工程物探技術在巖土工程中的應用研究

馮達福

（柳州市勘察測繪研究院有限公司，廣西柳州 545000）

0 引言

近幾年，我國科學技術得到了飛速發展，其在許多領域中都得到了廣泛應用，而工程物探技術在巖土工程領域中的應用備受關注，該項技術在具體應用過程中中取得了不錯的效果，因此，深得人們青睞。將工程物探技術應用在巖土工程中，能夠同時解決不同類型問題，而且能夠完成各項任務。工程物探技術與其他勘探技術相比，操作簡單，應用效果良好。在具體工作開展時，受外界地形因素影響較小，而且能夠降低作業成本，提高經濟效益。

1 采用工程物探技術的意義

工程物探技術在巖土工程中應用意義重大，其占據著重要位置。在開展巖土工程勘查施工期間，施工人員需要提前進入到新工程所在區域現場，對巖土工程情況進行合理分析，通過勘查作業，掌握場地工程地質等情況，進而為后續施工作業開展提供強有力的數據支持[1]。巖土工程勘查是一項復雜且對技術要求較高的工作，具體工作開展會受到地質環境、勘查設備精度、勘查技術等各項內容約束，最終通過勘查獲取到的數據與實際情況可能會存在一定差異，如果沒有準確數據支持，則無法有效促進巖土工程施工作業的開展。隨著人們對巖土工程物探技術研究的不斷深入，技術體系也得到了完善，出現了大量新技術，這些技術都被合理應用到了巖土工程中，這可以使巖土工程勘查作業更加便捷，也提高了勘查結果精準性，這能夠為巖土工程帶來了良好的經濟效益[2]。

在巖土工程勘查作業開展期間，通過對現代化勘查設備，以及先進勘查技術的應用，能夠全面掌握巖土工程所在區域的具體情況，能夠為巖土工程施工提供具有價值的數據，從而實現對巖土工程施工作業的合理指導。通過對勘查獲取到的數據進行合理應用，可以采取靈活方式對施工作業開展方案進行適當指導，采用先進施工技術開展，提高施工效率，確保施工安全[3]。總而言之，巖土工程具體施工期間，要全面結合巖土工程具體地質因素，做好全面考量工作，進而給出與實際情況相符的勘查方案，對收集到的勘查數據內容進行全面應用，制定合理勘查表格，從而指導巖土工程勘查作業順利進行。通過對各項數據的合理應用，確保施工技術作用能夠得到合理發揮，進而為巖土工程施工作業開展提供保障。

2 巖土工程中常用的幾種工程物探技術

工程物探技術實際上就是通過對相關儀器進行合理應用，在人工物理場及自然物理場開展勘查技術，在具體作業開展時，將該項技術合理應用到地質物體和地下巖層中，通過對其的合理應用，能夠幫助相關工作人員全面掌握巖土工程所在區域內的地質情況和空間信息，進而為相關工作提供所在區域的全面的地質空間信息，對土質的性質，以及相應參數進行合理判斷，快速發現問題，采取合理措施解決問題，為巖土工程勘查作業的順利開展提供強有力的技術支持[4]。從目前我國巖土工程中采用的工程物探技術來看，依據巖土工程的具體特點與應用原理，可以將物探技術分為以下3種。

2.1 高精度磁法

該項技術在具體應用期間就是通過對不同物質的成分具有不同的磁性特性，從而實現對地質情況的合理勘查。具體勘查期間，要分析磁場結構特點，在對區域地質結構進行確定的基礎上，對區域各項因素對磁場的規律的影響進行確定。通過分析可知地下結構磁性特征明顯，在進行地下情況勘查時，通過對高精度磁法進行合理應用，能夠得到高精度勘查數據，可以為后續巖土工程相關工作開展提供支持[5]。高精度磁法適合應用在地面勘查、地下勘查等方面，在對其進行應用時，需要全面結合巖土工程具體特點情況，確定是否適需要采用這一技術，從而保證獲取到的勘查結果能夠達到要求標準。

2.2 淺層地震法

該方法是目前常用的一種地質勘查技術，需要注意的是在巖土工程中對淺層地震法進行應用，對施工現場條件要求較高，因此，該項技術需要應用在具有良好施工條件工程中，只有這樣才能確保技術作用能夠得到合理發揮。對于巖土工程來說，如果工程場地能夠滿足淺層地震法的應用需求，其在具體應用時的優勢十分顯著，主要體現在勘查效果好，而且精度高等多個方面。目前，高分辨率地震反射波法已經得到了廣泛應用，在具體作業開展時，通過地層對發射波的具體干涉，以確定地層分布情況。

