袁亞坤，賀印豪

（1.江蘇省地質(zhì)環(huán)境勘查院，江蘇 南京 210000；2.江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局八〇五隊(duì)，江蘇 南京 210000）

巖土工程勘察是工程項(xiàng)目開(kāi)展前的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，目的是了解建設(shè)場(chǎng)地的巖土地層分布、地層性質(zhì)等，獲取準(zhǔn)確的地質(zhì)數(shù)據(jù)資料，為后續(xù)工程設(shè)計(jì)及施工作業(yè)提供地質(zhì)依據(jù)。綜合物探技術(shù)近幾年被廣泛應(yīng)用到巖土工程勘察項(xiàng)目中，在提高勘察作業(yè)效率、節(jié)約勘察成本及準(zhǔn)確性上起到了非常重要的作用。相關(guān)部門及人員應(yīng)加大研究力度，以促使該技術(shù)作用的充分發(fā)揮，為巖土工程的發(fā)展提供助力。

1 綜合物探技術(shù)的核心原理

隨著巖土工程行業(yè)的迅猛發(fā)展，綜合物探技術(shù)的應(yīng)用也越來(lái)越普遍和成熟。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，綜合物探技術(shù)是一項(xiàng)綜合性、專業(yè)性與復(fù)雜性較強(qiáng)的技術(shù)。綜合物探技術(shù)集合了各類單體地球物理探測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。由于各類單體物探技術(shù)的原理、適用條件與應(yīng)用要求各不相同，所以使得綜合物探技術(shù)的復(fù)雜程度相對(duì)較高，因此只有全面掌握綜合物探技術(shù)的核心原理，才能最大程度的發(fā)揮綜合物探技術(shù)的作用?，F(xiàn)階段，應(yīng)用較為普遍的物探方法主要有高密度電阻率技術(shù)、橫波反射技術(shù)、淺層地震反射波技術(shù)及跨孔CT技術(shù)等等。

2 應(yīng)用綜合物探技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

巖土工程勘察中，綜合物探技術(shù)是重要的勘察手段，在特定的工程勘察項(xiàng)目中，選用合適的物探技術(shù)可以起到方便快捷、節(jié)約時(shí)間和成本的作用，大大增加勘察的效率，提高勘察質(zhì)量。物探勘察技術(shù)可以概括以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

首先物探設(shè)備自動(dòng)化程度高，對(duì)人員需求量少，可降低人力成本消耗，加強(qiáng)勘察作業(yè)靈活性；其次一些地面物探技術(shù)如地質(zhì)雷達(dá)，地震反射波等探測(cè)時(shí)不用破壞地面，在一些鉆探無(wú)法實(shí)施的地段開(kāi)展物探工作，能夠有效的補(bǔ)充勘察成果。最后，環(huán)保性能好。綜合物探勘察技術(shù)應(yīng)用中產(chǎn)生的噪音較小，減少對(duì)周邊環(huán)境及居民的影響，滿足綠色環(huán)保的要求。

3 在巖土項(xiàng)目勘察中的綜合物探技術(shù)

綜合物探技術(shù)種類較多，在巖土工程勘察中應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況科學(xué)選擇，加強(qiáng)勘察工作的可靠性、科學(xué)性。常見(jiàn)的綜合物探勘察法及應(yīng)用有。

3.1 大地電場(chǎng)巖性勘察

大地電場(chǎng)巖性勘察的原理為：以太陽(yáng)風(fēng)產(chǎn)生的電磁波作為激發(fā)源，利用探測(cè)器對(duì)地面反射回的電磁波予以接收和記錄，不同高度地面反射的電磁波各不相同，通過(guò)對(duì)接收電磁波頻率、速度、幅度、電阻率等參數(shù)的對(duì)比分析，判斷被測(cè)區(qū)域巖土結(jié)構(gòu)的特征和屬性。大地電場(chǎng)巖性勘察法在巖土工程勘察中的優(yōu)勢(shì)在于：所選探測(cè)器體積小巧、攜帶方便，一人就可完成全部操作，節(jié)省更多人力成本。同時(shí)設(shè)備使用中，不會(huì)產(chǎn)生較大的噪音擾動(dòng)，削弱了環(huán)境污染，推動(dòng)勘察工作的順利進(jìn)行。精準(zhǔn)度高，偏差小。選用探測(cè)器通過(guò)平面電測(cè)方式獲取數(shù)據(jù)，科學(xué)控制采樣過(guò)程中的垂直間距，降低偏差出現(xiàn)的可能，加強(qiáng)勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性；穩(wěn)定性高。探測(cè)設(shè)備在接受電磁波上的穩(wěn)定性較強(qiáng)，即使是極其細(xì)微的電磁波，也能夠準(zhǔn)確接收到，大大降低地下結(jié)構(gòu)變化或水文帶來(lái)的干擾，進(jìn)而改善勘察作業(yè)的質(zhì)量。

