探究复杂地质条件下工程勘察技术的运用

摘 要：在工程建设中，地质条件对工程的规划、设计、施工和运营等方面都有着重要影响。尤其在复杂地质条件下，工程勘察技术的运用显得尤为重要。复杂地质条件可能包括不良地质现象、岩土种类多样、地形地貌复杂等情况，这些因素都增加了工程勘察的难度和不确定性。基于此，探讨了复杂地质条件下工程勘察技术的运用，通过分析不同勘察技术的特点和应用范围，结合具体案例，阐述了在复杂地质条件下如何选择合适的勘察方法和技术手段。讨论技术实施过程中可能遇到的技术难点和对策，以及勘察成果的评价与反馈。研究结果表明，优化工程勘察技术的运用可以提高复杂地质条件下工程的可靠性和安全性。

关键词：复杂地质条件；工程勘察技术；应用；技术难点；对策

中图分类号：TU195 文献标识码：A 文章编号：2096-6903（2024）08-0083-03

0 引言

在各类工程项目建设中，地质条件往往起着决定性的作用。无论是建筑、道路、桥梁还是隧道工程，都需要对工程所在地的地质条件进行深入了解。遇到复杂地质条件时，确保工程的安全与稳定，更是对工程勘察技术的巨大挑战。任何工程项目的选址、设计和施工都离不开对地质条件的深入了解[1]。

地质条件决定了基础的稳定性、施工的难易程度以及可能遇到的风险。在理想情况下，工程地质勘察可以为设计提供必要的数据，为施工提供科学的指导，从而确保工程的长期安全和稳定。复杂地质条件包括不良地质现象、特殊岩土体、地下水文异常等[2]。这些条件可能导致基础的不均匀沉降、滑坡、泥石流等自然灾害，增加了工程的风险和不确定性。

1 复杂地质条件概述

在工程项目中，地质条件往往是决定性因素。尤其是在复杂地质条件下，各种地质因素交织在一起，增加了工程的风险和不确定性。为了确保工程的安全与稳定，深入了解这些地质因素至关重要。

1.1 地质构造与地层特征

地质构造决定了岩层的走向、倾斜度和可能的断层。了解地质构造有助于预测可能的地质灾害和评估基础的稳定性。地层特征包括地层的年代、岩性、厚度以及它们之间的接触关系。复杂地质条件下的工程地质调查，就要关注地质构造与地层特征。地质构造主要包括褶皱、断层、节理等，它们决定了地质体的分布、变形和稳定性。地层特征包括地层的年代、岩性、厚度、岩相、成岩作用、风化程度等，这些因素直接影响了工程的地质条件。

1.2 水文地质条件

水文地质条件涉及地下水的埋深、流向、水位变化以及与地表水体的关系。地下水活动可能导致基础软化、侵蚀和不稳定，因此，对水文地质条件的了解是工程勘察中不可或缺的一部分，包括地下水的分布、水位变化、水质、水流方向、渗透性等。水文地质条件对工程地质条件的影响主要体现在地下水对岩土体的侵蚀、软化、潜蚀等方面[3]，以及地下水波动引起的地基沉降、建筑物裂缝等。

1.3 岩土工程特性

岩土的工程特性包括其强度、压缩性、渗透性等。不同的岩土类型和特性对基础的承载能力和稳定性有显著影响。岩土工程特性主要包括岩土的物理性质、力学性质、动力性质等，如密度、湿度、抗压强度、抗剪强度、压缩模量、泊松比等。此外，还需考虑岩土中的有机质、盐分和其他可能影响其工程性质的物质。复杂地质条件下的岩土工程特性往往具有较大的变异性，对工程设计和施工安全具有重要意义。

1.4 地质灾害风险

复杂地质条件下，地质灾害风险的评估至关重要。地质灾害主要包括滑坡、泥石流、岩溶塌陷、地面沉降等。在复杂地质条件下，地质灾害发生的可能性增加。工程勘察应评估这些潜在风险，并提出相应的预防和应对措施。地质灾害风险评价需要根据地质条件、地形地貌、岩土特性、水文条件等因素综合分析。

1.5 人类工程活动的影响

如采矿、水库蓄水、土地利用变化等人类工程活动，都可能对地质条件产生影响，进而影响工程的稳定性和安全性。在工程勘察中，应考虑这些人为因素对地质条件的可能影响。人类工程活动对地质环境产生了一定的影响，如开挖、填筑、隧道施工等。这些活动可能导致地质条件的恶化，如地层变形、岩体破裂、地下水位变化等[4]。

