地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)在復(fù)雜地質(zhì)條件巖土工程勘察中的應(yīng)用

張旭波

摘要：在復(fù)雜多變的地質(zhì)條件之下，因?yàn)榈叵碌膸r石土體特征在地下分布上以及巖石土體連續(xù)性方面的可變性比較大。因此，在復(fù)雜地質(zhì)條件下進(jìn)行巖土工程的勘探時(shí)，采取什么樣的手段以及方式方法進(jìn)行勘探工作時(shí)十分重要的。在這篇文章當(dāng)中，主要以巖土工程勘探中實(shí)際的案例來(lái)進(jìn)行分析，詳細(xì)的論述了地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)在巖土工程勘探中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)雷達(dá)技術(shù);復(fù)雜地質(zhì)條件;巖土工程勘察

在巖土工程勘探的過(guò)程當(dāng)中，使用的地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)憑借自身的圖像高分辨率以及實(shí)時(shí)進(jìn)行圖像呈現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，把巖土工程的地質(zhì)勘探與地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，這樣一來(lái)，不僅可以查詢到地下的介質(zhì)結(jié)構(gòu)以及地下空間分布的變化，探尋變化的特點(diǎn)，同時(shí)還能夠?qū)?fù)雜地質(zhì)條件下巖土工程的特點(diǎn)給予科學(xué)的評(píng)價(jià)，為其提供科學(xué)的信息，實(shí)現(xiàn)巖土工程勘察工作效率的提升。

1.工程案例

某公司計(jì)劃建造一個(gè)多層的建筑，但是所建造的位置需要橫向跨越北京八寶山斷裂變形帶，其中，根據(jù)相關(guān)的測(cè)量數(shù)據(jù)，這個(gè)斷裂帶的整體走向?yàn)镹60°～70°E/SE30°～40°的位置之上，巖石土體的埋設(shè)深度以及厚度的地下空間分布復(fù)雜多變。在建造的這些通道中，平均的埋置深度為6米到lOm之間，平均的通道寬度為2m，通道的高度為2.2m。在當(dāng)前階段，在計(jì)劃建造多層建筑物的下方，有關(guān)這些通道的分部位置以及回填土的具體范圍還無(wú)法掌握具體的信息。但是對(duì)于建筑物的地基設(shè)計(jì)以及建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，這些通道的具體位置信息以及通道回填土的信息是十分重要的。在建造的多層建筑中，因?yàn)閿嗔褬?gòu)造的變形影響以及差異風(fēng)化的作用，導(dǎo)致建造多層建筑物的地基構(gòu)造十分的復(fù)雜，同時(shí)，由于地形以及地勢(shì)的影響，導(dǎo)致地面高度差為6.5m左右。我們對(duì)于已經(jīng)建造并且長(zhǎng)期存在的建筑物進(jìn)行分析，在建筑物周圍所鋪設(shè)的路面，工程的地質(zhì)條件也是復(fù)雜多變的，這樣一來(lái)，使得目前的巖土工程勘察工作變得特別困難。

目前，為了讓鉆探工作盡快的開(kāi)展，在這項(xiàng)工程當(dāng)中，首先需要憑借巖土工程物理探測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，在進(jìn)行巖土地質(zhì)勘探時(shí)使用地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)進(jìn)行前期的工作，以此來(lái)確定具體的工作區(qū)域。最后，還需要依據(jù)鉆探的結(jié)果以及物理探測(cè)的結(jié)果編寫(xiě)地質(zhì)勘探報(bào)告，對(duì)于所勘探的地質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)的分析。除此之外，還可以對(duì)于建造場(chǎng)地的地質(zhì)條件進(jìn)行科學(xué)合理的評(píng)價(jià)，同時(shí)針對(duì)在鉆探過(guò)程中所遇到的問(wèn)題提出合理的解決方案。

2.進(jìn)行巖土勘察時(shí)地質(zhì)雷達(dá)測(cè)試的整個(gè)過(guò)程

在復(fù)雜的地質(zhì)條件下進(jìn)行巖土勘測(cè)工程，需要使用地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)，以此來(lái)研究巖石土體的情況，指導(dǎo)前期的建造方設(shè)計(jì)。地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)的工作原理：這項(xiàng)探測(cè)技術(shù)，主要使用雷達(dá)的發(fā)射天線向探測(cè)的介質(zhì)發(fā)射電磁波，而后通過(guò)探測(cè)介質(zhì)所反射回來(lái)的電磁波，通過(guò)雷達(dá)的接收天線以及雷達(dá)的主機(jī)接收反射的電磁波信息，以此來(lái)完成整個(gè)的地質(zhì)雷達(dá)監(jiān)測(cè)。在探測(cè)過(guò)程中，由于不同物體本身的電性差異不同，因此所反射回來(lái)的電磁波反射波形以及波段也不同，通過(guò)主機(jī)的接收以及記錄波段以及波形，我們的研究人員可以推斷出介質(zhì)的組成部分，從而可以判斷出地下介質(zhì)的具體分布情況。

