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淺談提高工程地質(zhì)問題的方法
前言
任何工程都追求經(jīng)濟(jì)、效率、質(zhì)量三者的統(tǒng)一。工程地質(zhì)勘察也不例外，一些大的工程地質(zhì)勘察項目工期短、任務(wù)重，如果只是傳統(tǒng)的勘探方法，不僅投資大，而且延誤工期，甚至有時因場地?zé)o法布置鉆探而影響勘探精度。
物探技術(shù)最明顯的優(yōu)點是工作場地要求低、周期短、耗資小、效果直觀。鉆探資料是反映點上的地質(zhì)情況，而物探成果資料是反應(yīng)線上的地質(zhì)情況，并且有連續(xù)性和直觀性。因此物探技術(shù)有著極大的推廣應(yīng)用價值和前景。物探勘察方法很多，包括電法、磁法、地震法等。
根據(jù)不同的勘察目的和各種物探方法的適用條件，在實際勘察工作中選擇最佳的物探勘察手段，以達(dá)到勘察目的。
1、電法勘察工程實例
高密度電法是電法勘察中比較常用的一種方法，此方法應(yīng)用的前提條件是：測量的目的層和周圍的物質(zhì)必須存在明顯的電性差異，通過一定的電極裝置測得不均地質(zhì)體的視電阻率，通過分析視電阻率的分布規(guī)律，達(dá)到認(rèn)識地質(zhì)體電性結(jié)構(gòu)的目的。
首先為了確定工區(qū)物性參數(shù)，我們選取具有代表性的地段，依據(jù)《水利水電工程物探規(guī)程 和《巖土工程勘察規(guī)范》，在橋樁基處做了一條高密度電法剖線，長度300m，采用某廠生產(chǎn)的DUK-一1高密度直流電法儀、溫納裝置、電極60根/排、5m極間距、最小隔離系數(shù)1、圖1 物探解譯地質(zhì)剖面圖最大隔離系數(shù)1O、供電電壓l5O～220V、測量深度40-60m。結(jié)合已知的地質(zhì)資料.繪制物探解譯地質(zhì)剖面(1)。
物探分析成果如下：表層高阻體是松散干燥的覆蓋層，下方低阻體為潮濕的泥土，深度約27m，低阻體呈倒三角狀。在距零點90、深度約束36m處分界線為基巖面，分界線的起伏情況是基巖面起伏情況的反映。
通過上述物探險資料與地質(zhì)資料與地質(zhì)資料的綜合分析，確定了工區(qū)物性參數(shù)(表1)表1物性參數(shù)表區(qū)域 電阻P(0)較干燥覆蓋層 250—650潮濕泥土 50-150覆蓋層與基巖接觸帶 250-450基巖 >450從上述可知：從物探資料上只能看出地質(zhì)體電阻率的變化趨勢，不能判定其所代表的巖性屬性，只有結(jié)合已知點的地質(zhì)資料，才能確定物探資料所代表的不同巖性屙眭，再用這點的物性屬性推演整個物探剖面，解譯出合理、正確的地質(zhì)資料，才能得到本工區(qū)的物性參數(shù)。
這說明工區(qū)物性參數(shù)的確定是物探資料與已知地質(zhì)資料的結(jié)合產(chǎn)物。其次在確定滑坡體情況方面，在工區(qū)物性參數(shù)確定后，用試驗階段的布置方法，在滑坡體上沿滑動主軸、垂直滑動方向、不同高程布置多條物探測線，用已確定的物性參數(shù)，取得多條物探測線資料(圖2)。已知滑坡體為土體，滑動面為基巖面，下覆基巖為灰?guī)r。通過物探圖2 物探解譯地質(zhì)剖面圖電阻率較高為松散土體;底層高阻體為基巖，夾在中間的低阻體為潮濕的土體，厚度約l5～18m。低阻體與底層高阻體的分界面為基巖面，埋深約18-20m，推斷此面為滑動面。
從圖止可以很直觀的看出滑坡體橫截面情況及基巖面連續(xù)變化的趨勢。通過沿滑動主軸方向不同高程的測試成果，可以清晰直觀地得到滑坡體的厚度、分布及基巖面的起伏情況，從而為解決滑坡問題提供科學(xué)、可靠的地質(zhì)參數(shù)依據(jù)。
2、地震勘察工程實例
地震勘察中面波勘察是比較常用的一種勘察手段，此方法工作效率高、成果直觀、內(nèi)容豐富，適用于物性差異明顯的淺層地質(zhì)體。
