岩土工程勘察中综合勘察技术的应用研究

岩土工程勘察中综合勘察技术的应用研究

许柏焕1,常菁箐2

深圳市勘察测绘院（集团）有限公司 广东 深圳 518000

摘要：岩土工程勘察技术是岩土工程的重要组成部分，决定着后续作业的安全性、科学性及稳定性。伴随科技的持续发展，岩土工程勘察技术得到创新发展，现代互联网技术与勘察工作的融合成为岩土工程勘察作业的主要形式。借助信息技术，可对岩土结构进行分析，获取不同岩土层地理特性及性能参数，通过模拟仿真的方式可提升勘察效率及质量。在国家大力推进产业环保发展的背景下，岩土工程勘察需迎合国家战略要求，采用综合勘察技术，以应对复杂地形勘察工作，为岩土作业提供保障。

关键词：岩土工程；综合勘察技术；信息技术

在国家工程建设领域的高度发展下，岩土工程勘察技术顺应革新，并在信息技术辅助下实现了质的突破。由于我国地域广阔且地形复杂，自然复杂的沿途区域较多，在一定程度上影响了勘察勘测技术的应用。为解决复杂地形勘察难题，需善用信息技术，采用综合的勘察技术，对岩土地质进行全方位勘察，提升岩土作业安全性及质量。施工人员利用综合勘察技术可有效缩短勘探时间，同时提升勘探效率，在技术的辅助下持续完善勘探措施，有助优化、创新勘测模式，对岩土工程顺利开展提供保障。

1、岩土工程勘察技术类型

1.1横波反射技术

地球由众多地壳组成，不用地壳中的不同底层的硬度、矿石种类、密度存在巨大差异，横波反射法主要利用力学原理及地震观测技术对岩土层性质进行判断。岩土工程开工时，在水下布置地震仪，可通过特殊的地震波测量装置判断岩土层稳定性，并通过地下移动波形来判断地震类型，在地震仪中收取信号并反馈给服务端。通过对地震信息的分析，可精准计算底层反射的横波振幅，同时了解地震可能发生的位置。常规条件下，采用纵波或横波天线是因为横波遭受波形干扰次数过少，但不建议采用纵波或横波天线，因为检测精读较差。横波反射法的应用有一定局限性，仅能在专用的地震仪区域使用，因此使用范围相对受限，在岩土工程应用几率较低。

1.2高密度电阻技术

高密度电阻勘察方法就是利用电阻与电磁的形式，结合量子电的基本原理进行研究，是粒子物理学的新的科学研究方法。其一，需对不同地面电源人工施加不同的电场压力，结合岩土工程实际情况，在相同电压下利用享有的的电源检测设备，在不同电机运动下进行直流供电，随后改变地面电源的正负电荷量。例如，电机运动方向电流密度大小及利用测量电流的工具，可截取相同供电器与的电流数据，随后将电流位置获取参数反馈给服务端，以此感知岩土层状态。此种勘测方式在岩土工程应用中主要凭借导电地层的导电限制判断，存在一定误差。如果勘测遇到有毒地下水或人工设置的排水管道时，可能影响空气电阻器的结果。相对岩土工程地质勘测而言，该方式误差较大，容易受到外界环境干扰。

1.3多道瞬态面波技术

多道瞬态绵薄技术主要利用波动反馈的方式收集信息，当物体在微波冲撞下，可在不同角度反馈冲击波，每次冲撞均会在瞬间让物体表面发生震动，同时出现面向微波的综合感应，借助预先加工的微波传感器可记录各个时段反馈的数据，判断冲击波的力度及分量感应信息的频次。随后，通过对面向微波感应记录仪检测的信息向面波综合测量分析，从而得出结果，分析矿层的构造及具体形貌。面波处理方式在传播过程中速度会发生改变，借助计算面波数据变化曲线的方式，精准确定矿层构型。

1.4钻探技术

岩土工程地质勘测中钻探技术是最基本的技术之一，钻探地质操作可分析岩土土层性质。通过破坏岩土地表结构，确定深层土壤的具体参数，判断地质成分、湿度，并确定岩石的地质类型及均匀性。利用地下钻探设备或改变地下钻孔的低层深度，可随时查明是否存在地下水源，同时也可以及时勘测地下水质，可为所有工程人员提供必然的施工资料。

1.5原位勘测技术

所谓原位勘测技术就是对取样难度大矿层地质直接勘测，可避免矿层取样阶段被矿层外立场影响，不会改变矿层内部构造，但需其余勘测技术的配合。此种勘测手段在岩土勘测中具有重要意义，适用场景较广。