2.3 電法勘查

地殼中的物質成分會存在一定差異，這一差異性也決定了電磁性質會有所不同，而電法勘查在具體應用過程中就是以此作為依據，而開展勘查的一項工程物探技術。通過對該方法進行應用，能夠實現對地殼結構，以及各個部分電磁學性能檢測，對地殼磁性分布的具體規律和磁場特性進行明確，進而幫助工作人員能夠精準掌握地殼結構。電法勘查包括瞬變電磁法、可控源音頻大地電磁法等，每一種方法的特點都不同。在具體作業開展時，要依據地質的具體特性，選擇合理的方法開展相應工作，對其進行應用，確保工作質量達到預期。

3 巖土工程中對工程物探技術的應用

3.1 工程物探技術的應用流程

在某橋梁工程建設中，為了保證整個建設作業順利開展，相關工作單位決定利用物探技術對橋梁的軸線及鉆孔間影響范圍中巖土結構進行全面勘查，利用地層物性的差異，獲取地質信息。在施工作業開展中，要利用不同方法完成相應作業，全面掌握工程所在區域的構造破碎帶、深部巖溶、巖土結構，以及軟弱夾層等內容的具體分布情況，從而為后續工程的有效開展提供相應的支持。技術的應用流程如下。

3.1.1 施工作業部署

針對該橋梁工程的具體情況進行分析，最終決定采用高密度電法進行應用，完成相應勘查作業。具體勘查作業如下：①全面結合工程物探技術具體情況，準備好相應設備資料，從而為相應技術的具體應用提供強有力的支持。②科學設置電極線與平軸線[6]。該工程一共設置了11條長度為9.5m的電極線，其中8條線與橋軸線垂直布置，而對于施工現場的測線，需要將間距控制在40~112m之間，而其余3條則與橋軸線相平行布置，間距需要控制在21m左右。而布置的6條長度為6.2m的電極線，與橋軸線平行和垂直的電極線各3條。

3.1.2 鉆探驗證

與相應技術要求進行適當結合，在開展鉆孔作業時，終孔深度需要達到設計要求，而且要依據具體鉆探結果，全面分析巖體完整性，依據分析結果，開展相應施工作業。在具體作業開展時，施工人員在完成鉆孔作業后，需要對鉆孔的具體情況進行合理的測試，而且，在整個作業開展期間，要保證測試作業能夠順利進行。需要工作人員注意的是，如果要利用電磁波CT開展測試鉆孔，要完成測試作業后，將直徑5cm的PVC管放入，保證孔壁不會遭受破壞，保證孔壁完整，進而為相應測試作業開展提供足夠的空間。

3.1.3 現場試驗作業

該試驗是分析區域巖土條件的一項重要內容，試樣采集要在工程所在區域范圍內開展，同時，還要利用專業人員或實驗室開展分析工作，從而對巖土承載力、巖土屬性各項內容進行合理判斷。需要注意的是，除了分析巖土性能外，還要檢查工程所在區域的水樣，主要包括地下水、地表水水質，這些內容都會對工程土質造成影響，因此，要對水樣進行分析，確定其具體成分，從而為后續相應工作的開展提供支持。在對工程所在區域巖土采樣方面，在工程案例中一共取樣360份，通過詳細分析可以發現，工程區域內的第四系覆蓋層總體薄，而且分布不均勻。進行水樣采樣方面，針對工程所在區域的水文地質單元和河水情況進行分析，做好取樣分析，對分析結果進行應用，從而為工程后續建設作業開展提供相應的參考依據。

3.2 工程物探技術的實際應用分析

工程物探技術在巖土工程中的應用十分廣泛，主要體現在以下4個方面。

3.2.1 合理劃分界面

采用工程物探技術合理劃分界面，可以幫助相關工作人員全面掌握勘察區域內的地質構造，精準區分不良地質界面。例如，在巖土工程選址時，為了能夠全面掌握區域地質構造情況，需要設置淺孔，要將少量炸藥填入到該區域，將其作為震源，再利用多道瞬態瑞雷波法，完成對地質結構的勘查，確定探明區域地質構造情況，為工程選址提供精準地質信息。

