工程物探新技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用發(fā)展

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上工程物探新技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用及發(fā)展徐燕軍1 戴志祥2【摘 要】本文主要介紹了淺層地震法、瑞利面波法等工程物探新技術(shù)、方法、設(shè)備及其在巖土工程勘察、測(cè)試、檢測(cè)中的應(yīng)用及發(fā)展情況。1 前言 工程物探是在原地球物理勘探基礎(chǔ)上發(fā)展而來，五、六十年代服務(wù)于水文地質(zhì)、工程地質(zhì)，成為工程勘察的一個(gè)組成部分。上世紀(jì)八十年代，隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，推動(dòng)了電子技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)開始廣泛應(yīng)用于各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，從而帶動(dòng)了工程物探技術(shù)的發(fā)展。工程物探緊隨工程勘察向巖土工程延伸、向巖土工程測(cè)試、監(jiān)測(cè)、檢測(cè)轉(zhuǎn)化，已成為巖土工程的一個(gè)組成部分。工程物探技術(shù)，周期短，成本低，信息量大，服務(wù)面廣

2、，是無損檢測(cè)，其作用和地位得到了肯定。2 工程物探技術(shù)方法與設(shè)備 在中國，工程物探始建于上世紀(jì)50年代，近二十年來有了較大發(fā)展，目前主要開展的方法有：淺層地震（反射波法、折射波法）、面波法、地震映象法、高密度電法、地質(zhì)雷達(dá)、瞬變電磁法（TEM法）、工程CT（層析成象技術(shù)）、樁基無損檢測(cè)技術(shù)、地下管線探測(cè)技術(shù)、工程測(cè)井、聲波探測(cè)和常時(shí)微動(dòng)測(cè)試等。2.1 淺層地震法 淺層地震法是根據(jù)地下介質(zhì)的波阻抗差異，利用縱波勘探的一種人工地震探測(cè)方法，可以用于研究與巖土工程有關(guān)的地質(zhì)、構(gòu)造、巖土體的物理力學(xué)特性，測(cè)定覆蓋層厚度，確定基巖埋深起伏情況，查找構(gòu)造追索斷層等。2.2 瑞利面波法 瑞利面波法是根據(jù)地下

3、介質(zhì)的物性差異，利用瑞利面波勘探的一種人工地震探測(cè)方法。該方法具有能量大，衰減慢，在不同介質(zhì)中傳播進(jìn)程中遇到密度變化時(shí)會(huì)出現(xiàn)頻散現(xiàn)象，速度突然變化，在頻散曲線上出現(xiàn)異常?？捎糜谔綔y(cè)地下異常體及密度變化情況。2.3 地質(zhì)雷達(dá) 地質(zhì)雷達(dá)是根據(jù)地下介質(zhì)的電性差異，利用電磁波檢測(cè)地下異常體或地層分層的一種檢測(cè)方法，天線中心頻率不同，探測(cè)深度及分辨率，隨之改變，可根據(jù)具體情況選擇不同天線。該方法可用于基礎(chǔ)處理的質(zhì)量監(jiān)理，地下異物，地下洞室開挖的預(yù)報(bào)測(cè)深。2.4 高密度電法 高密度電法原理與普通電法相同，是利用地下介質(zhì)的電性差異，人工供電測(cè)量一次場(chǎng)分布的探測(cè)方法，但它集中了剖面法和測(cè)深法的功能，施工效率高

4、，信息量大?？捎糜诠芫€調(diào)查，物探找水，采空區(qū)、巖溶、滑坡等災(zāi)害的物探調(diào)查。 1、2：中國兵器工業(yè)北方勘察設(shè)計(jì)研究院 2.5 瞬變電磁法瞬變電磁法是觀測(cè)二次場(chǎng)，具有體積小，受地形影響小，縱向分辨率高，工作效率高等優(yōu)點(diǎn)，可用于判斷地質(zhì)體的電性、產(chǎn)狀、規(guī)模。2.6 工程測(cè)井 是利用鉆孔作地下物探的一種方法。在孔內(nèi)放置各種傳感器，接收采集孔內(nèi)地球物理信息，進(jìn)而分析推斷孔壁的地質(zhì)特征，可劃分地層，地質(zhì)剖面，區(qū)分巖性；確定巖石的物理參數(shù)，研究孔壁及孔內(nèi)技術(shù)情況（裂隙、巖溶、孔徑、孔斜等地質(zhì)問題，以及砼離析、空洞等施工問題）。目前常用的測(cè)井方法有：電測(cè)井、波速測(cè)井、聲波測(cè)井、電磁波測(cè)井、放射性測(cè)井，井中電視

5、；井徑、流量測(cè)井等。2.7 工程CT 工程CT是在其它方法獲取大量信息基礎(chǔ)上，利用代數(shù)重現(xiàn)，聯(lián)合迭代，反褶積等計(jì)算方法，重視被測(cè)體的二維或三維圖象?？捎糜诙喾N物理探測(cè)的資料處理。2.8 設(shè)備 改革開放前，我國物探設(shè)備相對(duì)較簡(jiǎn)陋，主要是來自前蘇聯(lián)及東歐以及國內(nèi)仿制設(shè)備。20世紀(jì)八十年代后，引進(jìn)了歐美等西方國家的先進(jìn)設(shè)備，以及隨著我國經(jīng)濟(jì)及科技水平的高速發(fā)展，涌現(xiàn)出的大量的高性能國產(chǎn)物探設(shè)備。國產(chǎn)設(shè)備在數(shù)據(jù)采集記錄，處理分析等方面有了突破性進(jìn)展，極大地促進(jìn)了物探技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步。目前我們使用較多的儀器有北京水電物探所生產(chǎn)SWS多波工程勘探儀；武漢巖海生產(chǎn)的樁基檢測(cè)儀，聲波儀，載荷儀；重慶地質(zhì)儀器廠