2、岩土工程勘察中综合勘察技术应用要点

岩土工程勘察环节十分繁琐，由于不同岩土层性质不同，在利用综合勘察技术时需做好前期调研工作，结合实际工作环境确定勘查局书是否可在岩土工程勘察中得到有效应用。

首先，勘察人员需了解岩土层施工条件，充分了解现场文本资料，并有针对性的开展勘测工作，保证施工前期获得的地貌资料及地形信息真实可靠。同时，确定工程建设单位的具体要求，做好技术交底工作。例如，建设结构与建设规划等，依照规划要求开展勘察工作，确保勘察作业的有效。

其次，依照岩土工程勘测要求，选择恰当的勘测手段，分析岩土工程施工现场矿岩物质的相同之处与不同指出，结合对应设备及物理勘察手段做好勘测工作。通过对地质条件进行精准勘察的方式，重点关注勘测采样工作，具体操作方案可参照工程条文，择取适宜的取样地点。常规条件下，工程取样地点需控制在五个左右，采样方案选择回旋式取样。

最后，岩土工程综合勘察技术需做好全程监督与管理工作，确定收的勘测数据和施工方案编制的诉求相匹配，并且可作为工程施工的参考依据，确保工程顺利开展，同时保障工程质量与效率。监督管理者需和岩土工程勘察设计环节进行技术较低工作，建构岩土工程勘察技术架构，做好勘察控制工作，对各类施工风险进行全局把控，当发现勘查结果与设计要求不符合时，应立即进行二次勘察，确保数据与设定值相符，避免施工中出现安全事故。

3、岩土工程勘察中综合勘察技术的应用

3.1 工程背景

该岩土工程为煤矿工程，矿区内部交通便利。地貌单元属于堆积平原，少量区域表现为缓倾斜校区，矿区个别地段表现为发育冲沟，从整体分析，该矿区地势平坦，地表起伏不大。该矿区属于半干旱温带大陆性季风气候，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥，年度最高温在四十二摄氏度左右，年度最低气候约为零下二十二摄氏度，年度平均气温约为十摄氏度。

3.2 岩土层构造及水文条件

根据勘探数据及工程开工资料，地层包括奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系。区域地质构造中I级构造单元为中朝准地台，II级单元为山西断隆，III级为太行山拱断束。区域构造表现为断裂形态，其中存在大断裂形态。矿区构造为波状起伏的复杂断块构造，但整体起伏波动不大，并且断裂分别组成多组断裂带，在一定程度上控制了矿区范围，让矿区整体形成菱形。矿场所处地域含水层表现为第四系孔隙含水层、奥陶系灰岩岩溶水含水层。含水层共包括十一个，包括强压水层、弱压水层等。

3.3 岩土工程勘察中综合物探技术的应用

3.3.1 电性条件分析

本工程勘察区域基本被第四系覆盖，整体厚度约为二百三十米，地面土层电阻率约为二十欧姆。矿区经过多次开采，表面形成残留且巷道存在岩层冒落问题，出现了的定量孔洞及裂纹。矿区岩层电阻率存在明显变化的风险，并且深部电阻率突变情况较高。如果巷道出现岩石冒落问题，将出现电阻率异常现象，比常规岩层电阻率可高出三倍左右。如果岩层处于完全充水状态，可将溶洞内部填满并且冲入裂纹地带，此时电阻率将发生降低现象，表现出电阻率异常。对此，综合物探的主要目的是确定岩层电阻率，判断岩层含水情况，为后续施工提供参考。

3.3.2 综合物探勘察方案的选取

根据地形调查数据及采矿历史参数，结合矿区预埋深度及可能的平面分布状态，综合评估矿体内部充水情况及覆岩类型与特征，选择有效的勘测方案。依照矿区表层力学性质及电性条件，同时考量深层岩层分布状态，采用可控源音频大地电磁法，实现对特定区域岩层情况的调查。

3.3.3 勘测布置及数据处理方案

依照可控源音频大地电子法技术国标条例，结合现场初步勘测参数，尽量保证测线和地质勘测线的重合。为保证测网布置均匀，在野外设置点位时分析区域的电磁干扰情况，对电磁干扰强的区域尽量不设置点位，若必要点位配备防电磁干扰设备。依照勘测区域地质条件及环境条件，合理选择勘测点位，确保样本采集的科学性及有效性。