3.2.2 精準判斷形態

將工程物探技術應用在巖土工程中，能夠精準判斷地下形態，主要包括的內容有地下物理埋深、地下物體形態、地下界面形態等各項內容。例如，通過對探地雷達法進行應用，勘查工程區域地質構造情況，而且利用不同地質結構發射的雷達波差異性，分析地質結構。若在勘查期間，發現某一層雷達波相同軸，發生了間斷現象，可以確定勘查區域存在大量碎石，而且存在的碎石對于地層下部土層會造成一定擠壓，這會對土層分布情況造成不良影響，導致土層分布不均勻，這也是導致反射雷達波出現不均勻的主要原因。

3.2.3 參數測試

巖土工程勘查期間，利用工程物探技術能夠完成對工程區域情況的勘查，通過勘查可以使施工人員得到細致、全面、準確的地質資料，在大量數據支持下，可以為巖土工程規劃設計、施工組織等各項工作開展提供強有力支持，保證各項工作順利開展。

3.2.4 質量檢測

巖土工程施工中存在大量隱蔽工程，對于工程的質量要求高，而且控制起來難度較大，工程竣工后，需要采取合理措施對工程情況進行檢測，這也會對工程質量控制造成一定影響。利用工程物探技術，可以完成對巖土工程中各項工程質量情況進行全面檢測，落實好巖土質量控制工作。例如，在改建某電廠擴建中，考慮到該項目區域內涉及沙灘、海積階地、丘陵等，具體施工開展時，為了提高工程質量，要采取加固方式對工程地基進行處理，為了提升工程質量，確保其能夠滿足應用需求，工程竣工后，要檢測地基穩定性[7]。具體檢測時需要采用瑞雷波法和平板荷載試驗法進行檢測，對比分析加固前后的瑞雷波速度，一般來說，加固后瑞雷波法速度要高出加固前很多，同時，依據瑞雷波頻散曲線，對回填厚度進行確定。需要注意的是，針對巖土工程來說，如果僅采用一種工程物探技術，獲取到的成果可能會存在一定不足，因此，在具體工作開展時，要采用綜合物探技術，提高巖土工程勘查質量。

4 工程物探技術的應用前景

4.1 地質雷達技術

目前，地質雷達技術已經十分成熟，其被廣泛應用到了巖土勘查中，通過對地質雷達技術進行應用，能夠使工程勘查精度和效率都能夠得到進一步提高。但是，從實際情況來看，采用地質雷達技術，其在應用期間的勘測深度不夠，而且在探測期間，容易受到金屬物體的影響，這也是后續研究的主要方向。

4.2 地震波層析成像技術

該項技術在具體應用過程中主要是通過對淺層地震儀進行應用，完成對工程地質情況的勘查。采用該項技術，一方面能夠排除地面上的各種障礙物，另一方面也能夠完成對地層中風化層的分析。勘查人員通過對地質鉆探技術進行應用，探測地層深層次剖面的具體情況。地震波層析成像技術的應用與發展，主要受電纜長度和鉆探深度的約束，針對地層的深層次勘查，要加深鉆探深度，采用較長的電纜，如果鉆探過深，難以確保電纜傳輸穩定，這會對成像清晰度造成影響，導致最終勘察精度無法滿足需求。而隨著鉆探施工技術，以及遠距離傳輸技術的不斷發展與成熟，地震波層析成像技術受到的制約因素越來越小，其應用范圍也更加廣泛。

4.3 隧道地震勘探法

該方法是近幾年發展而來的一項新技術，其被合理應用在不同類型的隧道工程中，同時，也被廣泛應用到煤礦井下斷層探測中，取得了不錯勘查效果。在具體作業開展時，通過對高靈敏度地震檢波接收器進行應用，收集隧道單側壁上多個地震激發點形成的地震波，以及在圍巖傳播中遇到不同反射界面后發生的發射波，合理處理和解釋發射波截面數據，然后依據地質情況，對斷面、巖石破碎帶情況進行合理預測。

5 結語

將工程物探技術合理應用在巖土工程中，一方面能夠落實好相應的勘查作業，另一方面也能夠為后續巖土工程建設提供支持。因此，相關單位需要提高對工程物探技術的重視，加強對該項技術應用與分析，從而使其作用能夠得到合理發揮。