2 工程勘察技术概述

2.1 工程勘察的目的与任务

工程勘察的主要目的是为工程项目提供准确的地质数据，确保设计者能够根据这些数据选择合适的施工方法和技术，从而保证工程的顺利进行。其任务包括但不限于确定基础类型、评估地质灾害风险、预测施工中的问题以及为施工提供科学指导。查明地质条件，包括地层、岩性、地质构造、断层、岩溶等，以便为工程设计提供地质依据。评估资源与环境，评估矿产资源、水资源、土地利用等，可确保工程与环境的协调发展。确定工程选址，根据地质、水文、地形等条件，为工程选址提供科学依据。编制工程设计文件，提供地质、地形、水文等方面的基础数据，为工程设计提供技术支持。预测工程影响，预测工程实施对地质、水文、环境等方面的影响，为工程防护措施提供依据。

2.2 工程勘察的基本方法

工程勘察通常采用以下4种方法：

一是钻探。钻探是工程勘察中最直接、最基础的方法之一。通过钻孔，可以深入地下获取岩土样本，了解其性质和结构。钻孔还能用于原位测试，如标准贯入试验、触探等。

二是原位测试。原位测试是在保持岩土原有位置不变的情况下进行的一系列试验。这包括标准贯入试验、触探、静力触探、动力触探等，通过这些试验可以获取岩土的物理和力学性质，如密度、含水量、压缩性等。

三是地球物理勘探。地球物理勘探是利用岩土的物理性质变化来推断其内部结构和地质构造的方法。常见的地球物理勘探方法包括电阻率法、电磁波法、地震波法等[5]。

四是水文地质勘察。水文地质勘察是研究地下水的形成、分布、运动规律和化学成分的勘察方法。通过抽水、注水等试验，了解地下水的埋藏条件、流动规律和化学成分，为工程设计和施工提供必要的水文地质资料。这些方法各有特点，互有补充，可以根据工程的具体情况和要求选择合适的方法。

2.3 现代工程勘察技术的应用

随着科技的进步，现代工程勘察技术也得到了迅速发展，这些技术大大提高了工程勘察的效率和准确性。

遥感技术利用卫星或飞机上的传感器收集地面物体的电磁波信息，然后通过分析这些信息来获取地面的详细信息。在工程勘察中，遥感技术可以快速获取区域地质概况、地形地貌、地物特征等重要信息，有助于快速准确地判断地质条件和制定勘察方案。

地理信息系统（GIS）是一个用于存储、查询、分析和可视化地理数据的系统。通过将勘察数据与地理信息相结合，GIS可以实现数据的可视化与分析，帮助工程师更好地理解地质条件和工程环境。GIS还可以用于灾害预警、环境评估等方面。

非接触式检测技术如雷达、超声波等，通过电磁波或声波的传播特性来探测地下物体的位置、形状和性质。这些技术可以用于探测地下空洞、裂缝、岩石破碎带等不良地质现象，为工程设计和施工提供更加详细和准确的信息[6]。通过数值分析方法如有限元、离散元等，建立数学模型来模拟岩土体的力学行为和变形规律。

2.4 数据采集与分析流程

工程勘察数据采集与分析流程主要包括以下5个步骤：①数据采集。通过各种勘察方法收集地形、地质、水文等基础资料。②数据处理。对采集到的数据进行整理、校验、归一化等处理，以便后续分析。③数据分析。利用地质理论、数学模型、计算机技术等手段，对处理后的数据进行分析，揭示地质规律、预测地质风险。④成果编制。将分析结果编制为工程勘察报告，为工程建设提供设计依据和安全保障。⑤数据管理。将勘察过程中积累的数据和成果进行归档、整理，以便日后查询和利用。

3 复杂地质条件下工程勘察技术的应用

3.1 复杂地质条件的勘察策略

在复杂地质条件下，工程勘察的挑战更大，需要采取特殊的策略和技术手段。第一，综合勘察。结合多种勘察方法，如钻探、原位测试、地球物理勘探等，以便更全面地了解地质条件。第二，强化水文地质勘察。在复杂地质条件下，地下水的活动对工程影响较大，应加强对其埋藏条件、流动规律的研究。第三，考虑人类工程活动的影响。对近期的采矿、水库蓄水等活动进行调查，分析其对地质条件的可能影响。第四，灾害风险评估。在勘察过程中，对可能的地质灾害进行评估，并提出相应的预防和应对措施。第五，动态勘察。对于一些大型或重要的工程，可以考虑进行动态勘察，即施工期间持续进行地质勘察，以便及时发现和处理问题。

3.2 岩土工程案例项目的勘察实践

通过具体案例分析，可以更深入地了解复杂地质条件下工程勘察技术的应用。某山区高速公路勘察，该地区地形复杂，存在大量的滑坡、泥石流等地质灾害风险。岩土种类多样，岩层倾角较大，且有多处断层。结合钻探、原位测试和地球物理勘探方法进行勘察。特别关注断层、滑坡和泥石流区域，进行详细勘察。

