工程物探技術在巖土工程中的應用及發展趨勢

姚 強，賀 真，李 鍵

（1.江蘇省有色金屬華東地質勘查局八一四隊，江蘇 鎮江 212005；2.江蘇省有色金屬華東地質勘查局八〇七隊，江蘇 南京 210041）

巖土工程包含土壤、巖石、水中施工與地下施工等工程，在巖土工程中勘探地質狀況結合掌握的工程地質信息，調整施工方法，保證巖土施工可以順利進行。工程物探技術在巖土工程地質勘探中得到良好的應用，可以快速推進地質勘探工作，提高巖土工程地質勘探信息的準確度，為巖土工程施工提供技術支撐。

當前我國科學技術的發展在很多領域都發揮了重要作用。其中，巖土工程地球物理勘探技術的應用備受關注，該技術主要集中在工程施工中的地質勘探領域。該技術的使用已得到相關技術人員的認可和使用。主要原因是工程和地球物理技術可以解決巖土勘察在使用過程中的許多問題和任務，同時，與其他大地測量技術相比，該技術操作相對簡單，獲得的測量數據具有一定的可靠性。在勘探工作執行過程中，不受地形等外界因素的影響，大大降低了勘探工作的成本，因此被廣泛應用于巖土領域的勘探工作。

1 工程物探技術在巖土工程中的應用意義

工程物探技術在土木工程中巖土工程占據極為重要的位置，巖土工程施工期間需要清楚工程所在地實際情況，勘查巖土工地質情況。在巖土工程勘測中受到勘測設備精度、地質環境因素與勘測技術的制約，使勘測結果與實際情況存在一定的出入，沒有可靠數據的支撐，無法推動工程發展。在我國工程物探技術發展的過程中，技術體系得到完善，出現很多新的技術并應用到巖土工程中，提高巖土工程勘察工作的便捷性與勘查結果的精準度，為巖土工程發展帶來不少的益處[1]。

在巖土工程勘探過程中，使用先進的勘探技術體系、利用現代化勘探設備掌握地質情況，可以為巖土工程勘探工作提供有價值的數據，指導巖土工程施工。在數據的支持下可以靈活的調整施工方案，合理的應用施工技術，提高巖土工程施工的安全系數與工作效率。在巖土工程項目運行期間，需要結合地質環境因素進行考量，給出勘察工作執行方案，結合收集到的勘察數據繪制地質勘察數據表，指導巖土工程施工的開展。施工技術在數據支撐下得到合理應用，為巖土工程安全施工提供保障。

2 巖土工程中常用的工程物探技術

2.1 地質雷達勘探技術

巖土工程勘探工作在新時期出現一定的變化，隨著我國科學技術的高速發展，出現很多新型技術，地質雷達勘探技術也是在此過程應用到巖土勘察工作中，是雷達技術在新時期的一種應用形式。地質雷達勘探技術利用發射機發射天線，發出超高頻電磁脈沖信號，信號頻率在12.5M～1200M的區間中，且脈沖寬度為0.1ns。借助超高頻電磁脈沖信號探測巖土工程區域環境，結合返回的脈沖信號成像施工區域的地質環境，生成數據圖像。其可以清晰地顯示地質勘探結構，為巖土工程施工提供精準的地質環境勘探結果，使巖土工程施工可以高效率地進行[2]。

2.2 CT勘探技術

在巖土工程地質環境勘探期間，使用CT勘探技術分析工作區域的地震波。而地震波分析結果會以圖像的方式呈現出來，使用CT技術勘探工程地質環境，通過CT設備將地震波接收點與激發點數據銜接在一起，分析地震波實際情況，統計收集地質彈性波數據，利用軟件將巖土工程的地質環境情況與結構的數據以圖表的形式繪制出來，從而為巖土工程施工人員提供可靠的數據。結合數據可以指導現場工作人員施工，確保巖土工程施工可以高效、安全的開展。

圖1 CT勘探技術應用結果

3 工程物探技術在巖土工程中的應用

3.1 巖土工程勘查特征分析

在施工現場施工過程中，由于施工場地和環境的限制，會出現多種土壤介質，因此需要結合不同的地質介質，采用合適的研究方法。與通常的地質環境相比，巖土剖面勘探工作有其獨特性，主要表現在以下幾個方面。一、在巖土勘察中，分布以平面上的條紋形式為主，寬度相對較窄。但它的擴展性非常好，可以在各種地質地貌和地貌下使用，在使用過程中可以承受很多惡劣地質條件的影響。二，巷道運營過程中的荷載會較小，但在一些有前景的工程中，對沉降不均勻問題提出了更高的要求。在進行任何具體的調查工作之前，都需要根據調查項目的實際路段和項目的施工要求，對諸多因素進行綜合分析。

3.2 劃分地質界面類型

在巖土工程中使用工程物探技術可以劃分地質界面類型，該技術應用集中在巖土工程地質勘探階段，結合勘探信息劃分地質結構界面，由此為后面工程施工創造有利的條件。在巖土工程施工期間不同地質結構會對巖土施工造成較大的影響，在巖土工程初期階段需要收集項目所在地各方面信息，檢測分析地質情況，提升巖土工程施工的合理性、科學性。采用科學方法控制施工風險，同時利用一定的操作方式控制風險因素，保證工程可以按照規劃要求順利開展。不同地理位置的地質結構會存在一定的差異，結合收集的信息將我國地質結構歸為地殼表層、淺層、中層與深層4個層次。地質結構的層次按照水平方式劃分，確定地質結構層次時，結合地質環境條件判斷地質界面層級[3]。

