工程物探
工程物探新技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用及發(fā)展
文章來源:地大熱能 發(fā)布作者: 發(fā)表時間:2021-10-28 15:57:22瀏覽次數(shù):1475
1.前言
工程物探是在原地球物理勘探基礎(chǔ)上發(fā)展而來,五、六十年代服務(wù)于水文地質(zhì)、工程地質(zhì),成為工程勘察的一個組成部分。上世紀八十年代,隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展,推動了電子技術(shù)的發(fā)展,計算機技術(shù)開始廣泛應(yīng)用于各個技術(shù)領(lǐng)域,從而帶動了工程物探技術(shù)的發(fā)展。工程物探緊隨工程勘察向巖土工程延伸、向巖土工程測試、監(jiān)測、檢測轉(zhuǎn)化,已成為巖土工程的一個組成部分。工程物探技術(shù),周期短,成本低,信息量大,服務(wù)面廣,是無損檢測,其作用和地位得到了肯定。
在中國,工程物探始建于上世紀50年代,近二十年來有了較大發(fā)展,目前主要開展的方法有:淺層地震(反射波法、折射波法)、面波法、地震映象法、高密度電法、地質(zhì)雷達、瞬變電磁法(TEM法)、工程CT(層析成象技術(shù))、樁基無損檢測技術(shù)、地下管線探測技術(shù)、工程測井、聲波探測和常時微動測試等。
淺層地震法是根據(jù)地下介質(zhì)的波阻抗差異,利用縱波勘探的一種人工地震探測方法,可以用于研究與巖土工程有關(guān)的地質(zhì)、構(gòu)造、巖土體的物理力學(xué)特性,測定覆蓋層厚度,確定基巖埋深起伏情況,查找構(gòu)造追索斷層等。
2.2瑞利面波法
瑞利面波法是根據(jù)地下介質(zhì)的物性差異,利用瑞利面波勘探的一種人工地震探測方法。該方法具有能量大,衰減慢,在不同介質(zhì)中傳播進程中遇到密度變化時會出現(xiàn)頻散現(xiàn)象,速度突然變化,在頻散曲線上出現(xiàn)異常。可用于探測地下異常體及密度變化情況。
2.3地質(zhì)雷達
地質(zhì)雷達是根據(jù)地下介質(zhì)的電性差異,利用電磁波檢測地下異常體或地層分層的一種檢測方法,天線中心頻率不同,探測深度及分辨率,隨之改變,可根據(jù)具體情況選擇不同天線。該方法可用于基礎(chǔ)處理的質(zhì)量監(jiān)理,地下異物,地下洞室開挖的預(yù)報測深。
2.4高密度電法
高密度電法原理與普通電法相同,是利用地下介質(zhì)的電性差異,人工供電測量一次場分布的探測方法,但它集中了剖面法和測深法的功能,施工效率高,信息量大。可用于管線調(diào)查,物探找水,采空區(qū)、巖溶、滑坡等災(zāi)害的物探調(diào)查。
2.5瞬變電磁法
瞬變電磁法是觀測二次場,具有體積小,受地形影響小,縱向分辨率高,工作效率高等優(yōu)點,可用于判斷地質(zhì)體的電性、產(chǎn)狀、規(guī)模。
2.6工程測井
是利用鉆孔作地下物探的一種方法。在孔內(nèi)放置各種傳感器,接收采集孔內(nèi)地球物理信息,進而分析推斷孔壁的地質(zhì)特征,可劃分地層,地質(zhì)剖面,區(qū)分巖性,確定巖石的物理參數(shù),研究孔壁及孔內(nèi)技術(shù)情況(裂隙、巖溶、孔徑、孔斜等地質(zhì)問題,以及砼離析、空洞等施工問題)。目前常用的測井方法有:電測井、波速測井、聲波測井、電磁波測井、放射性測井,井中電視;井徑、流量測井等。
2.7工程CT
工程CT是在其它方法獲取大量信息基礎(chǔ)上,利用代數(shù)重現(xiàn),聯(lián)合迭代,反褶積等計算方法,重視被測體的二維或三維圖象。可用于多種物理探測的資料處理。
2.8 設(shè)備
改革開放前,我國物探設(shè)備相對較簡陋,主要是來自前蘇聯(lián)及東歐以及國內(nèi)仿制設(shè)備。20世紀八十年代后,引進了歐美等西方國家的先進設(shè)備,以及隨著我國經(jīng)濟及科技水平的高速發(fā)展,涌現(xiàn)出的大量的高性能國產(chǎn)物探設(shè)備。國產(chǎn)設(shè)備在數(shù)據(jù)采集記錄,處理分析等方面有了突破性進展,極大地促進了物探技術(shù)的發(fā)展與進步。目前我們使用較多的儀器有北京水電物探所生產(chǎn)SWS多波工程勘探儀;武漢巖海生產(chǎn)的樁基檢測儀,聲波儀,載荷儀;重慶地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)的地震儀高密度電法儀;徐州建工所生產(chǎn)的載荷儀,還有中科院巖土所、物化探所、力學(xué)所生產(chǎn)的各種儀器和傳感器等,這些設(shè)備的性能已接近或達到國外儀器的水平,為物探技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展鋪設(shè)了道路。
