综合勘察技术在岩土工程勘察中的应用研究

 

  1.1   技术原理

  综合勘察技术是由多种单一勘察技术组成的综合技术体系，各项单一勘察技术的应用原理与技术特征都存在明显差异。因此，在组合采取不同种类勘察技术时，综合勘察技术的原理也会随之改变，表现出不尽相同的勘察方式。例如，在应用大地电场延性检测技术时，以现场区域中太阳风所形成的电磁波作为激发场源，使用固定探测仪等设备，采取点频方式检测并记录反射电磁波信号，从而判断测区地质条件与岩土状况参数，其作业原理便为综合勘察技术原理。

  1.2   技术应用优势

  与传统工程勘察技术相比，综合勘察技术在岩土工程领域展现出了明显的技术优势，可以全方面提高工程勘察质量，取得良好的经济效益，而综合勘察技术的具体应用优势包括如下几点：（1）器械小巧轻便。与早期勘察仪器设备相比，在应用综合勘察技术时会大规模使用各类新型仪器设备，新型仪器的体积较小，自重量较轻，具有操作便携性特征，能明显缩减岩土工程勘察作业量。同时，新型仪器设备的操作流程简单，仅需配置 1 ～ 2 名勘察人员，在短时间内即可完成现场点位勘察等作业。（2）环境效益高。在传统工程勘察模式中，受到技术限制，为保障勘察精度，往往需要清理现场植被，减小地表障碍物对勘察质量造成的影响，导致工程现场生态环境遭受程度不一的破坏。在应用综合勘察技术时，在保障测量精度与勘察结果真实准确的前提下，可以不破坏地表植被与现场生态环境而完成勘察任务。（3）勘察精度高。在采取单一勘察技术时，受到仪器设备与外部环境等因素干扰，容易出现勘察精度波动状况，导致勘察结果与现场实际情况存在一定误差。在应用综合勘察技术时，可采取多种技术手段重复开展勘察作业，从所获取大量测点数据中提取有效数据，以此减小误差，提高测量精度。

  2.1   浅层地震反射波法

  浅层地震勘探技术是通过人工方式激发地震波，对地震波在介质中的传播情况进行勘探来判断测区浅层地质结构情况的一项技术手段，其勘探原理与山谷回声原理较为相似。在应用这项技术时，勘察人员操纵仪器设备激发地震波，对岩土介质中传播的地震波信号进行采集，根据地震波频率与振幅等参数的变化情况判断岩土工程测区浅层地层岩性与界面深度形态。同时，以地震波传播特点为划分依据时，可以将浅层地震勘探技术分为透射波法、折射波法、反射波法三种，浅层地震反射波法的应用最为常见。在应用浅层地震反射波法时，需要使用不会对生态环境造成污染破坏的震源，如使用压电换能器与电磁脉冲器，通过释放电磁脉冲来产生压电效应，激发地震波。此外，在选择震源时，还需考虑地震信号识别与频率特性问题，将保障勘察精度与完成勘察任务作为首要目的。

  2.2   高密度电阻率技术

  高密度电阻率技术属于阵列勘探方法，以岩土工程测区中的岩、土介质的导电性差异为勘察基础，在测区现场中人为营造稳定的电流场，在电流场作用下，测区地中传导电流将保持特定分布规律。随后，工作人员对观测剖面中各处测点的测量数据进行采集处理，即可准确获取测区地质情况与断面分布状况。在开展野外测量作业时，工作人员直接在现场观测剖面中的各处各点中放置若干数量电极，操纵电极转换装置与电测仪等设备，可以在短时间内完成数据采集操作，并将所采集数据导入微机中进行处理，快速生成地电断面图。从技术原理层面来看，高密度电阻率法与传统的普通电阻率法的技术原理基本一致，主要区别为在观测剖面中设置高密度观测点，可以准确获取所测地电断面地质解释图件信息，有效结合了电测深法、电剖面法以及普通电阻率法的技术优势。高密度电阻率法的具体优势如下：（1）测量效率高。在应用高密度电阻率技术时，可以一次性完成现场电极布设作业，大幅提高野外测量作业效率，具备开展自动化测量作业的基础条件，单独测点的地电数据采集时间为 2 ～ 5s。同时，由于电极一次性布设，可以降低电极故障干扰问题的出现率。（2）资料预处理。在采取常规电阻率法时，需要以人工形式开展测量数据与资料的处理操作。在应用高密度电阻率法时，可以由软件程序辅助人工完成资料预处理操作，直接显示剖面曲线形态，并自动完成图形绘制与成果图件打印等操作。（3）地质信息丰富。高密度电阻率法创新性采取了多种电极排列扫描方式，使得所获取测区地电断面结构地质信息较为丰富。

  2.3   大地电场岩性检探测技术

  在应用大地电场岩性探测技术时，将太阳风所形成的电磁波作为激发场源，测量人员采取点频记录方式持续接收测区地层中不同部位反射回来的电磁波信息，综合分析地层各部位深度与电磁波幅度和电阻率等参数，综合判断岩土工程测区的岩层特性。大地电场岩性探测技术的应用流程如下：导入原始数据—数据预览—数据排序—将数据导入计算机系统进行处理—生成 CYT 曲线—将不合格 CYT 曲线重新导入计算机系统—CYT 曲线归中—绘制 CYT 曲线图—调试横纵比例—输出预期CYT 曲线图—综合分析解释。从技术应用情况来看，大地电场岩性检探测技术具有以下应用优势：（1）设备小巧轻便。在应用这项技术时，所使用 CYT-V1 等型号仪器设备的体积较小，便于携带，仅需配置 1 名勘察人员即可携带 CYT-V1 探测仪开展独立测量作业，将设备在预定位置安装就位，对探测深度范围在 10km 内的地层进行勘探。（2）测量精度高。CYT 探测仪采取平面点测方式，测量人员根据岩土工程测区现场情况可以实时调整探测仪的垂直采样间距，以此来控制测量精度，尽可能减小测量误差（见图 1）。（3）场源稳定。与其他型号探测仪相比，CYT-V1 型探测仪并不会接收高压电源与地下给水等信号，仅接收测区大地天然低频电磁波信号，所形成激发场源的稳定性较强，不易产生过大测量误差。

  3    结束语