我們這次應(yīng)用地質(zhì)雷達(dá)勘探技術(shù)所用的雷達(dá)型號(hào)為美國(guó)的SIR-2型的地質(zhì)雷達(dá)，這個(gè)雷達(dá)的中心電波頻率為100MHz的強(qiáng)力大天線，與此同時(shí)，在這次探測(cè)過(guò)程當(dāng)中，還使用了剖面法進(jìn)行了測(cè)試。

在地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行綜合測(cè)試的現(xiàn)場(chǎng)，我們可以依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境以及綜合測(cè)試的最終目的，在綜合測(cè)試場(chǎng)地的東部、北部以及場(chǎng)地的西部一共布置3條綜合測(cè)試線的剖面，我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)所布置的這些綜合測(cè)試線，不僅僅包含了場(chǎng)地內(nèi)多層建筑物的地下基礎(chǔ)，與此同時(shí)，還包含了地下的斷裂帶以及地下聽(tīng)到的具體分布情況，具體的情況如圖中所示。

我們的勘探工作人員在進(jìn)行巖土工程的勘探時(shí)，使用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行場(chǎng)地綜合測(cè)試，其最主要的目的就是場(chǎng)地之內(nèi)，巖石地質(zhì)的分部情況，充分的了解場(chǎng)地內(nèi)的地下通道以及回填土的具體情況。除此之外，還可以幫助巖土工程的勘探人員充分的了解地下巖石的巖性變化以及巖石的分層情況，以此來(lái)指導(dǎo)后期的鉆探工作。

3.對(duì)于地質(zhì)雷達(dá)所得出的探測(cè)結(jié)果以及地下綜合地質(zhì)的具體解譯

在這篇文章當(dāng)中，對(duì)于使用地質(zhì)雷達(dá)所探測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行了綜合性的分析，并且進(jìn)行了圖像以及數(shù)據(jù)的綜合處理。第一，我們的勘探人員可以依據(jù)留存的場(chǎng)地區(qū)域的勘測(cè)地質(zhì)材料以及與我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察過(guò)后的地質(zhì)材料進(jìn)行結(jié)合，綜合性的分析地質(zhì)雷達(dá)的波形以及具體的波段特征，然后，在根據(jù)已經(jīng)破譯的波形特征進(jìn)行波形的解釋以及翻譯，以此對(duì)于后期鉆探孔工作進(jìn)行指導(dǎo)。在使用地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)進(jìn)行探測(cè)時(shí)，因?yàn)榈刭|(zhì)雷達(dá)所能反饋的信息只有地下介質(zhì)的電性以及含水量等等的物理特性信息，因此所得出的結(jié)果只有物理探測(cè)的結(jié)果。使用物理探測(cè)與使用鉆探的方法所得到的地質(zhì)分層情況是存在很大不同的。所以，我們的勘探人員，需要把地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)圖像和鉆探的資料結(jié)合起來(lái)進(jìn)行綜合分析。在雷達(dá)地質(zhì)探測(cè)方面，勘測(cè)人員需要將探測(cè)結(jié)果進(jìn)行完善，只有這樣，最終才會(huì)得出科學(xué)合理的額綜合性勘測(cè)結(jié)果。

在進(jìn)行巖土勘測(cè)時(shí)，勘測(cè)人員需要將地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)與地質(zhì)鉆探技術(shù)進(jìn)行綜合性的使用，才可以更加快速、準(zhǔn)確的了解清楚所建設(shè)地區(qū)的地質(zhì)情況，其中還涵蓋了第四系殘坡積壓層的厚度變化以及具體的分布等等。在這個(gè)項(xiàng)目的勘測(cè)當(dāng)中，通過(guò)使用地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)以及地質(zhì)探測(cè)技術(shù)，巖土工程的勘察人員可以清楚的了解地下通道的具體位置，同時(shí)，還可以知曉回填土的情況。在進(jìn)行地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)時(shí)，所傳回的探測(cè)影像以及工程的地質(zhì)剖面圖如下。

根據(jù)上述的地質(zhì)勘探結(jié)果，我們可以看出，在被測(cè)試的地下空間當(dāng)中，使用地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)所傳回的雷達(dá)地質(zhì)分層與地質(zhì)鉆探資料的地質(zhì)分層圖幾乎是一致的，并且，根據(jù)分層圖也可以看出，隨探測(cè)區(qū)域內(nèi)的斷裂層也具有非常的特征。針對(duì)所探測(cè)的地質(zhì)雷達(dá)特征表現(xiàn)如下。

