工程勘探新技术在实践中的应用

摘 要: 工程勘察在工程建设中具有重要的作用，如何积极采用新技术、新方法和新工艺, 创新发展模式, 提高勘察技术水平, 缩短勘测周期, 是工程勘察行业面临的共同问题。为此, 本文对近年来工程勘察新技术在实践应用中的情况进行了介绍。

关键词：工程勘察 新技术 工程建设

工程勘察是调查研究拟建工程场地的地形、地质环境特征及其与工程建设相关关系的综合应用的活动。它为工程建筑物的规划、设计、施工和使用提供地质资料和依据, 是设计的基础环节。工程勘察技术包括工程地质勘察、工程物探检测、工程勘探、工程测绘、水文勘测及试验与监测技术等。随着国家“西部大开发”及“西电东送”战略的实施,工程勘察工作面临前所未有的大好形势, 对工程勘察工作的要求也不断提高。各专业由于技术装备逐步改善, 注重引进、开发和推广应用新技术和新工艺, 并不断开拓市场, 除了常规的水电河流规划、前期工程勘察及施工地质工作以外, 还不断向市政工程、公路工程、工业与民用建筑、水利工程、新能源工程及国外工程拓展, 技术手段也趋于多样化, 勘察技术水平得到了较大提高。

1 .勘察专业新技术在实践中的具体应用：

随着建设项目规模的增大, 面对的工程地质问题越来越复杂且极具挑战性。经过不断探索、实践和提高, 我们在诸多领域具备了很强的技术实力,如: 工程岩质高边坡的工程地质勘察研究、高坝大库场地的工程地质勘察研究、大型地下洞室群的工程地质勘察研究、喀斯特地区水文地质勘察研究、高地震烈度地区高坝大库水库诱发地震监测预警系统研究等领域。地质分析的手段和方法也得到不断发展。

1.1.我国工程地质研究部门引进和开发实用软件。引进边坡稳定计算程序用于滑坡、塌岸稳定分析, 提高勘察成果的定量化判识水平; 引进开发了勘探图件、地质剖面制作程序及三维成像技术, 开发并进一步完善“工程地质软件包程序 ”, 较好地解决了钻孔成图中的很多难题, 也为地质平面及剖面图的绘制起到了较好的辅助设计作用, 取得了较好的效果。

1.2.结合工程实践研究和开发新技术。我国工程地质研究部门开发边坡斜面摄影成像技术用于工程实践, 提高了地质编录工作效率, 获得了大量的工程地质数字信息;开发水电站枢纽区工程地质三维可视化建模与分析研究系统, 已应用于生产之中。

1.3.积极引进并应用新的地质勘察和分析手段。在水电站勘察过程中, 根据地质分析的需要, 在右岸构造软弱岩带勘察中, 使用了地震波 ct 测试技术; 采用模型洞原位变形观测分析地下洞室稳定性; 在右岸构造软弱岩带稳定性分析、左岸地下洞室围岩稳定性分析及溢洪道边坡稳定性分析均采用了目前比较先进的三维弹塑性有限法分析和三维流形元分析方法, 为稳定性评价和工程施工设计提供了可靠的基础资料和参考依据。

1.4. 其他新方法新技术的引进和应用。地下洞室围岩分类、坝基岩体质量分类、边坡岩体质量分类、边坡稳定分析、岩体弹塑性理论、地质力学模型、岩( 土) 体物理力学性试验方法的发展应用; 电脑与工程地质软件包的开发应用; 勘测手段及钻进取芯技术的提高、物探各种测试手段的广泛应用强有力地促进了工程地质勘察中获取工程地质资料周期的缩短和工程地质条件快速分析评价; 充分利用网络技术, 进一步提高了地质专业劳动生产率。

近几年, 我国从生产需要出发,新技术新工艺得到很好地推广应用：选取适合各类地层(的金刚石钻头, 提高钻进效率, 降低生产成本; 继续完善大坝灌浆变形观测和抬动观测技术, 确保坝体安全和工程质量满足要求; 在河床冲积层勘探中, 采用了胶取芯技术, 保证了试验样品的原始状态, 为冲积层特性研究提供了真实可靠的材料。