3.2 多瞬態(tài)面波法

該方法使用中，是借助面波發(fā)射和傳播來(lái)判斷巖土結(jié)構(gòu)的一種方式。在實(shí)際應(yīng)用中，面波會(huì)順著介質(zhì)表面加以傳播，介質(zhì)不同傳播速度會(huì)存在一定差異，產(chǎn)生的瞬態(tài)沖擊力也會(huì)有所不同，傳感器會(huì)對(duì)傳播過(guò)程中產(chǎn)生的信號(hào)實(shí)行收集和匯總處理，根據(jù)這些信號(hào)的對(duì)比分析，了解巖土結(jié)構(gòu)特征和屬性。在勘察過(guò)程中，介質(zhì)造型形態(tài)、所處環(huán)境、頻散曲線等都會(huì)對(duì)勘察帶來(lái)影響。分析這些資料參數(shù)，便于了解巖土特性，獲取精準(zhǔn)資料數(shù)據(jù)[2]。

多瞬態(tài)面波法在巖土項(xiàng)目勘察中使用的特點(diǎn)有：面波波長(zhǎng)存在差異，投射的深度也不同，基于這種性質(zhì)，按照介質(zhì)的物理學(xué)性質(zhì)及面波速度之間的關(guān)聯(lián)，可以很準(zhǔn)確的體現(xiàn)勘察區(qū)的巖性特點(diǎn)。該技術(shù)目前分為穩(wěn)態(tài)法和瞬態(tài)法兩種形式，應(yīng)用范圍較廣。

3.3 高密度電阻率法

高密度電阻率法在應(yīng)用過(guò)程中，需要合理設(shè)置勘察點(diǎn)，通過(guò)對(duì)勘察點(diǎn)架設(shè)電場(chǎng)，結(jié)合電流傳輸情況及變化規(guī)律準(zhǔn)確判斷巖土結(jié)構(gòu)性質(zhì)和特征，該方法是在電法基礎(chǔ)上衍生得到的，屬于目前較為新型的勘察技術(shù)（如圖1）。高密度電阻率法采取配電電極朝地下傳輸直流電流，在勘察點(diǎn)建立電廠，調(diào)整供電級(jí)配、勘察器的位置、尺寸、排序等，轉(zhuǎn)變地下電流的布局情況，之后再勘察地表電廠的變化情況，準(zhǔn)確計(jì)量地面的電阻率，根據(jù)電阻率深度改變規(guī)律判別巖土特性。該方法的使用優(yōu)勢(shì)為：

圖1 高密度電阻率法

一是保證電極分布的統(tǒng)一性、均衡性，有效規(guī)避傳統(tǒng)方法中電極布局不當(dāng)帶來(lái)的影響，改善勘察質(zhì)量，降低問(wèn)題的出現(xiàn)幾率。二是可適用于多種不同類型的掃描機(jī)檢測(cè)工作的開(kāi)展，準(zhǔn)確獲取地質(zhì)斷面結(jié)構(gòu)特征及物理數(shù)據(jù)，為后續(xù)工作開(kāi)展提供依據(jù)和支持。三是落實(shí)智能化數(shù)字資料的收集和整理，保障資料的精準(zhǔn)性和可靠性，為電阻率計(jì)算及分析工作的開(kāi)展提供可靠依據(jù)和支持。

