复杂岩土条件下岩土工程勘察技术探究.pdf

2023年4 月江西建材规划设计与勘察复杂岩土条件下岩土工程勘察技术探究胡仁立，祁荣伟，刘贤德”，赵伟河1.山东建勘集团有限公司，山东济南250031;2.绿地集团济南绿能置业有限公司，山东济南250012;3.中化地质矿山总局山东地质勘查院，山东济南250013摘要：文中分析了勘察技术在复杂岩土工程勘察过程中的应用，并通过现场试验，验证了长距离跨孔声波勘察技术在复杂地质条件下岩土结构和不良地质现象勘察中的适用性，为消除不良地质条件和类似岩土工程勘察带来的安全隐患提供了参考。关键词：复杂条件；岩土工程；勘察；声波勘察中图分类号：P642文献标识码：B文章编号：10 0 6-2 8 90（2 0 2 3）0 4-0 10 0-0 2Exploration of Geotechnical Engineering Investigation Technologyunder Complex Geotechnical ConditionsHu Renli,Qi Rongwei,Liu Xiande,Zhao Weihe1.Shandong Jiankan Group Co.Ltd.,Jinan,Shandong 250031;2.Greenland Group Jinan Lvneng Real Estate Co.Ltd.,Jinan,Shandong 250012;3.Shandong Institute of Geological Exploration,General Administration of China Chemical Geology and Mines,Jinan,Shandong 250013Abstract:This paper analyzes the application of survey technology in the process of complex geotechnical investigation survey,and verifiesthe applicability of long-distance cross hole acoustic survey technology in the survey of geotechnical structures and adverse geologicalphenomena under complex geological conditions through field tests of complex geotechnical engineering,which provides a reference foreliminating the potential safety hazards caused by adverse geological conditions and similar geotechnical investigation survey.Key words:Complex conditions;Geotechnical engineering;Survey;Acoustic wave detection0引言随着建设行业的不断发展，越来越多的复杂岩土条件下的工程项目需要进行勘察和评估 1。然而，复杂岩土条件下的岩土工程勘察存在着许多困难和挑战，如岩土体特性的复杂性、勘察范围的广泛性和勘察的深度等问题 2-3 。因此，如何有效开展复杂岩土条件下的岩土工程勘察成为了一个重要的研究课题【4 。通过相应的勘察技术，勘查岩土工程施工现场的实际地质特性，以获得的勘察数据为基础，根据实际施工需要，结合现场实际情况，采取科学措施进行岩土工程施工 5。只有这样，才能有效保证岩土工程条件下建设项目的施工质量，提高整个建设项目的安全性 6 。因此，在具体施工中，施工单位须合理应用勘查技术，充分发挥其优势，确保勘察效果。1复杂岩土综合勘察技术1.1浅层地震反射波勘察技术浅层地震反应波勘察技术是利用人工方法激发地震波，勘察地震波在介质中的传播，判断测区地质结构的综合勘察技术。该技术的主要应用原理类似于山谷回声，勘察人员通过相应的仪器设备激发地震波，然后收集地震波信号在岩石和土壤介质中的传播速度信息，以及地震波的振幅和频率。这些参数是判断复杂岩土工程勘察区浅层岩性和界面深度具体形式的依据。最常用的浅层地震波勘察技术是反射波勘察技术，在应作者简介：胡仁立（197 9-），男，山东郓城人，本科，工程师，主要研究方向为岩土工程。用该技术进行岩土工程勘察过程中，应用的震源不会对生态环境带来污染或破坏。1.2高密度电阻率勘察技术高密度电阻率勘察是一种阵列形式的勘察方法。在野外勘察过程中，勘察人员在观测剖面中的每个勘察点设置几个电极，通过操作电极转换装置和电气勘察仪器等设备，进行相应的数据采集，然后将收集到的数据导入计算机进行相应的处理，快速生成地电剖面图【7 。该技术将电剖面勘察技术、电探针技术和普通电阻率勘察技术有机结合，充分发挥了这些技术的优势。以下是该技术的具体应用优势，见表1。表1高密度电阻率测量技术的具体应用优势序号优势具体说明通过这项技术，可以一次性完成现场电极布局，并且可以显著提高现场测量的效率；在操作中可以实现自动测量；地电数1更高的测量效率据的单独采集时间仅在2 5s之间，一次性电极布局的方法可以有效避免电极失效等干扰问题。在该技术的应用中，不需要手动测量数据和进行数据处理，采集的数据只需通过相2可以预处理测量数据应的软件程序进行预处理，然后直接以轮廓曲线的形式显示，还可以自动执行绘制图形和打印结果图等各种任务。101江西建材2023年4 月规划设计与勘察(续表）序号优势具体说明该技术最大的创新是通过各种电极对岩土工程测量区域进行阵列扫描，从而可3丰富的地质信息以获得非常丰富的地电截面结构和地质信息。