利用瑞雷波進(jìn)行地質(zhì)勘探基于如下特征：在分層介質(zhì)中，瑞雷波具有頻散特性，即在分層介質(zhì)中瑞雷波波速(V )與頻率(f)存在著函數(shù)關(guān)系，V。值隨頻率f變化而變化;波的波長不同，穿透深度也不同;瑞雷波傳播速度與橫波傳播速度具有相關(guān)性。前兩種特性為瑞雷波勘探提供了充分的理論依據(jù)，后一種為該方法的應(yīng)用開拓了廣闊的前景，可利用瑞雷波頻散特性和傳播速度與巖土物理力學(xué)性質(zhì)的相關(guān)性來解決一些地質(zhì)問題。
在某工程治理中，方涵長492m，寬6m，地面高程45.37-46.02m。均為新近沉積土及一般第四系沖洪積物，工區(qū)地層巖性地表為雜填土，其下依次為粘性土、砂及砂卵礫石。由于方涵長，鉆孔少，地層變化情況需進(jìn)一步查清。又因為工期和場地的原因已無法布置鉆探，場區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)較簡單，且物性差異明顯，勘察深度淺，為瑞雷波應(yīng)用提供了前提條件，因此運用了面波勘察手段，在沒打鉆位置用瑞雷波資料來獲得地質(zhì)資料，以滿足勘察要求。在場區(qū)內(nèi)布置了3個面波點，經(jīng)過實踐證明面波勘察應(yīng)用效果良好。同時在整個勘察過程中也充分體現(xiàn)了物探與地質(zhì)的關(guān)系。上圖左側(cè)是鉆孔柱狀圖，右側(cè)是面波頻散曲線圖。通過與鉆孔資料對比取得工區(qū)物性參數(shù)(表2)。
表2物性參數(shù)表巖性 雜填土 粘質(zhì)粉土 細(xì)砂 砂卵礫石瑞雷波波速<170 170-200 200-250 >250V (m/s)由此可知：從物探資料上只能看出地質(zhì)體在深度變化上與波速的關(guān)系，不能判定哪個波速范圍所代表的巖性屬性，只有結(jié)合已知點的地質(zhì)資料，才能知道不同巖性所對應(yīng)的不同波速范圍，進(jìn)而得到適合本工區(qū)的物性參數(shù)。
在確定工區(qū)物性參數(shù)后，為了進(jìn)一步查清場區(qū)土層分布情況，依據(jù)試驗參數(shù)在缺乏鉆探資料的位置布置了3個面波測試點，用物探資料繪制出面波等速度分布。
從中可知：橫向為水平距離，垂直為高程，從整體看，場區(qū)地層上面波速度分布平穩(wěn)有序，說明地層性質(zhì)穩(wěn)定不存在明顯的差異，只在MB03面波點附近中下部速度等值線有下凹，說明此處地層速度相對較低，但不能確定不同速度所對應(yīng)的具體巖性。
用上述確定的土層物性參數(shù)，對3個面波測試資料進(jìn)行解譯，每個面波點資料都解譯出格式一樣的成果資料，并結(jié)合已知鉆孔FZK4的地質(zhì)資料，最終繪制出物探解譯地質(zhì)剖面。可知物探測試點下不同巖性的分布規(guī)律。在速度分布圖中，面波點附近中下部有些下凹，說明此處地層速度相對較低，其密度也相對較小，對應(yīng)的地層巖性為砂卵礫石，從而為準(zhǔn)確進(jìn)行工程地質(zhì)評價提供了充分依據(jù)。
3、結(jié)語
綜上所述，在一定的地質(zhì)條W F物探技術(shù)有著強(qiáng)大的優(yōu)勢，但這種優(yōu)勢是基于與地質(zhì)資料相結(jié)合的基礎(chǔ)之上的，沒有與地質(zhì)資料的結(jié)合物探資料就沒有了根基，更談不上優(yōu)勢。反之物探資料又能為解決工程地質(zhì)問題補(bǔ)充豐富、直觀的地質(zhì)資料。充分證明地質(zhì)資料是物探資料的基礎(chǔ)，物探資料又是地質(zhì)資料的有力補(bǔ)充，兩者相互依靠、不可分割。
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