数据采集质量决定着勘测的有效性。在数据采集中执行如下措施：首先，严格执行技术标准及勘测工作监管条例，落实施工组织工作；其二，如果点位布置中遇到障碍物，此时进行垂直测线微动，移动距离不超过十米；其三，本工程采用的勘测技术实现了接收线与供电线的平行，需保证两条线路夹角在三度以内，滨区给界定供电电流与发射频率的范围；其四，设备选择之前进行效益及质量评估，同时做好设备质量检测及定期维护工作，保证设备在勘测过程中可稳定工作，并且满足勘测精度要求；其五，勘测过程中注重工业游散电流的干扰问题，通过增大供电电流的方式消解噪音，同时减小干扰。对于密集型供电干扰，在野外采集数据是增加叠加次数；其六，项目负责人需担任仪器管理者的身份，控制数据质量，如果发现数据异常应及时中断或调整勘测方案，。查明原因后才可继续勘测

3.3.4 综合物探勘测难点及解决方案

结合工程实际，物探勘测中主要难点汇总为如下几点：首先，勘测区域存在高低线穿过的问题，可对勘测结果造成曲线形态干扰，从而呈现出假性异常现象。为了解决高低压线对勘测结果影响的问题，数据收集阶段利用延长采集时间的方式增加叠加次数，判断干扰源对数据的影响模式，最大限度让采集的数据完整及请准。在室内对数据处理时，利用滤液等手段对干扰数据进行反演计算，从而得到未被干扰的数据，保证数据的真实性。

其次，在数据勘察过程中存在障碍物阻挡勘测的问题，对施工布置及实际勘察带来一定影响。为保证点位设置科学且合理，在野外勘察中进行矿区踏勘，结合实际情况利用长线勘察，确保点位设置合理且不影响勘察结果。

最后，本矿区勘察涉及深埋参数勘测，对仪器精度要求极高，为了消解数据误差，仪器的选择方面需满足多频点工作能力，保证不同层位有多个频点控制，确保勘察精度。

3.3.5 综合物探勘察的优点及不足

本工程采用可控源音频大地电磁法对不同地质进行电阻率评估，确定矿区地层分布情况，探寻采空区。相比其余物探手段，本勘察方法具有效率高且勘探深度大的优势，并且垂直分辨能力强，水平方向分辨能力佳。与此同时，该方法不受地形影响，并且高阻层屏蔽效果良好。但相比其余勘察手段，该方式采用的仪器较为笨重，并且仅凭一种勘察手段无法完全评估地层条件，得到的数据存在一定局限性。虽然数据采集中影响因素较少，但仍然受村庄及建筑物等影响，对所得参数的精度有一定影响。

3.4 钻探技术的应用

结合收集的资料及上文得到的采空区数据，结合钻探技术分析采空区内部垮落袋及断裂带的具体情况，为后续施工提供保障。钻探的目的是分析采空区覆盖岩石及土层的性质与形态，同时了解内部机构，验证采空区分布范围及空顶高程。其次，判断采空区岩石覆盖层结构是否完整，并判断采空区中是否存在毒害气体，了解地下水的水力联系情况。

3.4.1 钻探成果

暴露地层主要为第四系、石炭系、粘土层、砂砾层、泥岩等，钻探得到的参数见表1。

表1 地层电阻率及天然放射性

3.4.2 采空区岩体工程类型

结合工程勘察数据及取得的资料，深度区域揭露的主采煤层顶板以粉砂岩、细砂岩为主。同时包含泥质粉砂岩、中砂岩、中粗砂岩等。依照钻孔采集的岩石样本数据，对其力学特性进行物理分析，岩石力学参数及类型见表2。

表2 岩石抗压强度及均值与岩石类型的关系

3.4.3 钻探技术的优点及缺点

在岩土工程勘察结果层面，结合钻探技术可对地质进行一定的调查，可对地球物理勘探及地表检测做出解释。钻探技术可对某点位地层结构和岩性特征仅分析，同时判断采空区和矿层厚度，有助于确定岩层电性参数。钻探作为岩土工程勘察的主要技术之一，其优点十分明显。例如，可分析采空区底板位置，同时直接区分特定点位的岩层垂向分层结构。钻探工作也存在一定缺点，施工平台中受场地条件影响，且费用较高，并且可得出的采空区参数相对受限，无法有效评估采空区边界条件。相对采空塌陷区而言，无法直接判断钻入采空塌陷区是否是断裂带。

结束语：

我国地域广阔，不同区域地形及地质条件存在巨大差异，所以岩土工程勘察时需完整且科学地对地理环境进行勘察，掌握地形地质参数。通过对综合勘察技术应用方式的解读，初步了解物探与钻探的使用方式及优缺点。为了促进岩土工程的顺利开展，需善用综合勘察技术，为后续施工提供保障。

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