3.4 橫波反射法

橫波反射法是借助地震波在不同介質(zhì)上的傳播特征來(lái)判斷被測(cè)區(qū)域?qū)傩约敖Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)的一種有效方法，將其應(yīng)用于巖土工程勘察中，對(duì)于了解復(fù)雜地形結(jié)構(gòu)有著顯著作用和效果。在實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)對(duì)差別介質(zhì)中反射波的收集和處理，能夠準(zhǔn)確計(jì)算反射波所在位置、振幅及傳播速度等內(nèi)容，根據(jù)這些參數(shù)數(shù)據(jù)，采取對(duì)比分析的方式，準(zhǔn)確了解巖土結(jié)構(gòu)特征及地質(zhì)結(jié)構(gòu)分布情況，促進(jìn)后續(xù)工作的順利開(kāi)展。橫波反射法與縱波反射法比較，橫波的防凹性更強(qiáng)，而且橫波的垂直辨別率更高，傳遞速度較慢，勘察的精準(zhǔn)性更高。

3.5 淺層地震發(fā)射波

該方法多被應(yīng)用在淺層地下結(jié)構(gòu)勘察中，是利用人工激發(fā)地震波的方式，以振幅、波形、頻率及變化特征等判斷被測(cè)區(qū)域巖土結(jié)構(gòu)特征和屬性，獲取精準(zhǔn)資料。在使用該技術(shù)過(guò)程中反射波形態(tài)以折射、反射及投射三種為主。其中，反射波的使用比較常見(jiàn)，該種方法借助反射波在各種介質(zhì)分界表面按一定規(guī)律形成反射這個(gè)原理完成勘察，這同人在山谷中的呼喊和回聲原理相似，記載生波反射出的時(shí)間，就能夠精準(zhǔn)推斷出由障礙物到呼喊者間的間距[3]。

3.6 探地雷達(dá)

利用寬帶電磁波以脈沖模式完成巖土勘察作業(yè)，充分利用高頻電磁波脈沖原理來(lái)加強(qiáng)勘察數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、科學(xué)性。根據(jù)收集到的電磁波數(shù)據(jù)及磁場(chǎng)強(qiáng)度等資料，判斷地下空間及結(jié)構(gòu)變化特征，分析可用性，做出合理規(guī)劃，以保證工程建設(shè)的質(zhì)量和安全。

4 綜合物探勘察技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用案例

綜合物探技術(shù)在巖土工程勘察工作中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。本文結(jié)合軌道交通工程實(shí)例，圍繞綜合物探技術(shù)在工程項(xiàng)目施工中的實(shí)踐應(yīng)用展開(kāi)系統(tǒng)探究，旨在進(jìn)一步明確綜合物探技術(shù)的核心原理、應(yīng)用要點(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和注意事項(xiàng)等重點(diǎn)內(nèi)容，為后續(xù)的工程施工積累豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

4.1 基本概況

以某城市軌道交通項(xiàng)目為例，該工程呈L型走向，連接開(kāi)發(fā)區(qū)、新區(qū)、商業(yè)區(qū)等區(qū)域，是重要的客流集散點(diǎn)。工程周邊道路復(fù)雜，管線密集，，作業(yè)中要求人員做到科學(xué)分析和考量，確保工程勘察質(zhì)量。

4.2 綜合物探技術(shù)的合理應(yīng)用

由于工程所在區(qū)域內(nèi)包含大量交通線路，車流量較大，人員過(guò)于密集，為測(cè)量放線工作的開(kāi)展帶來(lái)較大影響。為推動(dòng)勘察工作的順利進(jìn)行，以淺震反射波法、探地雷達(dá)法、高密度電法這三種方式開(kāi)展物探勘察工作，共設(shè)置淺震反射波法測(cè)線6條、高密度電法1條、探地雷達(dá)測(cè)線2條。

4.3 數(shù)據(jù)處理

一是高密度電法數(shù)據(jù)處理。先對(duì)勘察中因受外界不良因素影響出現(xiàn)的壞點(diǎn)實(shí)行修正和處理，減少數(shù)據(jù)偏差產(chǎn)生的意外問(wèn)題，加強(qiáng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。之后利用獲取的數(shù)據(jù)資料構(gòu)建地形模型，分析數(shù)據(jù)合理性。最后利用佐迪反演法或者最小二乘反演法開(kāi)展反演測(cè)算，獲取精準(zhǔn)數(shù)據(jù)資料，完成巖土工程勘察作業(yè)。

