王恒勛

（池州市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)總院有限公司，安徽 池州 247100）

近年來，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，使得各個(gè)行業(yè)都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，在此背景下我國(guó)的建設(shè)工程數(shù)量猛增。對(duì)于建設(shè)工程來說，地質(zhì)勘察是重中之重，做好工程的地質(zhì)勘察工作十分重要，這就要求了有關(guān)人員盡量在最短的時(shí)間內(nèi)探明項(xiàng)目所在地工程條件，對(duì)各種勘察方法有清晰的認(rèn)識(shí)并能靈活運(yùn)用。

1 物探法與鉆探法

1.1 物探法

對(duì)于工程地質(zhì)勘察人員來說，每天都要和各種各樣的巖石打交道，不同的巖石其物理特質(zhì)不同，物探工作人員需要運(yùn)用各種儀器檢測(cè)并探查巖石的密度、彈性、磁導(dǎo)和電導(dǎo)率等諸多特質(zhì)，以了解巖石的地理場(chǎng)內(nèi)的諸多物理變化，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)有一個(gè)預(yù)估。通常使用的物探形式有重力勘察、磁力勘察、電法勘察、地震波勘察等。物探法的運(yùn)用，能夠?qū)^大的勘察范圍進(jìn)行迅速勘察，快速獲取高精度的資料。由于物探勘察屬于間接性方法，因此對(duì)獲得的資料還要進(jìn)行細(xì)致的探究[1]。

1.2 鉆探法

鉆探法是比較直接的一種勘察方法，即工程地質(zhì)勘察技術(shù)人員先運(yùn)用鉆機(jī)在施工場(chǎng)地上鉆孔，以提取所需的樣本，再根據(jù)所提取的樣本進(jìn)行剖析，對(duì)巖石的諸多特質(zhì)進(jìn)行描述，從而根據(jù)巖石的特質(zhì)來對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)、負(fù)面的地質(zhì)現(xiàn)象地下水的具體情況有一個(gè)直觀了解。鉆探法是取得地質(zhì)資料最直接的勘探方法，但是它有一個(gè)很大的缺陷，即耗時(shí)較長(zhǎng)，同時(shí)作業(yè)強(qiáng)度和成本都較高[2]。

2 物探在工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用

2.1 電法勘察

電法勘察是運(yùn)用直流或交流電場(chǎng)對(duì)地質(zhì)情況實(shí)行勘察，在具體使用時(shí)可以分為多種方法，其中最為常用的是電阻率法。電阻率法能夠明確巖石層的特質(zhì)，迅速探尋到斷層所在位置，對(duì)于地質(zhì)的風(fēng)化、地下水的位置以及巖溶狀況都能進(jìn)行勘察[3]。電阻率法又可以分為電測(cè)法和電剖面法，在工程地質(zhì)勘察時(shí)經(jīng)常會(huì)運(yùn)用電測(cè)探法中的對(duì)稱四極電測(cè)深法和環(huán)形電測(cè)深法。對(duì)稱四極電測(cè)深法用于探測(cè)地層和基巖分化情況以及地下水深度等諸多情況，而環(huán)形電測(cè)法則用于探測(cè)巖層的走向以及斷層和巖溶發(fā)育等情況[4]。

2.2 地震勘探

地震勘察是運(yùn)用彈性波在地殼中的傳播來實(shí)行勘察。地震勘察的方法很多，依據(jù)地震波大小情況，可以把地震勘察分成高頻地震波、中頻地震波以及低頻地震波3種，其中高頻地震波在工程地質(zhì)勘察中運(yùn)用最多。高頻地震波主要用于探查覆蓋層的厚度、斷層狀況以及巖石特質(zhì)等內(nèi)容；中頻地質(zhì)波主要用于探測(cè)深度在100m以上的地質(zhì)情況，如隧道勘察工作；低頻地震波主要用于大范圍的結(jié)構(gòu)探測(cè)。地震勘察法通常適用于地形平穩(wěn)、地質(zhì)接口平坦、巖石均一、波速差異大的工程區(qū)域的勘察[5]。

