工程物探技术在岩土工程中的应用研究

冯达福

（柳州市勘察测绘研究院有限公司，广西柳州 545000）

0 引言

近几年，我国科学技术得到了飞速发展，其在许多领域中都得到了广泛应用，而工程物探技术在岩土工程领域中的应用备受关注，该项技术在具体应用过程中中取得了不错的效果，因此，深得人们青睐。将工程物探技术应用在岩土工程中，能够同时解决不同类型问题，而且能够完成各项任务。工程物探技术与其他勘探技术相比，操作简单，应用效果良好。在具体工作开展时，受外界地形因素影响较小，而且能够降低作业成本，提高经济效益。

1 采用工程物探技术的意义

工程物探技术在岩土工程中应用意义重大，其占据着重要位置。在开展岩土工程勘查施工期间，施工人员需要提前进入到新工程所在区域现场，对岩土工程情况进行合理分析，通过勘查作业，掌握场地工程地质等情况，进而为后续施工作业开展提供强有力的数据支持[1]。岩土工程勘查是一项复杂且对技术要求较高的工作，具体工作开展会受到地质环境、勘查设备精度、勘查技术等各项内容约束，最终通过勘查获取到的数据与实际情况可能会存在一定差异，如果没有准确数据支持，则无法有效促进岩土工程施工作业的开展。随着人们对岩土工程物探技术研究的不断深入，技术体系也得到了完善，出现了大量新技术，这些技术都被合理应用到了岩土工程中，这可以使岩土工程勘查作业更加便捷，也提高了勘查结果精准性，这能够为岩土工程带来了良好的经济效益[2]。

在岩土工程勘查作业开展期间，通过对现代化勘查设备，以及先进勘查技术的应用，能够全面掌握岩土工程所在区域的具体情况，能够为岩土工程施工提供具有价值的数据，从而实现对岩土工程施工作业的合理指导。通过对勘查获取到的数据进行合理应用，可以采取灵活方式对施工作业开展方案进行适当指导，采用先进施工技术开展，提高施工效率，确保施工安全[3]。总而言之，岩土工程具体施工期间，要全面结合岩土工程具体地质因素，做好全面考量工作，进而给出与实际情况相符的勘查方案，对收集到的勘查数据内容进行全面应用，制定合理勘查表格，从而指导岩土工程勘查作业顺利进行。通过对各项数据的合理应用，确保施工技术作用能够得到合理发挥，进而为岩土工程施工作业开展提供保障。

2 岩土工程中常用的几种工程物探技术

工程物探技术实际上就是通过对相关仪器进行合理应用，在人工物理场及自然物理场开展勘查技术，在具体作业开展时，将该项技术合理应用到地质物体和地下岩层中，通过对其的合理应用，能够帮助相关工作人员全面掌握岩土工程所在区域内的地质情况和空间信息，进而为相关工作提供所在区域的全面的地质空间信息，对土质的性质，以及相应参数进行合理判断，快速发现问题，采取合理措施解决问题，为岩土工程勘查作业的顺利开展提供强有力的技术支持[4]。从目前我国岩土工程中采用的工程物探技术来看，依据岩土工程的具体特点与应用原理，可以将物探技术分为以下3种。

2.1 高精度磁法

该项技术在具体应用期间就是通过对不同物质的成分具有不同的磁性特性，从而实现对地质情况的合理勘查。具体勘查期间，要分析磁场结构特点，在对区域地质结构进行确定的基础上，对区域各项因素对磁场的规律的影响进行确定。通过分析可知地下结构磁性特征明显，在进行地下情况勘查时，通过对高精度磁法进行合理应用，能够得到高精度勘查数据，可以为后续岩土工程相关工作开展提供支持[5]。高精度磁法适合应用在地面勘查、地下勘查等方面，在对其进行应用时，需要全面结合岩土工程具体特点情况，确定是否适需要采用这一技术，从而保证获取到的勘查结果能够达到要求标准。

2.2 浅层地震法

该方法是目前常用的一种地质勘查技术，需要注意的是在岩土工程中对浅层地震法进行应用，对施工现场条件要求较高，因此，该项技术需要应用在具有良好施工条件工程中，只有这样才能确保技术作用能够得到合理发挥。对于岩土工程来说，如果工程场地能够满足浅层地震法的应用需求，其在具体应用时的优势十分显著，主要体现在勘查效果好，而且精度高等多个方面。目前，高分辨率地震反射波法已经得到了广泛应用，在具体作业开展时，通过地层对发射波的具体干涉，以确定地层分布情况。

