基于地质勘探的岩土工程勘察技术研究

期刊: 建筑监督检测与造价 DOI: PDF下载

王田磊

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摘要

岩土工程勘察是工程建设的基础性环节,核心依托地质勘探技术,通过系统探测、分析岩土体分布特征、物理力学性质及地质环境条件,为工程设计、施工及运维提供科学依据。随着工程建设规模扩大和地质条件复杂化,传统勘察技术已难以满足高精度、高效率需求,技术创新与优化成为行业必然趋势。本文结合地质勘探核心内涵与岩土工程勘察实际需求,系统分析常用勘察技术的应用原理及适用场景,探讨勘察过程中的技术痛点,提出针对性优化策略,并展望未来发展方向,旨在完善勘察技术体系,提升勘察科学性与可靠性,为工程建设安全高效推进提供技术支撑。


关键词

地质勘探;岩土工程;勘察技术;优化策略;发展展望

正文

引言

岩土工程作为土木工程重要分支,贯穿工程建设全生命周期,涵盖建筑地基、道路路基等多个领域,工程质量直接取决于岩土体工程特性及地质环境稳定性。地质勘探作为岩土工程勘察的核心手段,通过各类技术探测地下岩土体、地质构造及水文地质条件,精准掌握场地地质概况,为工程方案设计、施工工艺选择及风险防控提供核心数据,是避免安全隐患、降低成本、保障工程耐久性的关键前提。

当前,岩溶、滑坡等复杂地质条件的工程案例日益增多,对勘察精度、效率及全面性提出更高要求。传统勘察技术多依赖单一探测手段,存在勘察范围有限、数据精度不足等问题,难以适应现代工程需求。基于此,深入研究地质勘探与岩土工程勘察的内在关联,梳理常用技术应用要点,优化技术流程,推动技术创新,具有重要理论价值与工程实践意义[1]。本文基于地质勘探核心逻辑,对岩土工程勘察技术进行系统研究,为行业技术升级提供参考。

一、地质勘探与岩土工程勘察的核心关联

1.1核心概念界定

地质勘探是通过各类技术手段,对地球表层及地下地质体进行探测、取样、分析,揭示其分布规律、物理化学性质及地质构造特征的活动,核心目标是摸清地质环境,为工程建设、资源开发等提供依据。岩土工程勘察是地质勘探在工程领域的具体应用,聚焦工程场地岩土体,通过地质勘探技术获取相关参数及环境条件,结合工程需求综合分析评价,为工程设计、施工提供直接支撑。

两者核心关联体现为:地质勘探是岩土工程勘察的基础手段,其技术水平直接决定勘察精度与可靠性;岩土工程勘察的实际需求推动地质勘探技术创新优化,两者相互依存、协同发展,共同服务于工程建设安全高效推进。

1.2岩土工程勘察的核心任务

基于地质勘探的岩土工程勘察,核心任务围绕工程需求展开,主要包括:一是查明场地岩土体分布特征,明确类型、层次、厚度及空间分布规律,划分工程等级;二是测定岩土体物理力学参数,为工程设计提供定量依据;三是查明地质构造,判断其对工程建设的影响;四是查明水文地质条件,分析地下水对岩土体及施工的影响;五是识别不良地质现象,评估其稳定性及危害,提出防控建议;六是对场地工程适宜性进行综合评价,提出地基处理、基础设计及施工注意事项。

1.3地质勘探在岩土工程勘察中的核心作用

地质勘探技术发挥着不可替代的核心作用:一是基础支撑作用,获取的岩土体、地质构造及水文地质数据,是工程设计、施工方案制定的核心依据;二是风险防控作用,及时识别不良地质及隐患,提前制定防控措施,避免施工安全事故;三是成本控制作用,精准勘探可避免因地质不明导致的返工、设计变更,减少浪费、降低建设成本。

二、基于地质勘探的岩土工程勘察常用技术及应用

基于地质勘探的岩土工程勘察技术分为工程地质测绘、钻探、物探、原位测试及室内试验五大类。各类技术各有优势,实际工作中需结合场地地质条件、工程需求及勘察阶段,合理选择单一或组合应用,实现全面精准勘察。