1.5 水文勘测开发的电波流速仪, 在电站简易测流中投入使用, 达到了预期的效果。近年, 又开发出水情自动测报系统, 现已逐步应用于大型水电站的测报中; 为改善以往在水情测报中一直采用的点测量及测流时间过长等问题, 水文勘测技术人员正着手对声学“多普勒剖面流速仪( 简称 adcd) ”技术进行论证和调研, 并逐步将此技术运用在对西部山区性河流的水情预报中, 计划通过不断实践和探索, 最终实现水情的“瞬时”测量预报。

1.6 工程物探在水电站开展了大范围的河床冲积层地震波探测;应用声波垂直反射波法、声波 ct 法及红外线热成像三种相结合的方法, 准确地探测到了坝体面板脱空等工程质量问题; 在多项水利工程和多个水电站勘察中, 应用高密度电法勘探方法, 解决了水库漏水问题和断层构造发育范围及深厚覆盖层地质问题, 且成效显著。研究并应用“隧洞施工监控量测一体化”, “坝基岩体质量测试的空间分析”, “数字式全景钻孔摄像系统”,“堆积体的综合物理探测技术”, “大坝面板脱空综合物理探测技术”, “小波变换在水电工程地球物理中的应用”等新方法新技术, 拓展了物探的应用领域, 提高了物探的探测精度。

2 .勘察专题研究成果应用

2.1 大型水库库岸稳定工程地质勘察成果应用20 世纪 80 年代以来, 采用了航空遥感技术与实地验证相结合的方法, 相继对一批大型水电站进行了库岸稳定性研究, 为快速、高质量地评价库岸稳定性及其他水库工程地质问题发挥了良好的作用。形成了一套较完整的勘察、研究、评价、预测水库区天然状况和蓄水运行条件下库岸稳定性问题的思路和工作方法, 包括岸坡类型划分及其变形破坏机制、库岸再造及滑坡稳定性分析评价及预测、岸坡失稳及水库诱发地震灾害调查与分析预测、移民安置选点与处理措施建议等。该项目成果在后来开工建设的大、中型水电工程水库库岸稳定性地质调查中得到广泛应用, 提高了水库库岸稳定与移( 居) 民点调查地质工作效率及成果质量。

2.2 大坝面板脱空无损探测研究与应用“大坝面板脱空无损探测研究与应用”是通过试验比较论证提出了采用 3 种物探方法( 声波垂直反射法、远红外热成像法、地质雷达法) 进行综合评价的方法。为消除大坝病害,采取相应的处理措施,提高大坝的安全性提供了重要的依据。与传统的单一物探方法相比,本项研究成果具有多种方法互为验证、利用了不同的物性差异特征?探测成果准确可靠的优点。大坝面板脱空的处理质量, 节约了处理成本, 而且具有广阔的推广应用前景, 具有较高的经济效益和社会效益。

2.3 采用 eh4 进行深厚堆积体厚度探测应用该方法测量深度大, 野外劳动强度小,生产效率高, 现场测量直接成像, 能十分清楚地辨别地下二度体的异常。该项新技术即 eh4 电导率成像探测非常实用。而该方法不受这些因素影响, 较准确地探测出了堆积体厚度。研究成果及时运用于工程中, 减少了工程量, 节约了工程投资, 节省了时间, 经济效益显著。

2.4 软弱岩带的工程地质特性研究成果应用：对坝址右岸构造软弱岩带的分布范围和工程地质特性进行了大量有针对性的勘探以及室内和现场试验工作, 并完成了现场高压固结灌浆试验和现场渗透变形试验, 针对软弱岩带的工程特性、成因进行了系统的分析论证, 对工程适宜性进行了分析评价, 并提出了切实可行的基础处理措施。该专题成果为可行性研究的经济技术分析论证提供了坚实的基础, 对国内外同类工程的地质勘察和设计工作具有很好的参考价值。