2.3 电法勘查

地壳中的物质成分会存在一定差异，这一差异性也决定了电磁性质会有所不同，而电法勘查在具体应用过程中就是以此作为依据，而开展勘查的一项工程物探技术。通过对该方法进行应用，能够实现对地壳结构，以及各个部分电磁学性能检测，对地壳磁性分布的具体规律和磁场特性进行明确，进而帮助工作人员能够精准掌握地壳结构。电法勘查包括瞬变电磁法、可控源音频大地电磁法等，每一种方法的特点都不同。在具体作业开展时，要依据地质的具体特性，选择合理的方法开展相应工作，对其进行应用，确保工作质量达到预期。

3 岩土工程中对工程物探技术的应用

3.1 工程物探技术的应用流程

在某桥梁工程建设中，为了保证整个建设作业顺利开展，相关工作单位决定利用物探技术对桥梁的轴线及钻孔间影响范围中岩土结构进行全面勘查，利用地层物性的差异，获取地质信息。在施工作业开展中，要利用不同方法完成相应作业，全面掌握工程所在区域的构造破碎带、深部岩溶、岩土结构，以及软弱夹层等内容的具体分布情况，从而为后续工程的有效开展提供相应的支持。技术的应用流程如下。

3.1.1 施工作业部署

针对该桥梁工程的具体情况进行分析，最终决定采用高密度电法进行应用，完成相应勘查作业。具体勘查作业如下：①全面结合工程物探技术具体情况，准备好相应设备资料，从而为相应技术的具体应用提供强有力的支持。②科学设置电极线与平轴线[6]。该工程一共设置了11条长度为9.5m的电极线，其中8条线与桥轴线垂直布置，而对于施工现场的测线，需要将间距控制在40~112m之间，而其余3条则与桥轴线相平行布置，间距需要控制在21m左右。而布置的6条长度为6.2m的电极线，与桥轴线平行和垂直的电极线各3条。

3.1.2 钻探验证

与相应技术要求进行适当结合，在开展钻孔作业时，终孔深度需要达到设计要求，而且要依据具体钻探结果，全面分析岩体完整性，依据分析结果，开展相应施工作业。在具体作业开展时，施工人员在完成钻孔作业后，需要对钻孔的具体情况进行合理的测试，而且，在整个作业开展期间，要保证测试作业能够顺利进行。需要工作人员注意的是，如果要利用电磁波CT开展测试钻孔，要完成测试作业后，将直径5cm的PVC管放入，保证孔壁不会遭受破坏，保证孔壁完整，进而为相应测试作业开展提供足够的空间。

3.1.3 现场试验作业

该试验是分析区域岩土条件的一项重要内容，试样采集要在工程所在区域范围内开展，同时，还要利用专业人员或实验室开展分析工作，从而对岩土承载力、岩土属性各项内容进行合理判断。需要注意的是，除了分析岩土性能外，还要检查工程所在区域的水样，主要包括地下水、地表水水质，这些内容都会对工程土质造成影响，因此，要对水样进行分析，确定其具体成分，从而为后续相应工作的开展提供支持。在对工程所在区域岩土采样方面，在工程案例中一共取样360份，通过详细分析可以发现，工程区域内的第四系覆盖层总体薄，而且分布不均匀。进行水样采样方面，针对工程所在区域的水文地质单元和河水情况进行分析，做好取样分析，对分析结果进行应用，从而为工程后续建设作业开展提供相应的参考依据。

3.2 工程物探技术的实际应用分析

工程物探技术在岩土工程中的应用十分广泛，主要体现在以下4个方面。

3.2.1 合理划分界面

采用工程物探技术合理划分界面，可以帮助相关工作人员全面掌握勘察区域内的地质构造，精准区分不良地质界面。例如，在岩土工程选址时，为了能够全面掌握区域地质构造情况，需要设置浅孔，要将少量炸药填入到该区域，将其作为震源，再利用多道瞬态瑞雷波法，完成对地质结构的勘查，确定探明区域地质构造情况，为工程选址提供精准地质信息。