3.應(yīng)用及發(fā)展
3.1 應(yīng)用
工程物探的服務(wù)對象已從過去的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)發(fā)展到現(xiàn)今的巖土工程。如今已作為巖土工程勘察、施工、檢測過程中的一種手段,為勘察、設(shè)計施工、檢測提供數(shù)據(jù)。
工程物探相對于其它勘察手段來說,探測速度快,信息量大(測點連續(xù)),在成本上有較大優(yōu)勢,和其它勘察方法結(jié)合起來解釋可以達到較高的解釋精度,勘察中常用到高密度電阻率法,淺層地震法,瞬態(tài)面波法,井中電磁波法檢層波速測試等,有效地協(xié)助巖土工程師圈定巖溶,追索構(gòu)造,劃分巖性,確定基巖埋深,查找各類不良地質(zhì)體,提供巖土層物理力學(xué)參數(shù)等,且成果直觀,易于非專業(yè)人員判讀。
在施工中,可以幫助監(jiān)理工程師控制施工質(zhì)量,如:基礎(chǔ)處理效果的實時測試,基樁灌注前入巖深度,沉渣厚度以及垂直度的確定,有了物探技術(shù)的支撐,工期及施工質(zhì)量將得以保證。
在施工質(zhì)量檢測方面,工程物探檢測技術(shù)是主要手段。地基加固可以用瞬態(tài)面波法,地質(zhì)雷達進行施工前后的對比分析,結(jié)合其它手段判定處理效果。樁基檢測中,無損檢測技術(shù)則作為主要檢測手段,主要是因為動測成本低、周期短,可以加大檢測比例,更全面的了解施工的質(zhì)量。
3.2 今后物探技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
1)工程物探技術(shù)要適應(yīng)巖土工程勘察不斷發(fā)展的要求,進一步提高物探技術(shù)人員的素質(zhì),特別是針對不同工程條件合理選用綜合物探方法和對各種物理參數(shù)的解釋能力。
2)進一步研究各種物探技術(shù)方法對不同地球物理前提的適用性,避免濫用。針對一般情況下巖土工程勘察勘探深度不大,但分辨和定量解釋精度要求高的特點,推廣使用面波、多道瞬態(tài)面波技術(shù)與高密度電法、地下管線探測等方法,并加強電磁、地震波成像技術(shù)的研究和工程應(yīng)用。 3)開展綜合物探技術(shù)在巖土工程勘察勘察中的應(yīng)用,研究提高各種物探手段勘察精度的方法。
4)研究開發(fā)適合城市和城市周邊建筑區(qū)勘探要求的、具有較大勘探深度和較高精度物探方法,加強適合城市環(huán)境背景條件(高噪聲、多其它干擾)下有效的水、油、氣管網(wǎng)測漏儀器的研制及準確定位方法的研究。
5)進一步加強對基樁動測技術(shù)的研究,在基樁完整性檢測中,由定性向定量發(fā)展;在基樁承載力檢測中,通過動、靜試驗的對比研究,提高對承載力的測試技術(shù)和數(shù)據(jù)處理水平。
6)進一步加強工程物探中計算機技術(shù)的應(yīng)用,并注意軟硬件的適用性和采用的數(shù)學(xué)模型、物理力學(xué)參數(shù)的準確性和代表性。提高技術(shù)人員的應(yīng)用水平和成果的可信度。
綜上所述,由于電子技術(shù),計算機技術(shù)的廣泛應(yīng)用,工程物探技術(shù)在勘察精度和勘察能力方面有了較大提高,已經(jīng)從定性分析發(fā)展為定量、半定量分析,另外加上工程物探技術(shù)本身探測速度快,檢測點密度大,成本低,所以工程物探技術(shù)已成為解決工程建設(shè)問題必不可少的非常有效的高科技手段。
由于工程物探是無損檢測、間接探測。在工作中,我們要充分考慮到巖土體的不均勻性、不可視性、被測物體分布的復(fù)雜性以及測試資料的多解性。要本著從已知到未知的原則,用已知資料解釋未知資料,未知資料經(jīng)驗證后成為新的已知,如此往復(fù),積累經(jīng)驗,不斷提高。只要物探工作者長期努力探索,實踐下去物探技術(shù)會在更多的領(lǐng)域占有一席之地。
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