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工程物探技术在岩土工程中的运用

作者:2018-11-07 01:00阅读:文章来源:未知

  摘要:针对目前岩土工程中应用物探技术过程存在的问题, 本文以实际工程项目为例, 分析了工程物探技术的应用现状, 并提出了工程物探技术的应用控制策略, 其目的是为相关建设者提供一些理论依据。结果表明, 只有与岩土工程所处的环境进行充分结合, 才能使物探技术的应用起到事半功倍的作用。

  关键词:岩土工程; 物探技术; 高密度电阻率法;

  引言

  科技水平的不断提升, 使得人们对各类工程项目建设使用的安全可靠需求不断增加。然而, 在实际建设过程, 工程所处的岩土环境各异, 容易对工程项目建设使用的质量效果带来负面影响。为此, 相关人员应通过勘探手段, 以明确岩土工程环境的基础上着手开展建筑、桥梁以及道路等方面的基础设施建设。如此, 工程项目的施工建设就可规避岩土环境的不稳定因素可能带来的影响, 进而提高工程项目建设使用的安全稳定性。

  1 工程概况

  某贵州地区的岩土工程处在滑坡的地质环境, 因勘探目标体的电性差异, 勘探技术人员采用了高密度电阻率法。然而, 由于滑动面表层土内部存在一定量的水, 因此, 滑坡物内此部位的电阻率较小。但该滑坡地质勘探地的粉质砂岩与泥岩存在于滑动面的下半部分, 且渗水能力不高, 所以, 电阻率较大。此问题情况下, 滑坡面不同部位的交接处出现了不同电性的一层。相关人员对其岩体进行了电性测试, 得出了介质不同会导致电阻率发生变化。经分析统计, 滑坡地质表层的电阻率在0~32Ω·m范围。电阻率值较大的部位为:具有渗水能力较差砂岩的滑动面下半部分, 其电阻率值范围在55~125Ω·m。为此, 高密度电阻率法应滑动面的不同部分进行区别, 以提高地质勘探的准确性。

  2 岩土工程中工程物探技术的应用现状

  作为常见的地质灾害之一, 滑坡, 其是指岩土工程的土质体或是岩性体受到强降雨冲刷或是渗透影响后, 会引发施工爆破与地震灾害。在结构方面, 因滑坡受自身重力的牵引影响, 打破了原有的平衡力使其沿着一定软弱面或是软弱点, 以整体或是局部分散的状态顺坡向下滑动。经勘查分析证实, 滑坡发育除了受主要因素为地形地貌、地质构造以及地层岩性等影响外, 还会受到人为活动因素的影响。由此, 滑坡的形成与产生是一个缓慢的综合物理变化过程。为使治理滑坡地质灾害的监测与控制手段起到更好的作用, 研究人员应在明确滑坡所处滑坡面与滑坡带埋深位置与分布特征的情况下, 采用钻探、土工试验与地质调查等方法来获取滑坡所处的地质信息数据。然而, 这些方法运用存在获取滑坡信息量有限、造价成本高以及工作效率低等问题。为此, 研究人员应采用综合物探方法来提高滑坡地质勘探的质量效果。这样一来, 滑坡地质就不会对涉及的工程项目建设使用带来影响[1]。

  目前, 可供选择的岩土工程综合物探方法包括:探地雷达法与高密度电阻率法等。前者, 是通过广播电磁波探测技术来确定地底的介质分布。具体来说, 就是将天线发射电磁波与天线接收电磁波的反射波利用起来。由于传播介质中电磁波起到的是路径传播的作用, 且电磁波形与长度是随着介质中的电性质变化而发生变化的, 因此, 勘探技术人员应根据接收到的双程相位、走时、幅度以及波形等材料, 来确定滑坡所处地质的地下形态。在当前的综合物探方法中, 探地雷达法的应用具有仪器探测精度高且携带轻便的特点, 所以, 适用于复杂地形地带的勘探。为达到探测目的, GPR技术应利用主频波段的电磁波, 使其以宽频带短脉冲的形式, 经地面通过发生天线发射器送至地下。然而, 探地雷达法并不适用于本岩土工程环境下的勘探建设[2]。