3.2.2 精准判断形态

将工程物探技术应用在岩土工程中，能够精准判断地下形态，主要包括的内容有地下物理埋深、地下物体形态、地下界面形态等各项内容。例如，通过对探地雷达法进行应用，勘查工程区域地质构造情况，而且利用不同地质结构发射的雷达波差异性，分析地质结构。若在勘查期间，发现某一层雷达波相同轴，发生了间断现象，可以确定勘查区域存在大量碎石，而且存在的碎石对于地层下部土层会造成一定挤压，这会对土层分布情况造成不良影响，导致土层分布不均匀，这也是导致反射雷达波出现不均匀的主要原因。

3.2.3 参数测试

岩土工程勘查期间，利用工程物探技术能够完成对工程区域情况的勘查，通过勘查可以使施工人员得到细致、全面、准确的地质资料，在大量数据支持下，可以为岩土工程规划设计、施工组织等各项工作开展提供强有力支持，保证各项工作顺利开展。

3.2.4 质量检测

岩土工程施工中存在大量隐蔽工程，对于工程的质量要求高，而且控制起来难度较大，工程竣工后，需要采取合理措施对工程情况进行检测，这也会对工程质量控制造成一定影响。利用工程物探技术，可以完成对岩土工程中各项工程质量情况进行全面检测，落实好岩土质量控制工作。例如，在改建某电厂扩建中，考虑到该项目区域内涉及沙滩、海积阶地、丘陵等，具体施工开展时，为了提高工程质量，要采取加固方式对工程地基进行处理，为了提升工程质量，确保其能够满足应用需求，工程竣工后，要检测地基稳定性[7]。具体检测时需要采用瑞雷波法和平板荷载试验法进行检测，对比分析加固前后的瑞雷波速度，一般来说，加固后瑞雷波法速度要高出加固前很多，同时，依据瑞雷波频散曲线，对回填厚度进行确定。需要注意的是，针对岩土工程来说，如果仅采用一种工程物探技术，获取到的成果可能会存在一定不足，因此，在具体工作开展时，要采用综合物探技术，提高岩土工程勘查质量。

4 工程物探技术的应用前景

4.1 地质雷达技术

目前，地质雷达技术已经十分成熟，其被广泛应用到了岩土勘查中，通过对地质雷达技术进行应用，能够使工程勘查精度和效率都能够得到进一步提高。但是，从实际情况来看，采用地质雷达技术，其在应用期间的勘测深度不够，而且在探测期间，容易受到金属物体的影响，这也是后续研究的主要方向。

4.2 地震波层析成像技术

该项技术在具体应用过程中主要是通过对浅层地震仪进行应用，完成对工程地质情况的勘查。采用该项技术，一方面能够排除地面上的各种障碍物，另一方面也能够完成对地层中风化层的分析。勘查人员通过对地质钻探技术进行应用，探测地层深层次剖面的具体情况。地震波层析成像技术的应用与发展，主要受电缆长度和钻探深度的约束，针对地层的深层次勘查，要加深钻探深度，采用较长的电缆，如果钻探过深，难以确保电缆传输稳定，这会对成像清晰度造成影响，导致最终勘察精度无法满足需求。而随着钻探施工技术，以及远距离传输技术的不断发展与成熟，地震波层析成像技术受到的制约因素越来越小，其应用范围也更加广泛。

4.3 隧道地震勘探法

该方法是近几年发展而来的一项新技术，其被合理应用在不同类型的隧道工程中，同时，也被广泛应用到煤矿井下断层探测中，取得了不错勘查效果。在具体作业开展时，通过对高灵敏度地震检波接收器进行应用，收集隧道单侧壁上多个地震激发点形成的地震波，以及在围岩传播中遇到不同反射界面后发生的发射波，合理处理和解释发射波截面数据，然后依据地质情况，对断面、岩石破碎带情况进行合理预测。

5 结语

将工程物探技术合理应用在岩土工程中，一方面能够落实好相应的勘查作业，另一方面也能够为后续岩土工程建设提供支持。因此，相关单位需要提高对工程物探技术的重视，加强对该项技术应用与分析，从而使其作用能够得到合理发挥。