在巖土工程中劃分地質界面有巨大的作用，直接關系到巖土工程施工能否安全、可靠的進行，需要掌握工程物探技術在巖土工程中的使用方法，合理應用技術提高劃分地質界面工作的效率，促使地質區域劃分工作具備較高的精準度，為后續工作的開展提供有利的條件。

3.3 勘察巖石層形態結構

地質表層下的巖石層會在外力作用與地下水流動的影響下發生一定變化，存在巖石斷裂、褶皺或是其他形態結構，在特殊條件干預下形成的巖石結構會降低巖石層的穩定性與強度。如果不能在巖土工程前確定此類結構并進行提前干預，會對巖土工程施工造成一定的威脅，導致施工無法在結構穩定的場地進行。研究工程物探技術，勘探地質表層下的巖石層結構，掌握巖石形態與其他不穩定狀態，對巖石結構進行深入地分析。通過科學的控制可以消除干預巖土工程施工的因素。工程物探技術充分利用地質雷達，還會根據巖土工程所在區域的實際情況，合理應用其他先進的勘探設備，清楚工程地質結構。通過數據收集與分析為后續巖土工程施工提供可靠的數據，保證工程施工可靠、安全的進行。

在工程物探技術應用期間，合理使用勘探方法勘探地質狀況，一旦發現施工地質環境出現裂縫或巖石堆疊的情況，需要分析此類現象出現的原因。此種情況可能由工程施工地附近山脈地形因素引發，山脈地形還會對巖土工程施工造成一定的威脅。如果沒有結合掌握的信息調整工程方案，會威脅到現場工作人員的人身安全。遇到此種情況需要快速結合收集到的信息，調整巖土工程施工方案，由此將危險因素對工程施工形成的不良影響控制在最低水平。

3.4 質量檢測

在巖土工程進行期間開展質量檢測工作，保證工程達到質量要求。巖土工程項目建設工作進行期間，各階段均存在一定的隱蔽性工作，一般的質量檢測方法難以獲得準確的數據。在部分施工區域或施工階段，無法使用常規的質量檢測方法，從而不能確定巖土工程施工的具體情況，難以保證工程施工不存在質量問題。工程物探技術應用到巖土工程中，可以有效解決此類問題，清楚施工區域的大體環境。選擇先進的檢測設備，合理應用工程物探地震波技術檢測隱蔽施工區域的工作情況，由此為巖土工程施工提供可靠的數據。

以某巖土工程項目為例，項目建設地環境較為復雜，地質地貌由丘陵與海積階地構成。在地基施工結束后使用過往的質量檢測方法，無法檢測地基施工的實際狀況，不能確定施工是否達到質量要求。此時可以使用地震波技術檢測地基情況，獲得該處地震波數據并分析數據。發現地基中一個施工位置沒有達到規定要求的地基深度，此問題存在會影響到巖土工程的穩定性。施工單位得到檢測信息后快速開展補救工作，在工作結束后再次檢測工作實施情況，確保地基深度達到要求，在此基礎上進行下項工作。

3.5 參數勘探

在巖土工程中開展地質勘查工作，圍繞項目所在地勘察地質狀況，收集地質勘查數據，將其作為指導巖土工程施工的導向信息。傳統地質勘探工作得到的數據難以精確反映地質狀況，同時在巖土工程施工中還存在一定的隱患，可能會出現突發事件。如果不能合理地處置突發事件，會拖慢工程進度，還會對現場人員造成一定的威脅。使用工程物探技術勘查工程地質狀況，收集地質信息并進行深入地分析，由此為巖土工程施工提供可靠數據，可以提前進行預防。除此之外，還能根據掌握的信息調整施工方案，提高巖土工程施工的安全系數。

4 巖土工程中工程物探技術的前景分析

地質雷達技術應用在巖土工程中，勘察工程地質狀況。勘察結果直接影響到工程施工，作為當下工程常用的地質勘探技術，通過電磁波的發射、返回，收集地質信息。為提高巖土工程施工的安全性與有效性，必須進一步提高電磁波在信息發送、折回時的控制力度。提高地質雷達技術在數據分析結果的精準度，按照地質勘探結構，為巖土工程施工提供技術保障。

CT技術應用在巖土工程勘探工作中，需要進一步提高數據成像的整體水平，數據成像效果直接影響到施工進行情況，是工作人員開展工作的參考數據。設計人員、技術人員根據數據成像信息調整施工方案，因此必須提高數據成像質量。CT技術利用地震波分析地質結構，在當下應該提高技術應用水平，使數據成效可以真實地反映地質狀況，為巖土工程施工提供可靠數據。

5 結語

在我國科學技術高速發展下，推動巖土工程施工技術的發展。工程物探技術在此過程中成為巖土工程地質勘探工作的常用手段，其已經形成相對成熟的技術體系，可以為施工單位提供精準的地質信息，幫助施工單位完成巖土施工任務。當下應該隨著巖土工程施工需求，不斷提升工程物探技術的應用水平，利用采集到的地質數據調整施工方案，組織施工資源，為工程順利開展提供條件。