3 鉆探在工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用

鉆探是一種十分有效的勘察方法，它的用途十分廣泛，在不同的建筑物或不同的勘察階段中都需要用到鉆探方法。鉆探方法有其獨(dú)特性，除了受自然因素影響小、鉆進(jìn)深度小以及鉆孔目的具有綜合性，其對(duì)鉆進(jìn)方法、鉆孔結(jié)構(gòu)有著的特別要求。地質(zhì)鉆探對(duì)巖心獲取率的要求較高，要求巖層不低于80%，在獲取巖心軟弱夾層及斷層帶困難的情況下要求也不能低于60%。不同對(duì)象所運(yùn)用的鉆進(jìn)方式也不同，但都要保障巖心的獲取率。對(duì)地下水位和水文地質(zhì)進(jìn)行勘察時(shí)，要保障鉆孔的結(jié)構(gòu)和含水層的位置與其他需要相互吻合。在對(duì)土層實(shí)行鉆進(jìn)工作時(shí)，要先用干鉆，并適當(dāng)縮短鉆程。和與物探相比，鉆探有著穿梭性優(yōu)勢(shì)，它能夠在大多數(shù)環(huán)境下使用，地質(zhì)對(duì)其的影響微乎其微，同時(shí)其勘察深度也較深。但其也存在一些困難，如對(duì)一些地質(zhì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的情況不能進(jìn)行直接觀察，巖心的獲取也比較困難，使得鉆探的精確度大大降低，導(dǎo)致勘察工作達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)需要[6]。在工程地質(zhì)勘察中，鉆探方法的運(yùn)用也有很多種方式，包括沖擊鉆探、回轉(zhuǎn)鉆探、沖擊回鉆探、振動(dòng)鉆探等，其中沖擊鉆探及回?fù)翥@探的運(yùn)用較為普遍，尤其是在地質(zhì)勘察中。

4 物探與鉆探相結(jié)合在地質(zhì)勘察中的應(yīng)用

4.1 直流電阻率法與鉆探的應(yīng)用

在工程地質(zhì)勘察中常常會(huì)遇見目標(biāo)體埋深小、規(guī)模也不是很大的情形，在運(yùn)用電法勘察時(shí)就需要點(diǎn)距相對(duì)較小、數(shù)據(jù)采集密度高，在這種情況下常用的電法作業(yè)就會(huì)導(dǎo)致精確度不高及效率低下的情況。當(dāng)前，地下巖土勘察普遍使用的方式就是電阻率法。高密度電阻率法可用于二維地電斷面檢測(cè)，兼具常規(guī)剖面法與測(cè)深法的功能，埋設(shè)一次導(dǎo)線后就能夠?qū)崿F(xiàn)成百上千個(gè)記錄點(diǎn)的數(shù)據(jù)檢測(cè)；而且數(shù)據(jù)經(jīng)過自動(dòng)采集系統(tǒng)收集之后，相關(guān)人員能夠運(yùn)用處置軟件完成資料在現(xiàn)場(chǎng)的及時(shí)處置，極其適用于勘測(cè)過程中針對(duì)地下目標(biāo)物的探測(cè)。高密度電法在野外工作中的安裝方法相對(duì)較多，電極總數(shù)及點(diǎn)距可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況與勘測(cè)深度選擇。一般情況下，在掃描測(cè)試固定斷面時(shí)，可以將電阻率的斷面當(dāng)作梯形解析面；當(dāng)進(jìn)行變斷面反復(fù)滾動(dòng)掃描檢測(cè)時(shí)，可以把電阻率斷面看成平行四邊形解析面。對(duì)高密度的斷面電阻率數(shù)據(jù)進(jìn)行反演剖析，可以借助邊界單元法、有限單元法和目標(biāo)有關(guān)算法3種方式[7-8]。這3種方式各有優(yōu)勢(shì)，可以根據(jù)巖土層面的詳細(xì)狀態(tài)選取。在廣東某工程地質(zhì)勘察時(shí)就運(yùn)用了直流電阻率與鉆探方法結(jié)合的方法。該工程在勘察時(shí)探尋到3個(gè)施工地質(zhì)鉆孔，獲得巖層的基本分布情況，其中最下層是疊系灰?guī)r，最上層為砂卵石層，由于灰?guī)r的巖面起伏大，當(dāng)時(shí)沒有發(fā)現(xiàn)內(nèi)部有溶洞存在，但在深入施工后發(fā)現(xiàn)一個(gè)大溶洞。在此情況下，施工方運(yùn)用直流電阻率探測(cè)法與鉆探配合，對(duì)鉆孔深度進(jìn)行校正，先利用高密度電阻率測(cè)量，獲得地下基巖層面情況，后經(jīng)鉆孔勘測(cè)驗(yàn)證，電阻率測(cè)量基本準(zhǔn)確，與實(shí)際的施工情況吻合[9]。

