岩溶区勘察中管波探测技术的应用

于亚欢

摘  要：岩溶区勘查技术的应用对于保证岩溶地区工程建设质量而言意义重大。文章介绍了近年来在这一领域我国所采用的新型勘查技术，并以其中的管波探测技术对岩溶区勘查应用为例，从装置、流程、勘察结果等方面进行介绍，并结具体使用情况对该项新型技术应用进行分析。

关键词：岩溶区;勘查技术;管波探测;应用

中图分类号：TU473.1     文献标识码：A      文章编号：1006-8937（2015）06-0167-02

岩溶是指溶蚀作用之下所形成的地质地貌，在我国，岩溶区分布广泛，主要集中在西南、中南地区，总面积占国土总面积的30%以上。在岩溶发育区，地下结构中的岩土体比较容易在岩溶作用下发生变化，从而使土地原有力学强度改变，影响上层结构建筑，这也是在岩溶区开展土木工程建设较困难的原因。岩溶勘察技术的应用可以实现对桩基周边地质环境的检测，对保障工程建设意义重大。

1  管波探测技术的概述

管波探测法属我国自主研发的用于岩溶勘察的一项新型技术，拥有自主产权，现已投入使用并取得良好效果，使用该项技术探测物理场时，主要借助“管波”通过钻孔来勘察地质，从中找出溶洞、软夹层等不良地貌，为建筑工程科学施工的实现打下良好基础。该项技术适合灰岩地区勘探，主要用于勘察嵌巖桩，以确保其桩基持力层性能良好。依照《岩土工程勘察规范》规定，该项技术在用于施工勘察时，勘探深度需大于5 m且高于3倍桩径。其具体应用原理是利用勘察钻孔，借助管波的发射、采集和分析来探明桩位附近的地质情况，以保证桩基设计与施工项目的开展有证可循。

2  管波探测技术在岩溶区勘察中的应用

2.1  技术应用情况分析

某公路建设工程中，主干线共有78个桩位，为勘探施桩地地质情况，技术人员使用了管波探测法对其分别进行桩基勘察，根据管波探测技术应用原理在桩基处钻孔探测并分析管波信息。如管波没有呈现异常，则说明以钻孔为中心一定范围内无洞;如果管波出现异常，则表明该钻孔附近有洞，但是应注意该项技术在应用时探测范围适合于孔旁洞穴，现对其具体应用情况进行研究。

2.2  探测装置

探测装示意图如图1所示，S、R为装置中的两个转换器，安装时注意需依固定间隔放置。钻孔中装有孔液，发射仪在发射脉冲信号时，选用同一主频。在孔洞中，发射转换器借助震动作用于孔壁和孔液，这一过程中会产生大量管波，借助接收转换器，记录仪能够收集并记录这些波形信号，一次勘察操作便完成。实践中，通过在同一钻孔中不断调整两个转换器的位置，或是在不同钻孔中执行同样的操作，便可以实现对不同深度、不同位置钻孔的勘查工作。

在同一钻孔中，通过排列S、R处在不同位置所收集的探测震动记录，勘察人员可以得到一个时间剖面。通过其进行分析，技术人员便可以进行洞穴判别，别掌握钻孔旁位置的软弱夹层情况。此外，借助改变发射主频的办法重复上述探测工作能获得更多时间剖面，且它们都具有不同主频，技术人员再利用频谱分析法依照这些时间剖面便可以掌握不良地质体位置，及其与中心钻空间距离。

2.3  管波探测操作流程

该工程在对桩基的实际探测工作中，为避免桩基持力层遭到破坏，决定结合使用管波与钻探相结合的勘察办法，其具体操作流程如图2所示。

如图2所示，在使用管波探测时它对钻孔的要求同其它探测工作相比有所不同，主要表现在以下两个方面：一是要管套护臂钻进;二是要按流程清理钻孔。前者主要是因为风化、溶洞等地质情况易导致钻孔堵塞，后者则是为方便探头入低而展开的防护工作。

2.4  管波探测应用结果

在上述装置及操作流程的应用之下，该工程建设方对公路主干线的78个桩位进行了勘察工作，虽耗时较长，但为保证工程桩基建设质量奠定了坚实基础。本文现取其中两个桩位：A与B，对该工程管波勘探工作的具体应用结果进行介绍和研究。

探测人员分别对两桩进行钻孔，随后在钻孔完成之后依照图1装置设置办法对A桩、B桩进行勘察，所得数据及结果如下：

A桩：钻孔资料显示，A桩所处位置灰岩面高程-19.31 m，以下基岩完整;在利用管波探测技术展开勘察之后，得出数据高程-19.68～21.35 m之间位置处属溶岩发育段，-21.35 m以下基岩完整。

B桩：钻孔资料显示，B桩所处位置灰岩面高程-28.83 m。以下基岩完整：在利用管波探测技术展开勘察后，得出数据高程-26.47～29.11 m之间位置属溶岩发育段，-29.11 m以下基岩完整。

2.5  管波探测结果验证

为确保管波探测应用有效性，该工程又在A桩、B桩原有钻孔四周重新钻孔验探，每桩4孔，共钻8孔。每个钻孔均与原有钻孔相距70 cm，钻孔完成后，勘探人员分别对各孔重新勘察，以验证原有A、B桩探测数据结果是否准确。由于篇幅限制，本文不对8个钻孔的具体检测数据值进行详细阐述，但通过对数据的整合、研究得出以下结论：

A桩：通过对比分析4个验证孔的验证数据，得出验证结果与原有检测高程数据-19.68～21.35 m基本吻合，误差约为0.21 m。

B桩：通过对比分析4个验证孔的验证数据，得出验证结果与原有检测高程数据-26.47～29.11 m基本吻合，误差约为0.09 m。

该次验证工作说明了管波探测技术可操作性良好，实际检测效果也较好，不仅证明了其具备推广使用的技术条件，也为本次工程质量建设提供了技术保障。

3  结  语

岩溶勘查技术种类多样，随着科技发展，该项技术目前仍处在不断创新。文中以管波探测技术举例说明了其技术使用的情况，希望能为我国勘察事业贡献微薄之力。

参考文献：

[1] 李洪亮.桥梁桩基溶洞勘测及处理技术研究[D].天津：天津大学，2010.

[2] 黄颖.岩溶区工程地质勘察技术研究[J].科技传播，2013，（8）.

[3] 于卿.公路工程岩溶区勘察方法研究[J].山西建筑，2014，（14）.