工作是不可或缺的，目前鉆探技術(shù)應(yīng)用的范圍比較廣，可以根據(jù)地層的類別選擇不同的鉆探技術(shù)。如果鉆探技術(shù)并不能及時的查明地下地質(zhì)情況，往往還可以使用坑探技術(shù)?？犹焦こ痰念愋捅容^多，可以根據(jù)實(shí)際情況有針對性的做出選擇?？碧焦こ掏紩褂么罅康臋C(jī)械和動力設(shè)備，對于人力、物力的耗費(fèi)比較大，甚至一部分勘探工程施工周期比較長，進(jìn)而會受到諸多條件的限制。因此，在選擇這種方法的時候還必須要考慮到經(jīng)濟(jì)因素，避免選擇勘探技術(shù)出現(xiàn)盲目性和隨意性。

4.3 原位測試

原位測試往往都會借助勘探工程來進(jìn)行，是詳細(xì)勘察階段中非常重要的勘察方法，原位測試具有諸多優(yōu)點(diǎn)，比如試樣可以在原來的環(huán)境，通過原位測試的巖土體尺寸大小，往往能夠直接反映出宏觀結(jié)構(gòu)對巖土性質(zhì)的影響，具有較強(qiáng)的代表性。原位測試同樣具有一定的局限性，比如應(yīng)力路徑不能有效的控制、邊界條件比較復(fù)雜，會消耗比較大的人力和物力，并不能大規(guī)模的進(jìn)行。

4.4 實(shí)例說明

以某巖土工程為例，該工程的建筑面積為92543m2，由于該工程位于某平原和丘地交界處，水文地質(zhì)條件復(fù)雜，為了保證工程施工安全，在項(xiàng)目施工前期做了大量的工作。

為了提高工程勘察成果的全面性和準(zhǔn)確性，該工程施工單位采用綜合勘察技術(shù)，主要包括多道瞬態(tài)面波技術(shù)、高密度電阻率技術(shù)、橫波反射技術(shù)，采用的勘察設(shè)備分別為：SWS－6型多功能面波儀，垂直地震檢波器（4Hz）；60根電極，采用二級裝置采集數(shù)據(jù)信息；多次CDP覆蓋技術(shù)。

該巖土工程中，其樁基的持力層是地下40m的碎卵石層，通過實(shí)踐應(yīng)用表明，橫波反射技術(shù)對碎卵石層勘察、追蹤解譯的效果最好，高密度電阻率技術(shù)次之，多道瞬態(tài)面波技術(shù)最差，幾乎不能夠顯示立案時曾的埋深。由此可見，綜合勘察技術(shù)的各種勘察方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，并且適用范圍也存在差異，在實(shí)踐應(yīng)用的過程中應(yīng)該根據(jù)巖土工程的實(shí)際狀況科學(xué)的選擇，以此保證勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性、有效性以及全面性。

5 結(jié)語

勘察技術(shù)在巖土工程中占據(jù)舉足輕重的地位，勘察技術(shù)的先進(jìn)性直接影響巖土工程勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性、真實(shí)性以及全面性，綜合勘察技術(shù)在巖土工程勘察中的應(yīng)用，能夠有效的解決傳統(tǒng)單一勘察技術(shù)的弊端，擴(kuò)大工程勘察范圍與內(nèi)容，更加真實(shí)、全面、準(zhǔn)確的反映巖土工程巖土性質(zhì)、工程特點(diǎn)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及變化規(guī)律等，為巖土工程設(shè)計(jì)和施工人員提供可靠、有效的參考，進(jìn)而保證巖土工程后續(xù)施工能夠安全、穩(wěn)定、高效的進(jìn)行。

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[3]鄧正東，郝敬賓.巖土工程地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)探討[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2014（12）：337.

TU195

A

1004-7344（2016）09-0169-02

2016-2-17

尋晚祥（1982-），男，助理工程師，大專，主要從事巖土勘察與施工、礦山地質(zhì)勘查工作。