新型勘察技术在岩土工程勘察中的应用与发展

新型勘察技术在岩土工程勘察中的应用与发展

莫宁

长沙有色冶金设计研究院有限公司 湖南长沙 410000

摘要：新型勘查技术能够更加准确、全面地分析岩土工程中的地质条件，为后续工程建设提供可靠的数据支持。本文对新型勘查技术在岩土工程勘察中的应用方式进行了详细探讨，并且对其未来发展趋势从数字化、多样化以及与计算机网络结合这三个方面做了展望。

关键词：勘查技术；岩土工程勘察；应用

2022年5月9日，住房和城乡建设部正式出台《“十四五”工程勘察设计行业发展规划》，着力强化科技创新，推动行业数字化转型，并优化发展策略，规划中明确提出要不断优化勘察行业的创新方向具体工作。随着城市化进程加速，高铁、公路、机场等基础设施建设的需求不断增加，新型勘查技术能够有效缩短勘察周期，为工程建设赢得宝贵时间。

一、新型勘查技术在岩土工程勘察中的应用

(一)数字化勘察技术

数字化勘察技术是利用数字化手段对地质、地理信息进行采集、处理与分析，为岩土工程提供全面、精准数据的新型勘察方式，该技术通过地质雷达、三维扫描仪等数字化仪器和传感器进行数据采集，对地质结构、土壤性质、地下水位等信息进行全面检测，运用地理信息系统、计算机模拟技术等，对数据进行可视化展示和建模，直观呈现地质特征为工程设计提供支持。此外，数字化勘察技术还可以将数据与云端进行实时连接，实现数据的即时上传与远程分析，使工程团队能够在短时间内对数据作出回应，特别是在复杂地形条件下，数字化勘察技术能够通过地质雷达、三维扫描等手段，对地质结构进行精准分析，为岩土工程提供准确的数据支持，数字化勘察技术还能将数据与数据库相结合，通过数据对比、分析，预测潜在风险，为工程建设提供预警机制。

(二)多瞬态面波技术

该技术是分析瞬间冲击在地表传播时产生的面波信号来获取地下结构信息，其应用方法主要包括数据采集、处理与分析三个阶段：第一，数据采集阶段，人工或机械手段在地表产生地震波信号，信号在地表传播时形成面波，多通道接收器沿地表排列，用于记录这些面波的传播速度与频率等参数。通过多通道接收器同步记录不同位置的信号，可以获取传播过程中信号的变化情况。第二，数据处理阶段，对采集到的面波信号进行频率与时间域的转换，将原始波形信号转化为频谱图与相速度图。通过频谱图，可以分析信号中不同频率成分的强度分布；相速度图则显示了面波在不同频率下的传播速度。第三，数据分析阶段，对相速度图进行分析，反演得到地下结构的剪切波速度剖面图，剪切波速度与地质介质的性质密切相关，通过剪切波速度剖面图可以判断地下不同深度的土层类型、密度、刚度等特性。

(三)高密度电阻率技术的应用

高密度电阻率技术的基本原理是利用电流在地下介质中流动时产生的电场分布，通过测量电场强度来计算电阻率，应用高密度电阻率技术需注意：首先，测点的布设需要科学合理，根据勘察区域的规模与形状，合理分布测点间距与数量；其次，测量过程中需考虑到地质环境的复杂性，地下水位、土层含水量等因素会影响电阻率测量结果，需要进行相应的校正与调整。现阶段高密度电阻率技术的应用方法主要有电极阵列法和探测剖面法。电极阵列法通过在地表布设电极阵列，将电流注入地下，并测量电场分布来计算电阻率。常见的阵列方式包括温纳排列、施伦贝格排列等，通过不同排列方式可以获得不同分辨率与深度的电阻率数据；探测剖面法则通过沿勘察区域布设一条或多条测线，将电极沿测线布设，逐点注入电流并测量，生成电阻率剖面图。通过剖面图可以直观呈现地下不同深度的结构信息。

