工程勘察与原位测试技术进展

胡胜波吕彪

（1.河北中核岩土工程有限责任公司 河北石家庄市 050022 2.包钢勘察测绘研究院 内蒙古包头市 014010）

0 前言

岩土工程的设计和施工需要通过岩石工程勘察做基础，从而提供相对准确的数据和参数信息，结合工程的地质及水文特点，及时分析出应对工程中出现问题的对策。我国社会在不断的发展，各种穿越工程相对增多，复杂的地质条件下，需要在传统的岩土勘察基础上，再充分应用原位触探测试技术与工程物探技术，提高工程的施工质量和施工技术水平。

1 原位触探测试技术

原位触探测试技术在岩土工程中扮演着重要的角色，有着不用取样本，连续测试等优势，原位测试技术主要研究的内容包括集成化的CPT系列，高效化的CPT系列和工程物控，还有综合化的工程物探及专门化的污染场地特殊材料[1]等。

1.1 原位触探测试技术的发展

原位测试技术最常用也是最主要的就是CPT技术，即圆锥静力探测技术，通过圆锥静力探测技术，能够在不取样本的情况下，快速便捷的获取相应信息参数，同时使用圆锥静力探测技术还具有成本价格低，干扰较小等优势，主要应用在空隙水压力的测试、判别岩土类型、渗透系数、土层划分、承载力等方面[2]。目前圆锥静力探测技术还在不断研发和探索新用途当中，技术水平也在实践中逐步完善。

常见的圆锥静力探测技术包括地震波SCPTU技术、电阻率RCPTU技术、可视化CPT技术、全流触探FFP技术、多摩擦筒CPT技术、海底自由落体贯入式触探FFCPT技术、探测磁场强度CPT技术、旋转CPT技术、荧光探头LIF技术、薄膜洁面探头MIP技术等[3]，相应技术的应用在不同的工程环境下能够发挥相应的效果。其中地震波SCPTU技术能够得出岩土渗透性质。电阻率RCPTU技术可对既定的污染种类进行特殊方式的测试。可视化CPT技术可观察到岩土中的裂隙、透镜体等。全流触探FFP技术的精准度得到一定的提高，贯入的阻力受到岩土图层的影响较少，同时能够很好的对破坏机理进行定义等。多摩擦筒CPT技术可以研究水平向应力对侧壁摩擦阻力及不同竖向应力，在对土类及图层进行划分时可以提供很好的依据。海底自由落体贯入式触探FFCPT技术能够获得较为准确的海洋底部浅层土体原定参数和扰乱后的参数，还具有操作时间段，节省成本的特点。探测磁场强度CPT技术能够响应的判别出地下障碍物所处的位置，对地下工程的设计、施工等有较为重要的作用，常用的工具是霍尔传感器，传感器的体积较小，同时对磁场状态异常敏感，能够在较小的空隙中勘测。旋转CPT技术是通过旋转触探系统，得到图层在受到破坏时的抵抗力、排土水压力等，目前能够勘测的深度可以满足实际工程需求。荧光探头LIF技术对地下水污染状况以及发出荧光苯酚类污染物进行勘测。薄膜洁面探头MIP技术的探头一般情况下的标准温是121℃，能够加速污染物扩散及渗透，进而达到勘探的要求。

1.2 代表性的应用研究

在研究原位触探测试技术中发现，地震液化评价、环境岩土工程、尾矿库工程、海洋岩石工程等方面的应用相对较为广泛，其中在环境岩土工程方面的应用主要有工业污染场地评价、垃圾填埋场地下水位监测、农药污染场地环境评价及软土成因环境分析方面[4]，通过这些方面的应用研究，使得原位触探测试技术得以更加广泛的应用，在全球化发展的当今时代，原位触探测试技术在处理海洋沉积物、环境岩土问题、人居环境等方面的有着极其重要的作用。

2 工程物探技术

2.1 工程物探技术特征

工程物探技术的应用能够得到岩体力学指标，不同的物探技术可以应用在相应的探测中，最常用的方法是地震勘探法及非地震勘探法。其中通过地震勘探法可以得到力学性质相关参数，岩土的密度和弹性模量等结构特性，非地震勘探法得到的是电阻率等物理化学性质的参数。在应用物探技术时，可以先应用非地震勘探法提供空间分布数据，再应用地震勘探法得到物理力学指标，最终应用于工程的分析。随着计算机技术水平的提高以及探测设备的精准度的提高，通过物探技术得到的数据更加准确，操作方式也更加便利。目前我国的物探技术得到了长足的发展，在工程应用过程中发挥着越来越重要的作用。另外还需要注意的是，物探技术容易受到环境影响，精准度会存在差异，因此在应用物探技术的过程中，需要多次比对结果，以更专业的手段和技术提高精准度。

2.2 代表性的应用研究成果

随着社会的发展，工程物探技术的应用范围越来越广泛，发挥的作用也有目共睹。常见的有城市道理运营安全勘察分析、污染场地勘察分析、文物和文化遗产保护工程、隧道工程勘察分析和超前预测等方面，不过需要注意的是，物探技术的应用需要相应的装备为基础，适当的装备应用能够使测试的参数更加精准，对工程的勘测有重要的时间作用，发展空间也很广阔。

物探技术方法的应用以及相应方法之间组合应用在铁路工程建设中有重要的作用，能够对浅层采空区进行合理勘测，进行安全风险评估，对于后续的工程工作提供相对安全稳定的施工环境。物探技术还可以应用在城市基础设施安全运营方面，通过勘察城市管线、道路地基等，可以在第一时间发现安全隐患，采取措施解决问题。不过由于地形、城市管线分布等方面存在着巨大的差异性，物探技术在此类工程的勘探过程中仍然存在一些技术问题，需要不断的完善，才能更好的应用在工程当中[5]。物探技术在地铁施工中的勘察也比较瞩目，城市地铁修建成为大多数城市的不二选择，通过传统的勘探方式，地质条件较为复杂、岩石构成较多，样本取样较繁琐的条件下，想要获得准确的参数相对困难，物探技术就能发挥相应的作用，厦门地铁建设工程中运用的物探技术，使得预测的准确率超过70%，对地铁工程安全、高质量施工有重要的意义。物探技术可以应用到隧道工程超前地质预测中。我国国土面积比较广阔，地形条件不一，隧道工程建设存在的困难和风险也比较大，通过物探技术在隧道工程超前地质预测中的使用，能够提前对风险进行评估，维护相对安全的施工环境。物探技术在环境岩土工程中也能发挥不可替代的作用。环境岩土工程建设中经常会受到现场的施工条件、污染场地、垃圾填埋场等影响，物探技术的应用可以及时勘探到环境岩土状况，分析安全施工状态，提高施工质量，同时可以很大程度上保障施工人员的安全。

3 结语

综上所述，通过原位测试技术的应用，可以帮助人们充分认识到岩土体的相关特性，提供岩土层的分布信息，为工程质量的提升提供技术方式，这是网络技术发展及社会发展的必然结果，在以后的应用中也将会得到进一步广泛的应用。然而，我们在看到原位测试技术发挥作用的同时，也应该充分重视国内探测技术装备的发展，从而推动我国岩石工程原位测试装备制造业的发展，更好的服务社会发展。