3.1第四紀(jì)坡殘積壓層和表層填土①層

使用地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)以及鉆探技術(shù)，所探測(cè)到的這項(xiàng)地質(zhì)層中，是不包含地下通道填土的，所探測(cè)到的主要成分有粘性土層以及巖石的碎石層，依據(jù)所回傳的數(shù)據(jù)，判斷地質(zhì)層的厚度應(yīng)為1m—4m之間，但是，在地質(zhì)層中的含水量是比較少的。根據(jù)使用地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)所回傳的雷達(dá)監(jiān)測(cè)圖像，勘探人員可以清楚的看清，在圖像中表現(xiàn)為密紋層。

3.2全一強(qiáng)風(fēng)化斷裂構(gòu)造的巖以及殘積壓土②③層

在這項(xiàng)地質(zhì)層當(dāng)中，主要分布的是斷裂帶內(nèi)的礫巖等其他的構(gòu)造巖石，主要是強(qiáng)風(fēng)化的產(chǎn)物和殘積壓土層，根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)所反饋回來(lái)的圖像，這項(xiàng)地質(zhì)層也是整個(gè)被探測(cè)場(chǎng)地的主要巖石土層，但是，在底部的埋深還是比較大的，在地質(zhì)雷達(dá)所反饋的圖像中，剖面圖沒(méi)有底界。很具鉆探結(jié)果顯示，在這項(xiàng)地質(zhì)層當(dāng)中，主要是由斷裂帶中的破碎巖石以及構(gòu)造巖石組成，巖石自身抗擊風(fēng)化的能力比較弱，所以，在通常情況之下，巖石會(huì)呈現(xiàn)出土的狀態(tài)，但是由于構(gòu)造巖石的特殊原因，其中，還是包含了一些原生巖石的特性。在這項(xiàng)地質(zhì)層當(dāng)中，所含的水分是比較多的。在所回傳的圖像中顯示為高反射以及強(qiáng)吸收的情況，在雷達(dá)圖上，在②③層的底部有分界的情況，有極少部分無(wú)法確定。

3.3強(qiáng)一中等風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r⑤層

在這項(xiàng)地質(zhì)層中，主要由斷裂帶上白云灰質(zhì)巖組成，在這個(gè)地質(zhì)層當(dāng)中，總的巖體該是比較完整的，由于白云灰質(zhì)巖當(dāng)中含有石質(zhì)條帶，所以自身抗擊風(fēng)化的能力是比較強(qiáng)的，以及地質(zhì)雷達(dá)所回傳的數(shù)據(jù)圖像進(jìn)行分析，在圖中為橫向?qū)捗娴募y理，不過(guò)，這項(xiàng)地質(zhì)層僅僅在場(chǎng)地部分進(jìn)行分部，但是完整性極強(qiáng)。

3.4斷裂帶的影響區(qū)域

根據(jù)文章中以上所描述的雷達(dá)探測(cè)剖面的影像可以看出，在底部的全一強(qiáng)風(fēng)化斷裂構(gòu)造巖石②③層當(dāng)中，其巖石的紋理大都為鮮明褶皺樣式，尤其是在斷裂帶附近最為顯眼。根據(jù)這些，我們可以發(fā)現(xiàn)，在古代，北京的八寶山區(qū)域斷裂帶曾經(jīng)發(fā)生過(guò)逆掩推覆的巖石構(gòu)造變形。依此，我們可以推斷出，這次發(fā)現(xiàn)的斷裂帶，是一個(gè)復(fù)雜的構(gòu)造變形斷裂帶，在文章中所提到的斷層，很可能就是正在發(fā)育的次級(jí)斷層。雖然在巖石土體中發(fā)生一些風(fēng)化作用，但是在原生巖體以及構(gòu)造巖石方面卻仍然存有變形的跡象，我們都可以通過(guò)地質(zhì)雷達(dá)所回傳的影像以及地質(zhì)鉆探資料看出來(lái)。

4.結(jié)語(yǔ)

勘探人員在復(fù)雜的地質(zhì)條件下進(jìn)行巖土的工程勘察時(shí)，首先，需要根據(jù)所勘察場(chǎng)所的地質(zhì)情況以及構(gòu)造巖石的情況來(lái)判斷勘測(cè)的方式，如果選擇合理，工作效率就會(huì)大大的得到提升。但是，在勘測(cè)之前需要特別注意，所使用的物理勘探方法，所得出的結(jié)論也都是物理性的分層。如果需要對(duì)探測(cè)地區(qū)的巖石依據(jù)風(fēng)化的特點(diǎn)進(jìn)行區(qū)分，勘探人員必須結(jié)合地質(zhì)鉆探的資料進(jìn)行詳細(xì)的分析，只有這樣，才可以得到最準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

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