趙麗娟

甘肅省核地質(zhì)二一九大隊 甘肅 天水 741020

巖土工程勘察是巖土工程設計的基礎，對于確保工程的安全可靠具有重要意義。傳統(tǒng)的巖土工程勘察方法主要依靠人工觀測和實地勘察，具有時間長、成本高、局限性大等缺點。隨著科學技術的飛速發(fā)展，新型勘察技術不斷涌現(xiàn)并應用于巖土工程勘察中，極大地改變了傳統(tǒng)勘察方法的局面。

1 傳統(tǒng)勘察方法的局限性

1.1 傳統(tǒng)巖土工程勘察方法的特點和限制

傳統(tǒng)的巖土工程勘察方法通常采用直接觀測、取樣和試驗等手段，以獲取地下工程地質(zhì)信息。這些方法在許多方面具有獨特的特點和限制。首先，傳統(tǒng)的巖土工程勘察方法需要大量的人力和物力投入。例如，在進行鉆孔取樣時，需要動用大型鉆機和相關設備，并由專業(yè)工作人員操作和監(jiān)控。這導致了勘察成本和時間的增加。其次，傳統(tǒng)方法具有一定的破壞性。例如，鉆孔取樣和地下水位監(jiān)測等工作會對地下環(huán)境造成一定的干擾和影響。此外，地下鉆探還可能導致周圍土體的不穩(wěn)定，增加地質(zhì)災害的風險。此外，傳統(tǒng)巖土工程勘察方法通常只能提供有限的地質(zhì)信息。雖然可以通過分析取樣數(shù)據(jù)獲得一些基本的地質(zhì)參數(shù)，但無法全面了解地下地質(zhì)情況。特別是對于復雜的地層結(jié)構(gòu)和地下水條件，傳統(tǒng)方法往往無法提供準確和詳盡的信息[1]。

1.2 傳統(tǒng)方法存在的問題

傳統(tǒng)巖土工程勘察方法存在一些問題，限制了其應用范圍和可靠性。首先，由于傳統(tǒng)方法對地下情況的觀測和取樣是有限的，對地質(zhì)災害的預測和評估能力較弱。例如，在地震災害研究中，傳統(tǒng)方法無法充分考慮地震波在不同地層中的傳播特性，從而無法準確評估建筑物的抗震性能。其次，傳統(tǒng)方法在大規(guī)模工程項目中的應用效率低下。由于需要進行大量的鉆孔、取樣和試驗工作，耗時且成本高昂。這對于需要快速開展工程建設的情況來說，顯然是不合適的。此外，傳統(tǒng)方法還存在人為誤差和主觀性較強的問題。由于勘察結(jié)果往往依賴于工作人員的經(jīng)驗和主觀判斷，因此容易受到個人因素的影響，增加了勘察結(jié)果的不確定性[2]。

2 新型勘察技術的種類和原理

2.1 新型勘察技術

隨著科學技術的發(fā)展，新型的勘察技術逐漸應用于巖土工程領域。這些新型技術采用了不同的原理和方法，能夠克服傳統(tǒng)方法的局限性，并提供更準確和全面的地質(zhì)信息。以下是一些常見的新型勘察技術：

2.1.1 地震勘探

地震勘探是通過觀測和分析地震波在地下傳播的特性，來獲取地下構(gòu)造和地質(zhì)特征的勘探方法。該技術利用地震儀器記錄地震波的傳播過程，通過數(shù)據(jù)處理和解釋，可以推斷出地下的巖層、斷層、孔隙水等信息。地震勘探具有高分辨率、非侵入性和快速的優(yōu)點，廣泛應用于地下結(jié)構(gòu)和地質(zhì)災害的研究。

2.1.2 非侵入性地球物理勘探

非侵入性地球物理勘探是利用電磁、重力、磁力等物理現(xiàn)象進行勘探的方法。其中，電磁法通過測量地下電磁場的變化，推斷出地下不同物質(zhì)的分布和性質(zhì)；重力法則通過測量地球引力場的變化，推測地下巖層的密度變化；磁力法則通過測量地磁場的變化，識別出地下磁性物質(zhì)的存在。這些非侵入性地球物理勘探技術具有高效、快速和經(jīng)濟的特點，被廣泛應用于地質(zhì)探查和工程勘察中[3]。

2.1.3 遙感技術

遙感技術利用航空、衛(wèi)星等遙感平臺獲取地表信息，通過對影像和數(shù)據(jù)的處理與解釋，來推測地下地質(zhì)特征和構(gòu)造。遙感技術可以提供大范圍的地質(zhì)信息，尤其在較大區(qū)域的快速勘察和資源調(diào)查方面具有優(yōu)勢。例如，在地質(zhì)災害預警和環(huán)境評估等領域，遙感技術能夠提供及時且全面的信息，為決策者提供有效的參考依據(jù)。