(四)CT成像勘探技术

CT成像勘探技术通过发射射线并检测其穿透地下介质后的衰减程度，将衰减数据转化为图像信息，呈现地下结构的剖面图。CT设备需要先发射射线，射线穿透地下介质并被检测器接收，根据射线穿透介质后的衰减程度，计算出地下不同位置的密度、成分等信息。检测器将这些数据传输至计算机，进行处理与分析，通过多次扫描可生成地下结构的三维剖面图。然后将其转化为图像信息，通过图像的灰度、色彩等表现形式，呈现地下结构的不同层次与特征。例如，不同密度、成分的土壤或岩石在图像上呈现出不同的灰度或色彩，并与其他勘探手段相结合对CT图像进行综合分析，进行多维度的数据整合，让岩土工程的勘查人员能更全面地了解地下结构，为岩土工程的设计与施工提供科学依据。

(五)地质雷达勘探技术

该技术基于电磁波传播与反射特性，向地下发送高频电磁波信号，当电磁波遇到不同介质时，发生反射、折射和衰减的反应，雷达系统通过接收返回信号来分析地下结构和特征。该技术通常适用于以下场景：第一，地下空洞检测。分析电磁波信号在空洞区域的异常反射，能够发现空洞的位置、大小和形状；第二，土壤层结构勘探。分析反射信号的波形、振幅等参数，发现不同土壤层之间的界面，为工程施工提供详细的地质信息；第三年，岩体裂隙。有效探测岩体裂隙，确定裂隙的位置和特征。

二、岩土工程勘察新技术的未来发展趋势

(一)由手工到数字化转变

传统勘察方法主要依赖人工经验和手工测量的准确度，技术手段相对单一，数据处理效率低，随着信息技术的发展和数字化工具的应用，岩土工程勘察技术正在快速向数字化方向发展。其核心是利用先进的传感器、数据采集系统和软件分析工具，对地下结构和土壤特征进行精确测量，并对采集到的数据进行智能分析，将勘察数据传输到云端，像有关团队或单位实时共享最新的勘查数据，各部门间可以通过在线平台协同作业，实现数据互通，为项目的进度和质量提供了保障。

(二)技术多样化发展

随着科技水平的提升勘察方式也日趋多样化，钻探勘察、静力触探等传统方法仍然被沿用至今，而现代科技技术下研发出来的地质雷达、电法勘探、声波探测等新型勘察技术也被应用到实际工程中。这种多样化的发展趋势得益于科技水平的提升以及工程项目需求的复杂化，现阶段基建工程范围越来越大，工程项目规模也在扩大且难度也在加大，对勘察技术的要求也越来越高。而科技进步不仅带来了新技术，也为传统方法的改进提供了契机，使岩土工程勘察能够更好地应对各种复杂场景，为工程项目的设计、施工和安全提供保障。

(三)与计算机网络技术实现了紧密结合

现代岩土工程勘察中，利用各类传感器和数字化仪器进行数据采集已成为常态，这些数据可以通过计算机网络进行传输和共享，而且无线网络、物联网技术的应用，使现场勘察数据可以实时传输至远程服务器，方便工程师在办公室中进行分析和处理，提高了岩土工程的勘察效率。由于勘察数据量庞大，且包含多种不同类型的信息，要将勘察数据整合到统一的数据库中，利用大数据分析、云计算等技术对数据进行智能分析。勘察现场的传感器、摄像头等设备可以通过网络进行远程监测，为工程师提供实时的现场情况，特别适用于大型的工程项目，能够帮助工程师及时发现并处理当前发现的问题。

结束语：

总而言之，岩土工程勘察的新型技术现阶段来说已经被大量应用在实际勘察工作中，为各种工程项目提供了全面、精准的地质信息，当前的勘察方法已经不再局限于传统的人工测量和经验判断，而是依赖数字化手段、多种技术以及与计算机网络的结合，后续岩土工程勘察技术将进一步发展，与计算机网络技术的结合将持续深化，数据采集、分析、管理与传输都将更加高效。

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