  3 岩土工程中工程物探技术的应用控制策略

  本岩土工程中采用的工程物探技术为:高密度电阻率法, 其能够将电探测法与电剖面法结合起来, 以通过测量中的无需跑级来实现一次性将电极疏散在一条视察剖面上。如此, 滑坡地质勘探人员就可转换数据与改变电极来获取多种装备的PS断面等值线图, 大幅提升了成图与数据处理的效率。在对滑坡地质进行勘探数据处理过程中, 高密度电阻率法运用人员应根据已知的平均电阻率来构建初始电阻模型。而后, 对初始模型中的数据信息进行实地测量。地质勘探过程, 可一次将1~60根电极按照固定点距离设置在测线上。如此, 就可通过多级电路转换器与多芯电缆的连接, 来在主机控制下完成极距、电极排列方式与测点的扫描测量[3]。

  此过程, 两次迭代就可通过初始模型均方根的误差来进行系统性计算。此外, 还应结合电流模型与数据拟合差来解决线性反问题。对于电阻率模型的校正, 应利用公式来保证模型运用的可靠性。为提高预测数据的精确性, 相关人员应根据纠正完成的形体进行测量。如反演过程只有一个出现反演停止, 也要停止反演, 以显示判断被满足。

  由于本工程勘探目标体的电磁波差异, 因此, 勘探人员还应采用GPR。即因较多水存在于滑动面表层土体内, 所以, 其介电常数较大, 会导致电磁波快速下降。对于滑动面下半部分内存在泥岩与粉质砂岩的情况, 因大量水作用于滑动面的上部地层土体, 所以, 其介电常数较大。当其介电常数值较小时, 就会降低电磁波下降。由此可判断, 滑坡面不同部位交界处存在一层差异较大的介电常数。为此, 勘探人员可利用GPR技术进行滑动面不同部位进行区别。与此同时, 还应将地质资料数据利用起来, 对声波测孔与现场钻孔结果进行分析。这样一来, 就可得出基于实验完成经验值与参数值的滑坡各个地层的物理性质参数范围, 如表1所示。

  值得注意的是, 由于同一介质下介电常数不同, 会导致雷达反射波的反射系数值发生变化, 因此, 要想获得更为准确的勘探结果, 还可根据反射系数的增加来进行确定。

  

  表1 各地层物理性质参数范围

  从上述分析结果可以看出, 滑坡地质勘探中综合物探方法的运用要将物理勘查与物探解释方法联合起来运用。即在实际的岩土工程勘探过程中, 通过遵循各种物质的物理性质特性原则, 来降低因素对物探异常的影响。对于物探方法的综合选择, 应在明确勘探目标各项技术指标的情况下, 来提高工程物探技术应用的科学合理性[4]。

  4 结束语

  综上所述, 岩土工程建设要与所处施工现场环境进行结合, 来制定施工方案, 继而提高工程建设使用的科学有效性。此前, 为降低岩土工程不稳定性因素的影响, 相关人员应结合工程建设要求与既定的规范标准, 来采用准确且安全的工程物探技术。事实证明, 只有这样, 才能将最具效用的物探技术作用于岩土工程的建设。为此, 研究人员应将上述分析内容与科研结果更多地作用于不同岩土环境的工程项目, 以服务于现代化经济建设的全面发展进程。

  参考文献

  [1]罗华华.岩土工程勘察中物探技术及数字化的发展趋势研讨[J].资源信息与工程, 2016, 31 (03) :104~105.
  [2]常铮.物探在贵州某隧道岩土工程勘察中的应用[J].勘察科学技术, 2011 (03) :62~64.
  [3]李江昌.工程物探技术在岩土工程中的应用及前景[J].技术与市场, 2015, 22 (05) :72~73.
  [4]林志平, 林俊宏, 吴柏林, 刘兴昌, 洪瑛钧.浅地表地球物理技术在岩土工程中的应用与挑战[J].地球物理学报, 2015, 58 (08) :2664~2680.

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