2.5 “深挖高边坡快速地质编录成图技术”在高陡边坡地质资料收集应用中取得了较好的效果。引进该项技术用于水电站具有针对性强、收效高、安全快速等良好作用。该技术运用摄影测量的原理, 通过计算机软件技术, 完成高陡边坡影像的正射、线画图的生成, 从而完成了地质编录工作。其技术特点: ①在地质编录生产中高效、实时; ②减少现场工作量, 提高工作效率; ③利用无站标测量技术和手段可完成传统方法无法完成的任务; ④高边坡计算机快速编录成图还可以不断地积累边坡数字化的编录数据, 为以后建立工程地质数据库提供良好的数据源。该技术在小湾主体工程边坡及坝基开挖中均有应用, 可实现安全、高效、准确地进行地质编录, 通过软件功能还可在图像上对地质现象进行较精确的定位, 这是传统的地质编录所难以做到的。

3.今后工程勘察技术在实践中应用的总体思路

近几年来,我国在高边坡系统排水、锚索加固、复合支护、变形监测、标准化与动态设计方面有所创新和突破,网络技术、数据库技术、数字可视化技术、地理信息技术等不断地被应用到勘察各专业, 取得了一定的效果。在计算机建设上已实现局域网共享资源; 基本实现计算机辅助工程勘察, 达到信息化初始阶段目标; 由于工程勘察专业具有多样性、复杂性、随机性和数据海量性等特点, 信息化水平还有待进一步提高。要密切关注、跟踪、研究国内一流的工程勘察企业的技术水平和发展动态, 通过加强行业协作及与国内高校、科研院所的密切合作, 在引进、消化、吸收国内外先进技术的基础上, 进行技术创新。今后技术发展总体思路如下:(1) 注重研究复杂坝基、高边坡及大型地下洞室群岩体( 围岩) 稳定性量化分析及三维地质数字模型软件与三维成像技术, 并对复杂岩体( 包括软弱蚀变岩体、大型松散堆积体、卸荷松动岩体、高地应力区岩体) 成因机制、工程地质性状、工程适应性进行科学试验研究; 同时开展区域构造地质科学研究及对水电工程开发、建设的影响。(2)重点研究水电水利工程地质综合勘察技术, 开展岩土工程和环境工程地质方面的研究并向深度拓展; 开展地质灾害勘察、防治与治理, 地质灾害险性评估方面的实践与研究。(3) 完善和提高目前使用的常规物探方法, 使其应用技术水平达到或超过本行业平均水平, 积极开展新技术、新方法的引进应用工作, 结合目前物探应用技术的发展情况, 对新技术、新方法进行重点研究。(4)广泛应用全站型自动速测仪、全球卫星定位系统(gps) 、遥感技术(rs) 、地理信息系统(gis) 于水利水电工程建设; 在野外数据采集、处理、存储、提供等方面逐步完善计算机技术在测绘领域的应用, 以提高全数字摄影测量及全野外数字成图的精度和速度, 增加测绘产品的多样化, 满足市场需求。(5) 积极配合新的钻探规程、抽水试验规程、压水试验规程的贯彻实施。对勘探设备和试验工器具进行重新整合, 尽快开展“自由震荡法”抽水试验的研究工作, 研制小口径双管钻具轴承储油密封系统, 并研究特殊岩体取芯技术。(6) 开发先进的水情自动测报软硬件技术, 自主开发改装一些较先进适用的水文测验仪器, 特别是泥沙采样器。加快水文数据库的建设。

结 语：工程勘探新技术在实践中的推广应用大大提高了勘察技术水平和工作效率, 勘察产品也得到了业主的信任和好评，工程勘察新技术的引进和应用、勘察专题的研究与应用使勘察技术水平得到了飞速提高, 不但使勘测周期缩短、成本降低、准确性提高; 同时拓宽了勘察技术的应用领域, 解决了工程中许多技术难题,提高了工程质量。