1.3长距离跨孔声波勘察在波传播过程中，当其从一种介质移动到另一种介质时，阻抗会发生变化。在界面上，波会产生反射、折射等现象。接收器可以接收反射波，然后通过全波反演和信号处理，在计算机中获取检测区域的综合图像，从而反转异常物体的边界信息。跨孔声学CT层析成像是一种地下地球物理勘探方法。在声波触发钻孔时，不同的波场沿着钻孔周围的岩石传播18 。在岩壁处，一些波浪具有严重的折射，第一波的路径是沿钻孔壁的临界折射路径。在接收钻孔中，接收器将接收到的信号数字化并将其发送到控制单元，控制单元通过波穿过岩石的路径确定P波和S波的速度。通过研究声波在岩层中的传播特性，获得速度剖面图像。具体检测过程如下：（1）确定勘察面的深度和试验区钻孔的可用深度间隔；（2）利用地面支持装置将直流火花源系统的发射探头降低到触发钻孔A中，将数据采集系统的地震检波器（接收探头）降低到接收钻孔B的不同勘察间隔内，地震检波器的频率为10 0 Hz。发射探头和接收探头形成密集的射线穿越网络；（3）发射探头以0.1m/s的速度从触发钻孔A的底部升至顶部，每0.5m深度触发和接收声波。第一轮试验完成后，将接收探头位置升高0.5m，重复上述过程以产生足够的检测剖面射线。2验证CT成像术的可行性利用试验室中混凝土模型，可验证声学CT成像技术在勘察技术中应用的可行性。室内混凝土模型样品尺寸为4 2 0 mm310mm130mm，浅圆形空腔的缺陷尺寸为110 mm110mm。该模型由C30强度水泥和相对均匀的中砂混合而成，水泥与中砂的比例为1：2。试验方法如下：以半球形面间模型的两条平行长边为试验面，为了避免混凝土模型边界反射对测试结果准确性的影响，测量射线的布置应尽可能远离混凝土模型的边缘。混凝土模型声学CT成像的波速分布如图1所示。图中的颜色表示波速的相对大小，暖色表示大波速值，冷色表示小波速值。从图1可以看出，高波速区主要分布在被测模型周围，最大波速主要集中在模型下部。同时，在波速分布图的中间有一个冷色的圆形区域，表明该区域的波速较低。总体波速的特征是，随着它越来越靠近中间区域，速度分布越低。这是因为在混凝土模型的中心区域有一个球形空腔，这使得该区域的波传播速度降低。1.00.80.60.40.2000.20.40.60.81.0空间距离比例图1室内混凝土模型的波速分布可以看出，声学CT成像可以更好、更直观地反映被测物体中空腔的存在，勘察效果良好，具有一定的理论和实践意义。为了进一步验证长程跨孔声波探测技术在工程应用中的适用性，有必要进行一系列的现场试验。3工程应用研究某隧道基岩为层状泥质石灰岩，呈水平分布，岩质坚硬，岩体松散破碎，岩土工程条件复杂。在隧道开挖过程中，容易造成隧道顶部塌和坠落，支护变形风险高。为了降低施工风险水平，采用提前注浆加固岩层。为检测超前注浆质量效果，确定隧道下一步开挖措施，本工程采用长距离跨孔声学CT检测技术对超前注浆加固段进行检测。波速的三维等值线图如图2 所示。图中的红色区域表示波速的异常区域。从图2（a）可以看出，剖面的波速与最大波速之比为1，最大波速为2 2 0 0 m/s。异常波速区下方和上方的岩土体的波速分别为10 0 0 150 0 m/s和150 0 2 2 0 0 m/s。通常，异常区域上方的波速高于异常区域下方的波速。从图2（b）可以看出，面的波速与最大波速之比为0.9 1.0，最大波速为2 8 0 0 m/s。异常区域下方和上方的岩体和土体波速分别为10 0 0 2 0 0 0 m/s和2 0 0 0 2 8 0 0 m/s。剖面的波速分布特征与图2（a）相似。(S/）/(S/）/率300030002000200010000001.010扫描深度比0.8扫描深度比0.81.0100.60.80.60.80.60.40.60.40.40.40.20.20.20.200孔间水平距离比孔间水平距离比(a)剖面1(b)剖面2图2三维波速等值线图4结语复杂岩土条件下的岩土工程勘察是岩土工程中的重要环节，也是保障工程安全和质量的重要手段。本文分析了综合勘察技术在复杂岩土中的应用，并以长距离跨孔声波勘察技术为例，结合勘探剖面的三维等值线图对某隧道超前注浆加固段进行了勘察，得出以下结论。（1）隧道灌浆段地质条件较差，不利于灌浆浆液的渗透。（2）衬砌外侧小范围灌浆效果较好，对岩土体有较好的加固效果，但1.2 m范围外有零星灌浆，基本达不到预期的灌浆效果。因此，为了确保施工安全，应加强施工段的灌浆措施，并采取一定的措施，如改变拱型和加强初侵极限段的支护。同时，应采取缩短开挖进尺、保持仰拱闭合、及时闭合和加强支护等措施，确保隧道开挖安全。参考文献1李水新.农村地区复杂地质条件下岩土工程勘察在基坑支护中的应用研究J.农家参谋，2 0 2 3（6）：12-14.2胡天亮.复杂地形地质条件下的岩土工程勘察技术探讨【J.江西建材，2 0 2 2（5）：97-98.3祁曜刚.复杂地质条件下岩土工程勘察技术的应用探究【J】.房地产世界，2 0 2 2（4）：8 2-8 3.4吕芸.复杂地质条件下岩土工程勘察技术的运用J】.居业，2021(10):45-46.5霍玉兵.复杂地形地质条件下岩土工程勘察实践与思考【J】.工程技术研究，2 0 2 1，6（19）：2 16-2 17.6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，2 0 2 1，19（12）：54-55.7彭高峰.复杂地质条件下岩土工程勘察技术要点分析【J】.城市情报，2 0 2 2（8）：10 3-10 5.8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，2 0 2 2，4 9（3）：117-12 0.