关于岩土工程勘察中综合勘察技术的应用分析

白继峰

常德市天城规划建筑设计有限公司，湖南常德 415000

过去常用的工程勘察手段以钻探为主，虽然钻探具有揭露直接和技术成熟的优点，但随着岩土工程勘察精度要求的不断提高，钻探的缺陷也逐渐显露。而解决这一问题的关键，就是采用多种勘察手段来处理复杂的岩土问题，即所谓的综合勘察技术。

1 工程概况

某工程预计总占地面积约7万m2，总建筑面积约10万m2，地上6层，单层面积较大，对地基沉降十分敏感。根据工程设计提出的地质勘察要求，先采用常规钻探方法和原位测试方法来查明场地基本地层结构，并确定持力层，拟定为砂卵石层，其埋深在40～50m范围内。与此同时，经详细勘察可得，该持力层可分为东、西两部分，层面都较为平整，但两者有明显突变，通过钻孔后发现该层标高相差可达10m，坡度最大达到45°，这会对基础工程造成很大影响。为确保工程能够顺利完成，设计院成立专项研究和工作小组，对该层异常情况开展综合勘察。

对于常规钻探点，其间距一般为20～30m，通过钻孔探明的地质反映的是勘探点周围地层，而勘探点之间地质情况与变化需要人为推断，难以得到准确可靠的结果。为对持力层性质改变进行分析，特别是层面落差，该小组决定对钻探与物探进行充分结合来完成解析。此次主要采用以下三种手段：第一，横波反射法；第二，高密度电阻；第三，瞬态面波法。采用这三种方法对地层信息进行采集，将判别的精度控制在2～3m内，然后根据精准点校核地质信息，最终达到点、线、面相互结合的良好效果[1]。

2 综合物探

从前期地质资料可以看出，场地内岩土层由上至下分别为：表层杂填土；淤泥层；细中砂层；淤泥土夹砂层；粉质粘土层；细中砂夹砾层；砂卵石层；强、中风化岩层。其中，细中砂层和淤泥土夹砂层、淤泥土夹砂层和细中砂夹砾层、砂卵石层和下伏岩层间都有一定波阻抗差与电阻率差。此类分界面会有地震波折射及反射产生，能为瞬态面波与地震反射2种方法提供良好分析依据；同时，电阻率差可以为高密度电阻率法创造良好条件。

2.1 横波反射法

根据地下介质存在的波阻抗差分析解决地质问题。原理为：地下介质中有地震波不断传播时，如果遇到有明显波阻抗差的界面，则会产生反射，信号经地面装置截获与记录，进行分析和计算后判断地层构造。相较于纵波反射，该方法几乎不受转换波影响，而且其速度始终未变，所以有很高的垂向分辨率[2]。不同类型岩石的波速如表1所示。

表1 不同类型岩石的波速

此次横波反射作业运用CDP技术，共覆盖6次，接收道数为12道，偏移距、道距和炮间距分别为4、2、2m。从地震记录可知，淤泥土夹砂层、细中砂夹砾层、碎卵石层和下伏岩层都有反射，下伏岩层反射波较弱，其它均较强，有明显的反射同相轴。在对反射数据进行综合处理后，可得到剖面图。

2.2 高密度电法

该方法是以常规电法为基础改进得到的，原理和常规电法基本相同，都将岩土介质具有不同的导电性作为核心，分析在各类人为条件下，电流实际分布与变化规律。通过电极不断向地下通电流，形成电场，再通过对电极、装置等的位置、排列或大小等的改变来使电流实际分布发生变化，同时在地面对电场变化进行测量，以此获得地层电阻率实际深度发生的变化，实现最终的深度测试目标。跨孔高密度电法是指将电极设在相同或不同钻孔中实施测量，如图1所示。

图1 跨孔高密度电法工作示意图

此次高密度电法作业共用60个电极，电极之间的距离为3m，由二级装置完成数据采集。在对试验数据进行地形校正后，可得视电阻率等值线。电性层主要以层状形式分布，伴随深度不断增加，视电阻率先低后高、再低再高，可将整个电性层分成四层。根据现有的钻孔资料，第一低阻层主要为淤泥质土；第一高阻层为细中砂层；第二低阻层为淤泥土夹砂层、细中砂夹砾层和碎卵石层；第二高阻层为下伏岩层。结合钻孔资料进行对比分析后可得，淤泥土夹砂层、细中砂夹砾层和碎卵石层当处于饱和水状态时，电阻率差相对较小，界面较为模糊，而其它层的断面图则能良好反映，尤其是在对下伏岩层的界面进行追踪时，表现出良好的效果。

2.3 多道瞬态面波法

多道瞬态面波法（图2）原理为：使面波在介质的表面不断传播，此时不同介质传播相速度将发生明显变化。在数据采集过程中，震源激发面波取瞬态冲击力，脉冲荷载施加后地表将有波动产生，由传感器对这一面波在垂直方向上的分量进行记录，同时对波信号实施频散分析与处理。绘制的频散曲线及其变化和地质、岩土结构有一定内在联系，对这种连休进行分析，即可实现预期的探测目标[4]。

图2 多道瞬态面波法工作示意图

此次多道瞬态面波作业选用SWS-6面波仪与垂直地震检波器，由重锤法进行激发。检测结果表明，速度层以层状的形式分析，由西至东层厚变大。根据钻孔资料，速度较低的层主要表示表层杂填土、淤泥质土层、细中砂层和淤泥土夹砂层；高速层则主要表示粉质粘土层和细中砂夹砾层。测线上速度层发生的变化和钻孔资料基本吻合。然而，此次探测最大深度仅40m，勘探重点又在于持力层，所以从探测深度上讲，该方法并不适用。

因不同物探方法有各自的基本原理，且对地质体物性给出的勘探结果有所不同，所以为保证物探结果真实性，需要对不同方法特点及优劣势进行综合分析，并对成果和现有资料的吻合程度进行解析。

3 结语

通过工程实践可以得出，由于多道瞬态面波法在探测深度上略显不足，所以在此次勘察作业中难以得到持力层埋深等数据；高密度电法则对下伏岩层界面动态追踪有良好的效果，而持力层追踪成果相比较差；相比之下，横波反射法能有效追踪并解译目标持力层层面状况。

综上所述，每一种勘察方法都有其独特的适用性及局限性，在实际的综合勘察工作中，需要结合场地具有的物理条件，根据勘察目的，围绕各岩土层存在的物性差，选取合适的勘察手段，以确保勘察工作能够顺利完成，并保证最终的勘察质量。