2.1工程地质测绘技术

工程地质测绘是勘察基础技术与首要环节,核心通过现场观察、测量、记录,梳理地表地质条件,绘制工程地质图,为后续工作提供参考。该技术无需复杂设备,依靠勘察人员现场踏勘及资料分析,可快速掌握岩土体分布、地质构造、不良地质及水文地质露头信息[2]

其核心内容包括地表岩土体分布调查、地质构造调查、不良地质现象调查及水文地质调查。应用要点为:测绘范围覆盖工程场地及周边影响区域,确保信息全面;精度结合工程等级及勘察阶段确定;注重现场记录真实完整,及时整理数据并绘制地质图,为后续点位布置提供指导。该技术适用于勘察初期阶段,尤其适用于地形复杂、地质多样的场地,可避免后续勘察盲目性。

2.2钻探技术

钻探技术是最核心、最常用的勘探技术之一,核心原理是通过钻机向地下钻孔,穿透岩土体获取芯样、岩屑,同时观测地下岩土体层次、厚度及水文地质条件,是直接获取地下地质信息的重要手段,获取的芯样可用于室内试验,在各类勘察中广泛应用。

常用钻探技术分为四类:回转钻探钻进效率高、钻孔质量好,适用于各类岩土体,可获取完整芯样;冲击钻探钻进深度大,适用于松散岩土体,但效率低、芯样完整性差;振动钻探钻进速度快,适用于松散岩土体浅层钻探;螺旋钻探适用于粘性土、粉土等浅层钻探,效率高。

应用要点包括:钻孔点位结合工程地质测绘结果布置,确保覆盖关键区域;钻进过程严格控制速度、压力,避免钻具损坏及钻孔坍塌;注重芯样完整性与代表性,及时编号、包装、保存并标注信息;同步观测水文地质参数,记录钻孔异常情况。

2.3物探技术

物探技术基于地质体物理性质差异,通过专业仪器发射、接收物理场信号,对地下地质体间接探测,具有勘察范围广、效率高、成本低、对场地破坏小等优势,适用于初期普查及中期详查,常与钻探技术配合使用,弥补其勘察范围局限[3]

常用物探技术包括:地震勘探利用地震波传播差异,揭示地下岩土体分层、地质构造,适用于深层探测及复杂场地;电法勘探利用电阻率差异,识别岩土体及地下水分布,适用于砂层、岩溶等探测;探地雷达利用高频电磁波反射特性,探测浅层岩土体及地下管线,分辨率高、速度快;磁法勘探利用磁性差异,辅助探测断层、岩浆岩等地质构造。

应用要点包括:根据地质条件及需求合理选择技术类型;开展前进行现场试验,确定合理探测参数;数据解读结合测绘、钻探数据综合分析,避免单一依赖物探数据误判;控制现场环境,避免干扰因素影响数据可靠性。

2.4原位测试技术

原位测试技术在岩土体天然状态下现场测定其物理力学性质,核心优势是保留岩土体天然结构、应力状态及地质环境,参数更接近实际情况,比室内试验更具代表性,可快速获取核心力学参数,广泛应用于详查及施工阶段。

常用原位测试技术包括:静力触探试验通过探头压入岩土体,测量阻力划分岩土体类型、评估承载力,适用于粘性土、砂层等,测试速度快、数据连续;标准贯入试验通过重锤击打探头,根据锤击数判断岩土体密实度、强度,是评估地基承载力的常用手段;载荷试验通过施加垂直荷载观测沉降量,确定承载力及变形模量,适用于各类岩土体地基评价;十字板剪切试验通过旋转探头测量抗剪强度,适用于软土测试,为地基处理提供依据。

应用要点包括:测试点位结合钻探、物探结果选择,确保代表性;测试前校准设备,避免设备误差;严格遵循操作规程,控制测试参数;结合地质条件综合修正数据,排除异常值。

2.5室内试验技术

室内试验技术是重要补充手段,核心对钻探获取的芯样进行室内测试,测定其物理、力学及水理性质,提供精准定量参数,与原位测试相互印证,构成岩土体参数评价体系。

测试内容包括:物理性质试验(密度、含水量等),判断岩土体分类及基本特征;力学性质试验(压缩模量、抗剪强度等),评估承载力及变形能力;水理性质试验(渗透性、软化系数等),分析地下水对岩土体的影响[4]

