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1、工程物探技术在岩土工程中的应用山东科技大学交通工程09姜兴国摘要:本文是作者通过多年从事岩土工程实践,利用工程物探技术解决一些岩土工程问题,如:水域勘察、地下不明物体的勘察、滑坡勘察、岩溶勘察、建筑工程勘察、地基加固、桩基质量检测等方面的体会。关键词:工程物探技术岩土工程应用一、前言近二十年来,工程物探技术取得了飞速的发展,集中体现在根据弹性波理论、电磁波理论和电学原理发展而来的各种工程物探技术。其主要有浅层地震反射波法、浅层地震折射波法与弹性波测井、面波法、多道瞬态面波法、多波地震映象法、高密度电法、地质雷达技术、TEM法、电磁波层析成象技术(CT)、
2、桩基无损检测技术、地下管线探测技术等。这些新技术已被广泛应用于各行各业的工程建设项目上,解决了诸多以前用传统勘察方法无法解决的岩土工程技术难题。工程物探作为一种新的、有效勘探、检测手段被越来越多的岩土工程、设计人员所接受。但是,各种工程物探方法的有效性决定于它对探测对象物性的适用性,物性条件的适用性越强,解决问题的可靠性越大,因此,为了有效地解决某些岩土工程复杂的技术难题,必须采用多种工程物探手段联合使用,互相补充、互相验证,即综合工程物探技术。二十多年来,众多工程物探技术发展的成熟程度不尽相同。在岩土工程专业方面应用最广泛的主要是由弹性波理论发展而来的
3、面波勘探技术、多波地震映像技术、浅层地震反射波和折射波勘探技术、弹性波测井技术和弹性波无损检测技术,它们被广泛应用于岩土工程勘察、岩土工程治理和工程质量检测。二、工程物探技术在岩土工程中的应用1、岩土工程勘察由于工程物探技术可以利用连续加密测点的资料从而获得连续的地质界面,因此能有效地解决传统钻探手段以点带面划分地质界面方法常带来的漏判、划分不准确等缺点,并且能有效地解决传统勘探手段难于解决的诸多岩土工程问题,如地下不明物体、洞穴、滑动面、软弱结构面、断层、破碎带等在地下的分布特征、形态、埋藏深度、位置。相对传统的钻探方法,程物探技术的使用受场地、地形条
4、件的限制较少,具有节省时间、节省费用、勘探精度高等特点。合理地选择、运用工程物探技术与传统勘探手段相结合,无疑是在激烈的勘察市场竞争中制胜的法宝之一。在岩土工程勘察工作中应用最为广泛、发展最快的是弹性波技术。由于它是利用介质传递弹性波的特点来揭示地下物体界面,当地下物体的界面物性差异较大时,弹性波就会从运动学和动力学两个方面表现出异常来。例如:SWS工程勘察与工程检测仪,其成果可以制地下剪切波速度等值线图,清晰再现地下介质的物性。其次是电磁波技术和电法技术,其主要代表是地质雷达勘探方法和高密度电法。工程物探方法的适用范围和适用条件在国家标准岩土工程勘察规
5、范(GB50021-2001)的有关条文和条文说明已有明确的规定,在此不一一赘述。采用弹性波速度测井技术和场地常时微动测试可以获得建设工程抗震设计、建设场地和地基地震效应评价所需的岩土动力参数和设计地震动参数,如动剪切模量、剪切波速、动泊松比、动弹性模量、卓越周期、结构自振周期等。他们是建筑场地的类别划分、地震作用和结构抗震验算的主要依据。2、岩土工程检测工程物探技术在岩土工程检测方面的主要作用是地基加固效果的质量检测、大坝的碾压密实度、路基的密实度、混凝土构件、基桩的质量检测和评价。常用的方法有瞬态面波法、地质雷达、弹性波速度测井等,主要通过弹性波速度
6、和电磁波速度与原位测试试验值以及密实度之间建立相关关系,通过施工前后的检测结果进行对比分析。此外,根据弹性波和电磁波在介质中传递的速度变化可以对大坝及建构筑物等混凝土构件的裂缝进行检测,掌握裂缝状况和有关参数,判断对在建构筑物的危害程度及研究相应的补强措施。另外还可以检测混凝土路面、沥青路面、垫层的厚度等。桩基无损检测是程物探技术在建设工程施工质量控制应用最为广泛的一种重要技术手段。主要的测桩方法分为动力测桩法和声波测桩法两种,它是根据弹性波传递速度变化来判断砼质量、桩身缺陷和缺陷的位置、桩的施工长度和桩的形状等,具有成本低、速度快,适合大面积检测,并且
7、可以随机抽样,而在国内外被广泛采用。三、工程物探资料的分析和解释工程物探数据的野外采集是工程物探工作的关键。如何把野外采集的有关数据通过内业的分析、计算、解释成工程地质资料对物探工程师来说更为重要。解释成果的正确与否直接影响到岩土工程师对岩土工程问题的分析、判断和处理方案的选择,事关工程的安全。这就需要物探工程师除了拥有深厚的本专业知识外,还要有丰富的岩土工程专业知识。工程物探资料的分析和解释,以弹性波勘探方法为例。首要的任务是分离和压制妨碍分辩有效波的干扰波,保留能够解决某一特定工程地质问题的有效波。从理论上说,可以通过硬件和软件来实现,但实际上分离和
8、压制是有限度的,而干扰波的存在是永远的。物探工程师只有具有丰富的实践经验,才能在
