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摘要:进入二十一世纪以来,在我国社会快速发展下,经济水平不断提升,对于交通道路的数量和质量有了更高的要求。近些年来,我国对于道路施工技术越来越重视,隧道的建设也有了明显进展。在当前的隧道建设中,工程物探技术在其中有着十分重要的作用,主要用于隧道勘查、测试等方面,尤其是在公路的边坡以及特长隧道勘察的工作中,具有很强的实用性。文章主要针对工程物探技术原理以及工程物探技术的特点进行了一定的分析,并对隧道工程勘察中工程物探技术的应用进行了相应的探讨。
关键词:工程物探技术;隧道勘查;工程勘察
引言
从总体上看,工程物探技术发展的时间较长,起源于20世纪50年代,主要是对地质水文方面进行相应的监测。20世纪80年代,计算机技术得到了非常迅速的发展,并在各个领域中得到了较为广泛的应用,促进了工程物探技术的发展。在当前的工程领域,工程物探技术有了进一步发展,目前在工程检测、工程测试以及工程勘察等方面应用得较为广泛。在隧道建设的过程中,提前做好工程地质、水文等工程条件的勘察和监控十分重要,这样才能够有效保证隧道建设的顺利施工以及公路建设的安全性。
1物探技术的概述
物探技术是利用先进的物探仪器对物理场地部分进行对比,找出差异的部分进行研究,目的是了解勘探对象之间的关系,现实解决地质问题或者工程问题。随着计算机等网络技术的发展,物探技术也紧跟现代化发展的步伐,工程物探已经成为岩土工程的一部分,其物探技术具备成本低、信息量大、服务范围广等方面的优势,因此成为岩土工程勘探等地质方面研究的重要手段,地位和作用得到大家的认可。(1)物探技术的服务范围。物探技术根据研究的对象不同,可以分为以下几个方面:首先用于水文地质工程地质的勘探,主要是通过物探测试,可以掌握地质单元的性质、结构等方面的信息,比如地质构造探测,工程区覆盖层探测等方面的应用,对于合理的安排勘探工作,减少勘探工作量等方面有一定的指导意义,同有利于提高地质勘探质量,降低勘探成本。其次用于工程质量检测,主要表现在可以查明混凝土上浇筑、桩基质量以及灌浆质量等方面。再次是用于工程运行动态的监测,在建筑物施工之前的运行过程中可以了解其动态和存在的隐患问题,同时可以研究堤坝、水库等方面的各种隐患,做到防患于未然。最后是用于考古研究与地下管线探测,其中包括古文化遗址的考究,对其文物表面腐蚀程度进行评价,对于地下管线探测所包含的金属及管道的走向、位置等参数进行了解。(2)物探工程与岩土工程。站在科学的角度来说,工程物探是一门独立的学科,但是在实际的勘测工作中,工程物探是为岩土工程服务的一种综合性的技术。岩土工程人员在解决岩土问题的时候,会通过一些表面情况进行初步的判断,采用一定技术进行检查,从而确定检查结果。其中需要解决的问题包括以下方面:首先是参数问题,岩土工程勘查、设计所需要的各方面参数,比如结构自振周期、动力等方面的参数;其次界面问题,主要是对岩土体的界面划分、地质构造以及对结构面进行判断;再次是施工质量方面的检测,比较常用的是桩底监测、地基加固效果等其他方面的工程质量方面的检测;最后是形态问题,主要包括界面的分布形态,埋藏的深度和位置等形态问题。
2方法原理
2.1折射波法
折射波法是通过人工震源激发的地震波在近地表介质中传播,当界面下层的波速大于上层且波的入射角等于临界角的情况下,地震波就会改变传播方向且沿着速度界面滑行,并引起界面各点振动,从而在界面上覆介质中产生折射波,通过分析计算在距震源较远的地表不同位置埋设的检波器接收最先到达的折射波的初至时间,可以获得地下介质的空间分布特征的一种物探方法。而反射波法只要介质存在波阻抗界面就可进行反射波法勘探,勘探深度从几米到几千米甚至上万米,在石油勘探中应用最广。虽然折射波的产生条件比较苛刻,勘探深度≤60~100m;但是反射波法勘探受地形影响显著,动校正中的速度初始值往往需由折射波法勘探或声波测井提供。所以近年来在隧道等工程物探勘查中,多采用折射波法勘探。折射界面的绘制常采用t0差数时距曲线法或时间场法,在实际应用中,多采用前者。
2.2地震反射波法
浅层地震勘察使用参数要通过现场试验确定,一般为:采用12道,3次覆盖,叩板法锤击震源,道间距:3m,偏移距:12m,炮点距6m,记录长度:512ms,采样率:125μs。野外数据采集注意以下事项:首先用RTK测量设备确定控制点,并由GPS配合地质罗盘来控制测线方向,在数据采集前;对仪器及各种辅助设备进行检查;现场采集数据时,保证采集的波形是否满足要求,并做好野外记录表;当现场采集数据时出现异常情况应及时处理。并做好相关记录。地震反射波法数据处理解释遵循如下原则:(1)同一连续完整的岩层的地震波形相似,周期相同,同相轴光滑,连续性强,总体上反映岩层的起伏变化。(2)在构造破碎带或岩溶发育部位,由于地震波受到散射、绕射作用的影响,波形零乱、畸变、不连续。根据以上原则,首先在地震勘探时间剖面上进行层位判读,选定层位,读取各拐点时间,然后根据下式计算各层及目标地质体埋深:
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式中:Hj——第j层底面埋深;
Vj——波在j层内的传播速度;
Tj——波在j层内的传播时间。
2.3探地雷达技术
探地雷达技术通过利用超高频脉冲电磁波技术进行地质探测。探地雷达技术通过先进的高科技对低下目标进行勘察,能够实现远程遥控,有助于减少人力和时间资源的浪费,操作更加便捷,对地质伤害小,具有较强的效率性和效益性。
2.4隧道地震勘探技术
隧道地震勘探技术主要是采用的是深度偏移成像的方式,对于探测对象的精度和准确度产生重要影响,作为一种新型的物理勘测技术,和其他探测的技术相比之下,隧道地震勘探技术的优势在于分辨率高,受干扰因素比较少以及探测的距离比较远,因此隧道勘查技术的应用会在更广范围使用。
2.5声波测井法
声波速度测井在隧道工程勘查中应用比较广泛。合铜黄高速、甬台温高速等隧道工程,尤其位于进出洞口侧的钻孔,因大多做了声波测井,而给开挖、支护等施工方案的合理设计和完善提供了有力的保障。
2.6地震波层析成像技术
地震波层析成像技术质的是 CT 技术,这种技术能够利用地震波的走势来勘测地质的内部结构,技术含量较高,是近年来新发明的岩土工程勘查技术。地震波层析成像技术可以通过接受地震的波动而形成分布图像,具有较好的社会效益。
结语
从总体上来看,工程物探技术在我国隧道勘查的过程中,发挥着十分重要的作用,其不仅可以有效缩短工程实际勘察的时间,提高隧道勘查建设的效率,而且还可以有效提高隧道勘查工作的质量,并有效降低整个工程的成本。这对于我国隧道的建设有着十分重要的作用,也能够为今后隧道的修建提供有效的经验。在实际应用的过程中,物探工程技术比较灵活,可以根据不同地区、不同情况,选择合适的物探方法,这样才能够突破地形、地质等条件的限制,在隧道的建设和发展中发挥更大的作用。
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