摘 要：在復雜地質(zhì)環(huán)境背景下，傳統(tǒng)巖土工程勘察方法無法直接對巖土工程現(xiàn)場數(shù)據(jù)表征信息進行抽取，導致傳統(tǒng)方法勘察效果較差。為了有效解決這個問題，本文對復雜地質(zhì)環(huán)境背景下巖土工程勘察技術進行研究，并對巖土工程現(xiàn)場數(shù)據(jù)表征信息進行抽取，在此基礎上測量巖層厚度。根據(jù)巖層厚度測量結果設計地質(zhì)雷達探測流程，勘察復雜地質(zhì)環(huán)境背景下的巖土工程。對比試驗結果表明，這項技術的勘察效果更佳，可以在巖土工程勘察領域廣泛應用。

關鍵詞：復雜地質(zhì)環(huán)境；巖土工程；巖土勘察；勘察方法

中圖分類號：TU 44" 文獻標志碼：A

復雜地質(zhì)是一種常見的自然現(xiàn)象，其會對人類的工程建設活動產(chǎn)生重要影響[1]。巖土工程勘察是在工程建設前對地質(zhì)環(huán)境進行深入調(diào)查和分析的重要步驟。然而，在復雜地質(zhì)環(huán)境下[2-3]，傳統(tǒng)的勘察方法難以準確預測地質(zhì)環(huán)境中的多種因素，例如地層巖性等。但現(xiàn)有的勘察技術對環(huán)境的影響較大，可能造成環(huán)境破壞和安全隱患。地質(zhì)環(huán)境的復雜性和不確定性也會導致勘察結果具有較大的主觀性和不確定性[4]。因此，為了解決上述問題，國內(nèi)外學者進行了大量研究。國外研究者利用先進的地球物理技術和數(shù)值模擬方法，對地質(zhì)環(huán)境進行精細化調(diào)查和預測，并注重開發(fā)新型的勘察設備和技術，以減少對環(huán)境的不利影響。國內(nèi)研究者將傳統(tǒng)勘察方法與新技術相結合，提高勘察的效率和準確性。此外，相關學者也持續(xù)完善行業(yè)標準，以適應新的勘察技術發(fā)展[5]。針對復雜地質(zhì)環(huán)境下巖土工程勘察技術的困境和研究現(xiàn)狀，本文提出適應現(xiàn)狀的勘察技術，以期為實際工程建設提供科學依據(jù)和技術支持。

1 復雜地質(zhì)環(huán)境背景下巖土工程勘察方法設計

1.1 巖土工程現(xiàn)場數(shù)據(jù)表征信息抽取

在巖土工程勘察研究過程中，波速能夠充分表達調(diào)查區(qū)域地質(zhì)結構的物理特征，因此需要采用不同波長的瑞利波對特定區(qū)域的深層介質(zhì)進行分析[6]?？紤]研究技術在實際應用中對信息的要求，需要從巖土工程現(xiàn)場收集數(shù)據(jù)。收集的數(shù)據(jù)包括距離偏移長度、排列長度、采樣間隔等。通常情況下，當勘探的深度較淺時，其相應的多道間距也會較小，較淺的勘探深度意味著對地質(zhì)體的覆蓋范圍和規(guī)模相對也較小，因此需要更密集的勘探剖面來獲取更準確的地質(zhì)信息[7]。而當勘探深度較深時，為了能夠更好地覆蓋整個地質(zhì)體，并避免漏掉重要的地質(zhì)信息，需要適當增加多道間距。

巖土工程的總體技術項目必須小于多道間距離的兩倍，補償距離必須為研究深度的1/2或1/3[8]。當確定序列長度數(shù)據(jù)時，可以使用序列長度測量設備進行測量。在實際應用過程中，需要充分考慮軌道空間限制，序列的長度必須是開口深度的1.25倍。同時，在實際過程中，應選擇頻率相對合適的10Hz～20Hz的檢測裝置，進一步測量巖石的厚度。將該裝置放置在研究層的頻率范圍25m處，并測量所獲得的瑞利波以獲得適當?shù)臄?shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)中提取有用的特征，這些特征可以反映巖土工程的性質(zhì)和狀態(tài)，特征可能包括地質(zhì)參數(shù)、物理參數(shù)、化學參數(shù)等。通過模型分析，從巖土工程現(xiàn)場數(shù)據(jù)中提取有用的信息，這些信息可以用來指導工程設計、施工和監(jiān)測等。通過這些步驟完成對巖土工程現(xiàn)場數(shù)據(jù)表征信息抽取處理，為后續(xù)分析奠定的堅實的基礎。

1.2 巖層厚度測量

根據(jù)在巖土工程現(xiàn)場獲取的巖土工程現(xiàn)場數(shù)據(jù)表征信息，采用了引入的研究方法測量巖層厚度，進行巖土工程研究。雷波勘探技術原理如圖1所示。