技术难点包括：如何在复杂地形中布置钻孔，如何准确测量断层的具体位置和性质，对策包括：利用遥感技术进行初步地形分析，使用精密的测量仪器进行断层勘察。经过综合分析，得出该地区地质条件极差，存在高风险。建议对路线进行重新设计，并采取严格的防灾措施。

3.3 技术难点与对策

在复杂地质条件下进行工程勘察时，由于地质条件复杂，可能难以获取准确和全面的勘察数据。大量数据的处理、分析和解释需要高水平的专业知识和技能在某些情况下，可能难以准确预测地质灾害的发生。某些先进的勘察技术可能难以在复杂地质条件下实施。

应对勘察人员进行专业培训，提高他们的技术水平和经验。积极引入和研发更先进的工程勘察技术，提高数据采集和处理的能力。与其他机构或专家合作，共享经验和资源，提高勘察的准确性和可靠性。根据工程要求和地质条件，制定合理的勘察方案，确保数据的准确性和完整性。在勘察过程中和结束后，建立有效地反馈机制，及时调整和完善勘察方案和技术手段。

4 技术发展趋势与展望

4.1 新技术与方法的不断出现

随着科学技术的不断进步，复杂地质条件下工程勘察新技术与方法不断涌现。以下是一些新兴的技术和方法：第一，地球物理勘探技术。其包括电磁法、电阻率法、声波法等，这些技术在复杂地质条件下具有较高的识别能力和准确性。第二，钻孔成像技术。即通过钻孔摄像、电阻率成像、声波成像等方法，实时观察钻孔内部地质情况，提高勘察精度。第三，岩土工程测试技术。包括岩体蠕变试验、岩土力学试验、岩土工程检测等，其可为复杂地质条件下工程设计与施工提供依据。第四，地理信息系统（GIS）与遥感技术。在工程勘察中，GIS与遥感技术可用于地质数据采集、处理、分析与展示，提高勘察效率。

4.2 人工智能与大数据广泛应用

智能数据分析通过大数据挖掘与分析，为工程勘察提供更为精确的预测与评估。人工智能辅助决策利用机器学习、深度学习等技术，实现工程勘察数据的自动分类、识别与解释。智能监测与诊断利用传感器与数据采集设备，实现工程现场实时监测，通过人工智能技术对数据进行分析与诊断。建筑信息模型（BIM）在工程勘察中的应用，有助于实现工程全生命周期的一体化管理。

4.3 开展国际合作与交流必不可少

通过引进国外先进技术、管理经验以及开展国际学术交流，可以提高我国工程勘察技术水平。引进国外先进的工程勘察技术、设备及软件，提升国内勘察技术水平。加强与国际知名院校及研究机构的合作，培养高素质的工程勘察人才。积极参与国际会议、论坛等活动，交流学术成果与经验，提高国内勘察技术的国际影响力。

4.4 在可持续发展方面前景广阔

随着全球气候变化和资源枯竭，可持续发展的理念在工程勘察领域愈发重要。在复杂地质条件下，实现资源的高效利用、减少环境污染和生态破坏，成为工程勘察领域亟待解决的问题。工程勘察技术在可持续发展方面具有广泛的应用前景，如绿色勘察、生态修复、废弃物处理等。通过技术创新，实现工程勘察领域的绿色转型。在面对这些发展趋势时，工程勘察行业应加强技术创新、培养高素质人才、提高国际竞争力，以适应复杂地质条件下工程勘察的需求。

5 结束语

在复杂地质条件下进行工程勘察时，应充分考虑地质条件的特殊性，选择合适的勘察方法和技术手段。加强技术培训和实践经验交流，提高勘察人员的综合素质和技术水平。建立有效的反馈机制，对勘察成果进行评价和修正，确保工程的安全性和可靠性。随着科技的不断进步和应用领域的拓展，工程勘察技术将不断发展和完善，为工程建设提供更加全面和准确的地质信息和技术支持。

参考文献

[1] 王培星.探究复杂地质条件下岩土工程勘察技术的运用[J].中国住宅设施，2023（11）：49-51.

[2] 黄辉雄.复杂地质条件下岩土工程勘察设计和施工的质量控制因素分析[J].西部探矿工程，2023，35（10）：1-3.

[3] 赵硕，余永康.复杂地质条件下城市隧道工程勘察方法及综合应用[J].科学技术创新，2023（11）：155-158.

[4] 岳小飞.复杂地质条件下岩土工程勘察技术的运用[J].有色金属设计，2022，49（3）：117-120.

[5] 黄星.复杂地质条件下山区公路工程勘察实践[J].山西建筑，2022，48（5）：54-57+60.

[6] 赵羽，曹启增，王少雷.复杂地形地质条件下岩土工程勘察技术分析[J].建材发展导向，2021，19（12）：54-55.