2.2 每種技術的原理和工作方式

2.2.1 地震勘探

地震勘探的原理是利用地震波在不同地質(zhì)介質(zhì)中傳播速度和路徑的變化，來推斷地下構(gòu)造和地質(zhì)特征。具體工作方式如下：

首先，在地面或井孔上部布設地震儀器，記錄地震波的傳播過程。然后，通過數(shù)據(jù)處理和解釋，分析地震波的速度、振幅和頻譜等參數(shù)，推斷出地下巖層、斷層、孔隙水等信息。

2.2.2 非侵入性地球物理勘探

非侵入性地球物理勘探采用電磁、重力、磁力等物理現(xiàn)象進行勘探，其原理和工作方式如下：

（1）電磁法。該方法利用電磁場對地下不同介質(zhì)的響應進行測量。通過發(fā)送電磁信號，并觀測其在地下的反射、折射和散射等現(xiàn)象，可以推斷地下不同物質(zhì)的分布和性質(zhì)。

（2）重力法。該方法通過測量地球引力場的變化，以推測地下巖層的密度變化。地下不同密度的巖石和物質(zhì)會對地球引力場產(chǎn)生微小的擾動，通過測量這種重力異常，可以推斷出地下巖層的分布情況。

（3）磁力法。該方法利用地下磁性物質(zhì)對地球磁場的影響進行測量。通過測量地磁場的變化，識別出地下磁性物質(zhì)的存在，從而推斷地下的構(gòu)造和地質(zhì)特征。

2.2.3 遙感技術

遙感技術是利用航空、衛(wèi)星等遙感平臺獲取地表信息，并通過對影像和數(shù)據(jù)的處理與解釋，來推測地下地質(zhì)特征和構(gòu)造。其原理和工作方式如下：

首先，通過航空或衛(wèi)星遙感平臺獲取大范圍的地表影像和數(shù)據(jù)。然后，利用遙感圖像處理軟件進行數(shù)據(jù)處理和解釋，提取出地表特征和指標。最后，通過與地質(zhì)地貌特征的對比和分析，推斷地下的構(gòu)造、巖性和地質(zhì)特征。

3 新型勘察技術在巖土工程勘察中的應用

3.1 新技術在勘察中的效果

首先，新技術可以提供更準確和全面的地質(zhì)信息。傳統(tǒng)方法在獲取地下地質(zhì)信息時存在局限性，無法全面了解復雜地層結(jié)構(gòu)和地下水條件。而新型勘察技術，如地震勘探和非侵入性地球物理勘探，能夠通過觀測電磁、重力、磁力等物理現(xiàn)象，獲取更詳細的地質(zhì)參數(shù)，從而提高勘察結(jié)果的準確性和可靠性。

其次，新技術具有高效和快速的特點。相對于傳統(tǒng)方法需要進行大量的鉆孔取樣和試驗工作，新型勘察技術通常能夠在較短的時間內(nèi)完成勘察任務。例如，地震勘探和遙感技術能夠在大范圍內(nèi)快速獲取地質(zhì)信息，節(jié)省了人力和物力資源，提高了勘察效率。

此外，新技術還能夠降低勘察的破壞性。傳統(tǒng)方法中，鉆孔取樣和地下水位監(jiān)測等工作往往會對地下環(huán)境造成一定的干擾和影響。而新型勘察技術通常不需要直接接觸地下，避免了對地下結(jié)構(gòu)和環(huán)境的進一步破壞。

另外，新技術還能夠提供更多的勘察數(shù)據(jù)和信息。例如，地震勘探可以獲取地下巖層、斷層、孔隙水等詳細信息；非侵入性地球物理勘探可推斷出地下物質(zhì)的分布和性質(zhì)；遙感技術可以提供大范圍的地表特征和指標。這些數(shù)據(jù)和信息能夠為巖土工程的設計、施工和管理提供重要的參考依據(jù)。

3.2 新技術在巖土工程勘察過程中的優(yōu)勢和改進之處

3.2.1 高精度和高分辨率

新技術能夠提供更準確和詳細的地質(zhì)信息。例如，地震勘探可以測定地下構(gòu)造和地質(zhì)層的界面位置和性質(zhì)；非侵入性地球物理勘探可以推斷出地下物質(zhì)的分布和性質(zhì)。這些高精度和高分辨率的數(shù)據(jù)可以為工程設計和風險評估提供更可靠的基礎。

3.2.2 快速和高效

新技術通常能夠在較短時間內(nèi)完成勘察任務。例如，遙感技術可以通過航空或衛(wèi)星平臺快速獲取大范圍的地表信息；非侵入性地球物理勘探可以通過電磁、重力、磁力等物理現(xiàn)象實時獲取地下信息。這種快速和高效的特點可以節(jié)省時間和成本，并提高工程項目的進展速度。