在雷波勘探技術中，通過向地下發(fā)射雷波并接收反射回來的雷波信號，可以對地下地質(zhì)結構進行探測和分析。由于雷波在地下傳播的速度與介質(zhì)的物理性質(zhì)有關，因此對雷波信號進行測量和分析，可以確定地下介質(zhì)的性質(zhì)和厚度等信息。

在巖土工程研究中，引入對地面的直接沖擊力，在地面周圍產(chǎn)生一定頻率范圍的瑞利波[9]。如果瑞利波受到周圍環(huán)境的影響比較大，那么瑞利波將多次放置，并最終以脈沖的形式傳播。在此過程中，當?shù)卣饍x記錄信號并區(qū)分不同頻率的瑞利波時，可以得到瑞利波變化速度與頻率變化之間的聯(lián)系。在巖土工程中，用收集的數(shù)據(jù)計算石層的厚度，計算過程如公式（1）所示。

H=λ/2=v/2f " " " " " " " " " " " " " （1）

式中：H為巖土工程研究區(qū)域內(nèi)不同巖石層的厚度，這是通過研究需要獲取的重要信息；λ為瑞利波控制系數(shù)，這個系數(shù)反映了瑞利波在巖土中的傳播特性，對理解和預測瑞利波的傳播行為具有關鍵作用；v為瑞利波在巖土中的傳播速度，這是由巖土的物理性質(zhì)、結構特征等多種因素決定的。瑞利波的傳播速度對了解地下巖石層的分布和結構具有重要意義；f為瑞利波的頻率，頻率是反映波動的快慢的物理量。在巖土工程研究中，瑞利波的頻率可以幫助了解地下巖石層的性質(zhì)和厚度。

根據(jù)公式（1），可以獲取測區(qū)內(nèi)不同類型巖石的厚度信息。為進行全面區(qū)域調(diào)查，須結合地震學理論，并在每個巖層的平均相位處計算上述關系中瑞利波的各波之間的差異，瑞利波相速度v`是描述瑞利波在巖層中傳播速度的重要參數(shù)，它受到多種因素的影響，包括巖層的物理性質(zhì)、結構特征等，其計算過程如公式（2）所示。

（2）

泊松比是描述材料受到外力作用時，其橫向變形與縱向變形之比。在巖土工程中，泊松比是一個重要的參數(shù)，它可以幫助了解巖層的力學性質(zhì)和穩(wěn)定性。在松散的巖層中，泊松比δ的取值為0.49，它反映了巖層的松散程度。當巖層的松散程度降低時，相應的泊松比值會增加。

通過綜合考慮這些因素，可以更準確地描述瑞利波在巖層中的傳播行為，并進一步計算不同巖石層的厚度。這對巖土工程設計和施工具有重要的指導意義，有助于后續(xù)工程制定更加科學、合理的方案。

1.3 基于地質(zhì)雷達探測流程的巖土工程勘察

為了在該項目中順利進行巖土工程研究工作，根據(jù)上述數(shù)據(jù)采集和巖層厚度測量進一步完善地質(zhì)雷達探測流程。在現(xiàn)場調(diào)查過程中，每一個調(diào)查程序都需要在實地闡明并確定適當?shù)恼{(diào)查方法，保證調(diào)查結果準確、可靠。

首先，當應用地質(zhì)研究方法時，需要深入了解其應用原則。因此，當應用地質(zhì)雷達時，需要根據(jù)地質(zhì)雷達的原理和特點選擇合適的調(diào)查方法和參數(shù)設置。

同時，在確定地質(zhì)雷達的過程中，需要考慮回波信號的傳播路徑和時間?？梢杂霉剑?）計算在接收時段期間顯示回波路徑的時間。

（3）

式中：x為接收間隔距離；h為反射體深度；v為脈沖波速。這些參數(shù)在地質(zhì)雷達研究中具有重要意義。脈沖波速的計算過程如公式（4）所示。

（4）

式中：Eγ為相對介質(zhì)常數(shù)；C為電磁波在真空中的傳播速度。這兩個參數(shù)在地質(zhì)雷達研究中起著關鍵作用，它們共同決定了電磁波在介質(zhì)中的傳播特性。

在整理好計算結果后，可以根據(jù)雷達電磁波的變化規(guī)律對施工區(qū)的地質(zhì)情況進行客觀評估。通過分析電磁波的傳播速度、振幅、相位等參數(shù)，可以了解地下地質(zhì)結構的分布、性質(zhì)和變化情況，有助于預測和評估施工區(qū)的地質(zhì)穩(wěn)定性、巖石分布、地下水情況等關鍵信息，為巖土工程設計和施工提供科學依據(jù)。