6、生產(chǎn)的地震儀高密度電法儀；徐州建工所生產(chǎn)的載荷儀，還有中科院巖土所、物化探所、力學(xué)所生產(chǎn)的各種儀器和傳感器等，這些設(shè)備的性能已接近或達(dá)到國外儀器的水平，為物探技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展鋪設(shè)了道路。3 應(yīng)用及發(fā)展3.1 應(yīng)用 工程物探的服務(wù)對(duì)象已從過去的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)發(fā)展到現(xiàn)今的巖土工程。如今已作為巖土工程勘察、施工、檢測(cè)過程中的一種手段，為勘察、設(shè)計(jì)施工、檢測(cè)提供數(shù)據(jù)。 工程物探相對(duì)于其它勘察手段來說，探測(cè)速度快，信息量大（測(cè)點(diǎn)連續(xù)），在成本上有較大優(yōu)勢(shì)，和其它勘察方法結(jié)合起來解釋可以達(dá)到較高的解釋精度，勘察中常用到高密度電阻率法，淺層地震法，瞬態(tài)面波法，井中電磁波法檢層波速測(cè)試等，有效地協(xié)助巖土工程

7、師圈定巖溶，追索構(gòu)造，劃分巖性，確定基巖埋深，查找各類不良地質(zhì)體，提供巖土層物理力學(xué)參數(shù)等，且成果直觀，易于非專業(yè)人員判讀。 在施工中,可以幫助監(jiān)理工程師控制施工質(zhì)量,如：基礎(chǔ)處理效果的實(shí)時(shí)測(cè)試,基樁灌注前入巖深度,沉渣厚度以及垂直度的確定,有了物探技術(shù)的支撐,工期及施工質(zhì)量將得以保證。 在施工質(zhì)量檢測(cè)方面，工程物探檢測(cè)技術(shù)是主要手段。地基加固可以用瞬態(tài)面波法，地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行施工前后的對(duì)比分析，結(jié)合其它手段判定處理效果。樁基檢測(cè)中，無損檢測(cè)技術(shù)則作為主要檢測(cè)手段，主要是因?yàn)閯?dòng)測(cè)成本低、周期短，可以加大檢測(cè)比例，更全面的了解施工的質(zhì)量。3.2 今后物探技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：3.2

8、.1 工程物探技術(shù)要適應(yīng)巖土工程勘察不斷發(fā)展的要求，進(jìn)一步提高物探技術(shù)人員的素質(zhì)，特別是針對(duì)不同工程條件合理選用綜合物探方法和對(duì)各種物理參數(shù)的解釋能力。3.2.2 進(jìn)一步研究各種物探技術(shù)方法對(duì)不同地球物理前提的適用性，避免濫用。針對(duì)一般情況下巖土工程勘察勘探深度不大，但分辨和定量解釋精度要求高的特點(diǎn)，推廣使用面波、多道瞬態(tài)面波技術(shù)與高密度電法、地下管線探測(cè)等方法，并加強(qiáng)電磁、地震波成像技術(shù)的研究和工程應(yīng)用。3.2.3 開展綜合物探技術(shù)在巖土工程勘察勘察中的應(yīng)用,研究提高各種物探手段勘察精度的方法。3.2.4 研究開發(fā)適合城市和城市周邊建筑區(qū)勘探要求的、具有較大勘探深度和較高精度物探方法，加強(qiáng)適

9、合城市環(huán)境背景條件（高噪聲、多其它干擾）下有效的水、油、氣管網(wǎng)測(cè)漏儀器的研制及準(zhǔn)確定位方法的研究。3.2.5 進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)基樁動(dòng)測(cè)技術(shù)的研究，在基樁完整性檢測(cè)中，由定性向定量發(fā)展；在基樁承載力檢測(cè)中，通過動(dòng)、靜試驗(yàn)的對(duì)比研究，提高對(duì)承載力的測(cè)試技術(shù)和數(shù)據(jù)處理水平。3.2.6 進(jìn)一步加強(qiáng)工程物探中計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，并注意軟硬件的適用性和采用的數(shù)學(xué)模型、物理力學(xué)參數(shù)的準(zhǔn)確性和代表性。提高技術(shù)人員的應(yīng)用水平和成果的可信度。綜上所述，由于電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，工程物探技術(shù)在勘察精度和勘察能力方面有了較大提高，已經(jīng)從定性分析發(fā)展為定量、半定量分析，另外加上工程物探技術(shù)本身探測(cè)速度快，檢測(cè)點(diǎn)密度大，成本低，所以工程物探技術(shù)已成為解決工程建設(shè)問題必不可少的非常有效的高科技手段。 由于工程物探是無損檢測(cè)、間接探測(cè)。在工作中