二是淺震反射波下的數(shù)據(jù)處理。先要開(kāi)展數(shù)據(jù)篩選和處理，對(duì)壞道或非正常情況下產(chǎn)生的數(shù)據(jù)予以有效剔除，對(duì)剩余數(shù)據(jù)實(shí)行編號(hào)和存管；開(kāi)展濾波處理，降低濾波對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的干擾，完善工作質(zhì)量；除常規(guī)的勘察處理之外，還需要開(kāi)展精準(zhǔn)的速度測(cè)試工作，獲得相對(duì)符合巖土工程實(shí)際情況的縱波速度數(shù)據(jù)信息；集中處理所有道，開(kāi)展動(dòng)、靜校正。對(duì)于各道上需要相同的采樣結(jié)果，完成平均值測(cè)算。最后將其疊加輸出獲得水平疊加時(shí)間剖面圖。

三是探地雷達(dá)數(shù)據(jù)處理。先要確定天線頻率，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況予以最終確定。本項(xiàng)目將天線頻率設(shè)定在80兆赫茲左右，之后對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)施濾波、里程歸一與校準(zhǔn)作業(yè)，獲取最終數(shù)據(jù)資料，提高結(jié)果的精準(zhǔn)度。

5 綜合物探技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用

基于綜合物探技術(shù)的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，使其可以在不破壞巖土工程周邊自然環(huán)境的前提條件下，順利完成現(xiàn)場(chǎng)勘察工作。與傳統(tǒng)勘察手段相比，綜合物探技術(shù)的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)既體現(xiàn)在保護(hù)工程現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件方面，又體現(xiàn)在節(jié)省巖土工程投資成本方面。這也是綜合物探技術(shù)被運(yùn)用到巖土工程中的主要原因。

只有不斷優(yōu)化和完善勘察技術(shù)手段，才能進(jìn)一步提升勘察技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用水平。在巖土工程中，必須做好如下幾方面工作：相關(guān)人員需根據(jù)實(shí)際情況，選擇適宜的勘察技術(shù)手段，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)及周邊區(qū)域的自然環(huán)境實(shí)行勘察。由此，確?？辈旒夹g(shù)手段的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范性，以及勘察測(cè)量結(jié)果的精準(zhǔn)可靠性。在實(shí)際工作中，除自然環(huán)境因素以外，巖土工程勘察工作的影響因素還有很多，如果相關(guān)人員單純采用單一化的勘察技術(shù)，必定難以全面且精準(zhǔn)的掌握各類數(shù)據(jù)信息。針對(duì)這種情況，相關(guān)人員要嘗試聯(lián)合采用多種勘察技術(shù)。相關(guān)人員在使用綜合物探技術(shù)時(shí)，還需對(duì)剖面進(jìn)行合理布置，以提升綜合物探技術(shù)的應(yīng)用水平。在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)環(huán)境展開(kāi)調(diào)查時(shí)，各部門之間必須保持良好的溝通交流與協(xié)調(diào)配合，維持勘察結(jié)果的完整性、精準(zhǔn)性與可靠性，充分發(fā)揮勘察測(cè)量工作的作用。

隨著地球物理探查技術(shù)研究深度的拓展以及理論研究成果的積累，地球物理探查技術(shù)在巖土工程勘察中的應(yīng)用也愈加成熟，經(jīng)地球物理探查技術(shù)勘測(cè)得出的數(shù)據(jù)可以直接為工程設(shè)計(jì)所用。但在采用地球物理探查技術(shù)前，必須經(jīng)過(guò)全面且系統(tǒng)的試驗(yàn)，選擇最適宜、最合理、最經(jīng)濟(jì)的解決方案，以此保證勘察結(jié)果的精準(zhǔn)可靠。

6 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)有的綜合物探勘察法種類較多，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)充分結(jié)合巖土工程勘察特點(diǎn)和需要，做到科學(xué)選擇和應(yīng)用，綜合物探手段的選用應(yīng)加強(qiáng)前期規(guī)劃和處理，來(lái)提升勘察作業(yè)的質(zhì)量，發(fā)揮出最大技術(shù)功效，進(jìn)而獲取精準(zhǔn)數(shù)據(jù)資料，以此為巖土工程的高效開(kāi)展提供強(qiáng)大的助力與支持。