其次，為保證研究結果的準確性和可靠性，需要選擇高性能的研究設備，特別是主機系統(tǒng)的地質(zhì)雷達。當使用研究設備時，應在1000 ns的時間窗口基礎上，保證每20 cm內(nèi)確定1024個采樣點。這樣可以加深對研究方法中研究信息的理解程度，并更好地解釋和分析結果。

最后，必須使用GPS設備進行測量和定位，并在測量閾值距離方法的基礎上準確地獲得測量點的數(shù)據(jù)返回。根據(jù)研究要求，本項目由5條雷達測量線組織戰(zhàn)略分布和環(huán)境，總工作量約400m。與上述計劃合作，保證可靠的巖土工程勘察結果，地質(zhì)雷達探測流程如圖2所示。

為了梳理明確的勘察思路，應按照以下順序進行細化校對，包括數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理、技術文件整理、時間安排和調(diào)度以及雷達探測的巖土工程勘察結果。當處理雷達探測產(chǎn)生各種數(shù)據(jù)時，需要進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)補償分析、數(shù)值計算等詳細工作。

2 試驗論證

為驗證本文提出的勘察方法的有效性，對傳統(tǒng)復雜地質(zhì)環(huán)境背景下巖土工程勘察方法與本文提出的勘察方法進行對比試驗。采用傳統(tǒng)方法1、傳統(tǒng)方法2、本文方法進行對比試驗。

2.1 試驗準備

本文以某城市建設項目的地質(zhì)勘探為試驗案例，詳細分析了本文研究方法和傳統(tǒng)巖石勘察方法的應用效果。

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，該區(qū)域為原工業(yè)場地。在施工區(qū)域內(nèi)，由于存在大量廢物和廢舊的工業(yè)建筑，因此部分區(qū)域為垃圾填埋區(qū)域。在施工前，需要采用合理的巖土勘察研究方法，規(guī)定每層巖石的范圍、深度和厚度。在數(shù)據(jù)準備的過程中，使用本文方法、傳統(tǒng)方法1和傳統(tǒng)方法2這3種研究方法，將采樣條件設置為相同的值，通過3種勘察方法，勘察和記錄工程巖土領域不同類型巖層的厚度。對這3種研究方法的結果與實際勘察結果進行擬合度計算，并將結果列成表格，見表1。

2.2 試驗過程

在實際復雜地質(zhì)環(huán)境背景下，本文巖土工程勘察技術的試驗過程主要包括以下幾個步驟。1）數(shù)據(jù)抽取和表征：采用不同波長的瑞利波對巖土工程現(xiàn)場深層介質(zhì)進行分析、數(shù)據(jù)抽取和整理，包括地質(zhì)圖、鉆探數(shù)據(jù)、地球物理測量數(shù)據(jù)等。同時，對這些數(shù)據(jù)進行表征，提取關鍵信息，例如巖層厚度、地層巖性等。2）巖層厚度測量：基于表征信息，采用雷波勘探技術測量巖層厚度。根據(jù)測量得到的巖層厚度數(shù)據(jù)，可以評估地下結構的分布情況。3）地質(zhì)雷達探測流程設計：根據(jù)巖層厚度測量結果，設計合適的地質(zhì)雷達探測流程。地質(zhì)雷達可以通過發(fā)送電磁波并接收反射信號來探測地下巖石和地層的分布情況。通過分析反射信號的強度和時間延遲，可以確定不同巖石層的位置和特征。基于以上設計的勘察方法和技術，進行實地勘察工作。采集地質(zhì)雷達數(shù)據(jù)，并結合其他地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)，對復雜地質(zhì)環(huán)境下的巖土條件進行詳細分析和評估。

2.3 對比試驗

在比較3種勘探方法擬合度計算結果的基礎上，將本文提出的勘探方法應用于實際巖土工程項目，可以準確地評估不同巖石和土壤巖性的頻率，擬合度計算結果在0.991以上，均高于傳統(tǒng)方法1和傳統(tǒng)方法2，滿足高精度勘察要求。因此，在上述試驗結果的基礎上，可以得出結論，在復雜地質(zhì)環(huán)境背景下，巖土工程勘察技術研究方法可以產(chǎn)生更準確的研究結果，勘察效果更佳，可以為地質(zhì)工程項目提供可靠的技術基礎。

3 結語

在復雜地質(zhì)環(huán)境背景下，研究巖土工程勘察技術具有深遠的意義。通過深入研究和應用新的勘察技術和方法，能夠提高巖土工程勘察的準確性和效率，減少擾動，并提高勘察結果解釋性、客觀性和準確性。將新的勘察技術和方法應用在實際工程中，可以驗證其可行性和有效性，并不斷積累經(jīng)驗，為未來的巖土工程勘察工作提供更加科學和可靠的依據(jù)。

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