4.2 地質(zhì)雷達(dá)與鉆探的應(yīng)用

地質(zhì)雷達(dá)的便捷性強(qiáng)，抗干擾能力也較為突出，且其分辨率極高，多應(yīng)用于公路業(yè)務(wù)和考古業(yè)務(wù)。地質(zhì)雷達(dá)的勘察深度和分辨率常與天線中心頻數(shù)有關(guān)，同時(shí)也與天線距離以及偶極方向的各種數(shù)值有關(guān)，還同地下物質(zhì)載體的帶電性質(zhì)和電磁波在地下傳播速率相互關(guān)聯(lián)。就其勘測(cè)方法而言，主要有剖面和寬角2種方法。剖面法，即發(fā)射天線和收取天線使用定樁式進(jìn)行間隔固定，順著線同時(shí)、同速進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，一次運(yùn)動(dòng)為一個(gè)記錄點(diǎn)，形成的一整條測(cè)線記錄便是地質(zhì)雷達(dá)的勘察圖像。該圖像可以很好地體現(xiàn)出被測(cè)地的實(shí)際地質(zhì)情形[10]。寬角法需要先固定一根天線，另一根天線則順著測(cè)線運(yùn)動(dòng)。該方式主要是對(duì)地下各層的波進(jìn)行記錄，通過波在不同層的速度和特點(diǎn)的相關(guān)數(shù)據(jù)了解地下狀況。山東某廠區(qū)內(nèi)的道路裂紋施工就運(yùn)用了地質(zhì)雷達(dá)法和鉆探。首先運(yùn)用地質(zhì)雷達(dá)對(duì)施工區(qū)域的土層進(jìn)行探測(cè)，電磁波頻率調(diào)整到108Hz，運(yùn)用反射波確立地下物體位置；然后使用鉆探法來證實(shí)該區(qū)域溶洞情況，并根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)和鉆探方法結(jié)合探測(cè)的結(jié)果，制定溶洞處理方案。

4.3 瑞雷波法與鉆探的應(yīng)用

瑞雷波法作為一種最新型工程地質(zhì)勘察方法，一經(jīng)問世就受到了地質(zhì)勘察者的歡迎。瑞雷波沿地面表層進(jìn)行傳播，其中表層的厚度大約為一個(gè)波長(zhǎng)，所以相同波長(zhǎng)的瑞利波映射出地質(zhì)條件在水平方向的實(shí)際情況，同時(shí)不同波長(zhǎng)傳播特質(zhì)也表現(xiàn)出了不同深度的特質(zhì)，波長(zhǎng)的控制是由頻率來決定的。瑞雷波還有另一種叫法，即面波，其在收取與辨別上較為復(fù)雜，瑞雷波波速的確立對(duì)巖土力學(xué)參數(shù)作用至關(guān)重要，其當(dāng)前主要用于測(cè)試及探究巖體的彈性力學(xué)數(shù)值和表面層地質(zhì)組成等。瑞雷波不僅擁有很強(qiáng)的穩(wěn)定性，同時(shí)也有著瞬間爆發(fā)力存在，即瞬間動(dòng)態(tài)。瑞雷波分為穩(wěn)定瑞雷波和瞬態(tài)瑞雷波，由于穩(wěn)態(tài)瑞雷波設(shè)備較為龐大笨重，同時(shí)成本較高，因此在工程地質(zhì)勘察中已被棄用；而瞬態(tài)瑞雷波則恰恰相反，瑞雷波法的瞬間動(dòng)態(tài)速度十分快，同時(shí)其設(shè)備也較為簡(jiǎn)便，因此擁有著很強(qiáng)大的快捷性。露天煤礦的開挖平臺(tái)經(jīng)常會(huì)用到瑞雷波方法，在對(duì)其應(yīng)用時(shí)，勘察人員可以構(gòu)建一種與瑞雷波變化情況相關(guān)的實(shí)際鉆探得到的鉆孔柱狀圖。深入研究該圖可以發(fā)現(xiàn)，圖表內(nèi)容的“之”字形曲線觀點(diǎn)位置和鉆探鉆孔分層位置維持相同的速度以及方向，基于此開展線條測(cè)線觀測(cè)和鉆探資料校正工作，可以對(duì)地下煤層的空間結(jié)構(gòu)脈絡(luò)有清晰的了解。

5 結(jié)束語

綜上所述，物探法與鉆探法各有優(yōu)缺點(diǎn)，這就需要工程的有關(guān)人員不斷總結(jié)測(cè)繪經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況與工程項(xiàng)目的要求，靈活運(yùn)用，實(shí)行精細(xì)化勘測(cè)作業(yè)，不斷提高工程地質(zhì)勘察的質(zhì)量。