应用要点包括:芯样选取具有代表性,避免破碎、变质芯样;芯样保存与运输符合规范,避免扰动、污染;试验过程严格遵循规程,控制试验条件;科学处理数据,排除异常值,结合现场地质条件合理取值。

三、基于地质勘探的岩土工程勘察技术应用存在的问题

尽管各类勘探技术广泛应用且技术水平不断提升,但受地质条件复杂、技术应用不规范等因素影响,仍存在诸多问题,制约勘察质量及工程建设推进。

3.1技术选择缺乏针对性

部分勘察单位未深入分析场地地质条件,盲目选择勘察技术,导致与实际需求不匹配。例如,复杂岩溶场地未采用适合的物探技术,仅用单一钻探技术,无法全面识别岩溶分布;软土场地未采用针对性原位测试技术,难以获取精准力学参数;部分单位为降本选择低精度技术,导致数据误差大,无法满足设计需求。

3.2技术应用不规范

部分勘察人员规范意识薄弱,技术应用不规范,导致数据精度不足、可靠性差。例如,钻探中未控制钻进参数,导致钻孔坍塌、芯样破碎;原位测试设备未校准、点位布置不合理;室内试验芯样保存不当、试验条件控制不严;物探数据解读单一依赖自身数据,导致误判。

3.3多技术融合应用不足

单一勘探技术难以全面精准获取地质信息,尤其复杂地质条件下需多技术融合,但部分单位仍采用单一技术。例如,仅用钻探技术忽略物探大范围探测优势,无法全面掌握地质构造;仅用物探普查未结合钻探验证,可靠性无法保障;原位测试与室内试验数据未综合分析,参数取值不合理。

3.4勘察人员专业能力不足

勘察人员需具备扎实专业知识、熟练操作技能及丰富实践经验,但部分人员专业能力不足。例如,对技术原理、适用场景理解不深,无法合理选择技术;操作技能不熟练,易出现勘察失误;数据解读能力弱,难以识别不良地质及隐患,无法提出科学结论与建议[5]

3.5环境因素影响勘察质量

勘察多在户外开展,受自然及周边环境影响较大。暴雨、大风等恶劣天气延误进度、导致数据偏差;城市周边电磁、振动干扰使物探数据失真;场地周边建筑物、地下管线限制设备布置,导致勘察范围受限;植被覆盖、地形起伏影响测绘精度,使地表信息记录不完整。

四、基于地质勘探的岩土工程勘察技术优化策略

针对上述问题,结合技术发展趋势及勘察实际需求,从多方面提出优化策略,提升勘察技术应用水平,保障勘察质量。

4.1优化技术选择,提升针对性

结合场地地质条件、工程类型、勘察阶段及需求,科学选择技术。勘察前进行全面工程地质测绘,明确地质概况,为技术选择提供依据;根据勘察阶段选择技术,初期普查采用测绘、物探,中期详查采用钻探、原位测试,后期施工采用原位测试、物探;复杂地质条件下组合多种技术,如岩溶场地采用“物探+钻探”,软土场地采用“静力触探+室内试验”,确保数据全面精准。

4.2规范技术应用,提升数据精度

建立完善勘察技术规范体系,强化人员规范意识。制定针对性勘察方案,明确技术参数、操作流程及质量标准;加强设备管理与校准,定期检修确保精度;规范勘察过程操作,严控钻探、原位测试、室内试验各环节;建立多级审核机制,全面审核数据,排除异常值,确保可靠性。

4.3推动多技术融合,提升勘察全面性

推动各类勘探技术协同应用,打破单一技术局限。整合测绘、钻探、物探等各类数据,构建地质信息数据库;利用信息技术实现数据共享与分析,通过交叉验证提升地质判断准确性;创新融合模式,如探地雷达与钻探结合定位浅层不良地质体,地震勘探与电法勘探结合探测深层地质构造,提升勘察全面性与精准性。

4.4加强人员培养,提升专业能力

打造专业勘察队伍,建立完善培训体系,定期组织培训,重点提升专业知识与操作技能;加强实践锻炼,鼓励人员参与复杂地质勘察,积累经验、提高解决实际问题的能力;建立考核机制,定期考核,不合格者暂停上岗;加强行业交流,学习先进技术与经验,推动专业能力提升。

4.5应对环境因素,降低不利影响

提前开展环境调研,制定应急预案;合理安排勘察时间,避开恶劣天气;采取抗干扰措施,城市勘察采用抗干扰设备,避开障碍物合理布置点位;优化勘察方法,植被覆盖、地形复杂场地采用遥感、无人机测绘辅助,提升测绘精度,确保地表信息完整。

五、基于地质勘探的岩土工程勘察技术发展展望

随着信息技术、工程技术发展,岩土工程勘察技术正朝着数字化、智能化、绿色化、精准化方向发展,未来将逐步解决当前问题,提升勘察质量与效率。

5.1数字化勘察成为主流趋势

数字化技术将改变传统勘察模式,实现数据数字化采集、处理、分析与存储。借助数字化设备实现数据实时采集传输,减少人工误差;建立数字化地质数据库,实现数据共享复用;利用建模技术构建三维地质模型,直观呈现地下地质情况;实现勘察过程全程追溯,便于质量管控与审核。

5.2智能化技术提升勘察效率与精度

人工智能、大数据、物联网等与勘探技术深度融合,推动智能化发展。利用人工智能算法自动分析勘察数据,快速识别不良地质,提升解读效率与准确性;利用大数据挖掘分析勘察数据,总结规律,为技术选择、设计提供依据;利用物联网实现设备远程控制与监测,及时解决勘察问题。

5.3绿色勘察技术助力可持续发展

绿色勘察成为重要发展方向,更加注重生态环境保护。研发环保型钻探技术,减少泥浆、废水排放,降低污染;采用无人机、遥感等无接触技术,减少场地破坏;优化勘察方案,减少钻孔数量与钻探深度,降低能源消耗与环境影响,实现勘察与生态协调发展。

5.4精准化勘察满足复杂工程需求

随着工程向复杂地质、深层地下空间拓展,精准化勘察成为核心方向。研发更高精度设备与技术,提升深层地质、微小不良地质体探测能力;通过多技术深度融合,提升数据采集与分析精度;制定个性化勘察方案,实现“精准勘察、精准评价”,满足复杂工程需求。

5.5行业标准体系不断完善

相关部门将结合新型技术应用,修订完善勘察规范,明确数字化、智能化技术应用标准;建立统一数据标准,实现数据共享对比;完善质量评价体系,加强质量监管,推动行业规范化、标准化发展。

结论

基于地质勘探的岩土工程勘察技术是工程建设的基础性支撑,应用水平直接决定工程安全、效率与经济性。本文研究表明:地质勘探与岩土工程勘察密切相关、协同发展;常用勘察技术分为五类,需结合实际合理选择应用;当前存在技术选择针对性不足等问题,可通过优化技术选择、规范应用等策略解决;未来勘察技术将向数字化、智能化等方向发展,行业标准逐步完善,为工程建设提供更可靠支撑。

岩土工程勘察技术的发展是持续创新优化的过程,未来需结合工程实际需求,加强技术融合,研发新型技术,完善规范,提升人员专业能力,推动行业高质量发展。

参考文献

[1]李晓东.基于BIM技术的岩土工程地质勘察设计模式优化[J].建筑机械,2025,(11):255-258.

[2]李洪波.岩土工程地质勘察中存在的通病及破解措施[J].新疆钢铁,2025,(03):145-147.

[3]黄耀.岩土工程地质勘察中的原位测试技术[J].通讯世界,2024,31(07):169-171.

[4]宋马可.岩土工程地质勘察中的原位测试技术分析[J].科学技术创新,2023,(26):132-135.

[5]简易明.岩土工程勘察在矿产中的有效应用[J].中国金属通报,2022,(10):219-221.


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