3.2.3 舒適和非破壞性

新技術相對于傳統(tǒng)方法而言，通常更為舒適和非破壞性。例如，在巖土勘察中，傳統(tǒng)方法可能需要進行大量的鉆孔取樣和試驗工作，對地下環(huán)境造成一定的干擾和影響。而新技術通常無需直接接觸地下，降低了對地下結(jié)構(gòu)和環(huán)境的破壞。

3.2.4 數(shù)據(jù)可視化和集成

新技術可以將勘察數(shù)據(jù)進行數(shù)字化處理、圖像化展示和空間分析，使得數(shù)據(jù)更易于理解和利用。例如，地震勘探和遙感技術可以生成地質(zhì)剖面圖和地表特征圖；非侵入性地球物理勘察可以通過數(shù)據(jù)處理軟件進行模型重建和可視化。這些可視化和集成的數(shù)據(jù)有助于工程師和決策者做出準確的判斷和決策。

3.2.5 不斷改進和創(chuàng)新

新技術在不斷進行改進和創(chuàng)新，以提高其應用效果。例如，地震勘探領域出現(xiàn)了更先進的數(shù)據(jù)處理和成像算法；非侵入性地球物理勘探中引入了更精細的儀器和采集技術。這些改進和創(chuàng)新使新技術能夠更好地適應復雜的地質(zhì)環(huán)境，并提供更可靠的數(shù)據(jù)支持。

4 技術發(fā)展和未來趨勢

4.1 新型勘察技術的最新發(fā)展動態(tài)和趨勢

4.1.1 數(shù)據(jù)驅(qū)動與人工智能應用

近年來，數(shù)據(jù)驅(qū)動和人工智能在勘察技術中的應用越來越重要。通過大數(shù)據(jù)分析和機器學習算法，可以從海量的勘察數(shù)據(jù)中提取有價值的信息，并進行更準確的預測和決策。例如，利用機器學習算法分析地震勘探數(shù)據(jù)，可以更好地識別地下構(gòu)造特征和地質(zhì)界面。

4.1.2 無人機與遙感技術發(fā)展

無人機技術和遙感技術的發(fā)展為勘察提供了更多可能性。無人機能夠在空中快速獲取高分辨率的圖像和數(shù)據(jù)，用于地表特征的勘察和監(jiān)測；而遙感技術則可以通過衛(wèi)星平臺獲取大范圍的地表信息。隨著無人機和遙感技術的不斷改進，將會出現(xiàn)更先進的傳感器和數(shù)據(jù)處理算法，提高勘察的精度和效率。

4.1.3 超聲波和激光技術的應用

超聲波和激光技術在勘察中的應用也在不斷發(fā)展。例如，超聲波可以用于地下水位測量、巖石力學性質(zhì)評估等方面；激光技術可以進行地表形態(tài)測量和立體建模。隨著相關儀器和設備的進一步改進，這些技術有望在勘察中發(fā)揮更大的作用。

4.1.4 實時監(jiān)測與數(shù)據(jù)傳輸

隨著通信技術的不斷發(fā)展，實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)傳輸也成為新型勘察技術的重要趨勢。傳感器網(wǎng)絡和物聯(lián)網(wǎng)技術的應用使得勘察過程中的數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r采集、傳輸和分析，提供及時的反饋和決策支持。這對于工程項目的安全監(jiān)測和風險控制具有重要意義。

4.1.5 多模態(tài)綜合應用

最新的趨勢是將多種勘察技術進行綜合應用，以獲得更全面、準確的信息。通過結(jié)合地震勘探、非侵入性地球物理勘探、遙感技術和地下水位監(jiān)測等多種技術手段，可以綜合分析地下構(gòu)造、巖性、地質(zhì)特征等方面的信息。這種多模態(tài)綜合應用將進一步提高勘察的精度和可靠性。

4.2 新技術在巖土工程勘察領域的未來應用潛力

4.2.1 深部勘察和高精度定位

隨著科技的發(fā)展，對于深部地質(zhì)信息的需求越來越大。新技術如地震反射和地震折射等高分辨率地震勘察方法能夠提供更準確的地下結(jié)構(gòu)信息；激光掃描和雷達技術可以實現(xiàn)高精度的地表和地下物體定位。這將有助于深入了解復雜地層的性質(zhì)和特征，為巖土工程的設計和施工提供更可靠的基礎。

4.2.2 巖土參數(shù)獲取和監(jiān)測

新技術還可以用于獲取和監(jiān)測巖土工程所需的關鍵參數(shù)。例如，利用聲波測井和電磁波傳播技術，可以非侵入性地獲取地下巖土的強度、壓縮性、滲透性等參數(shù)；通過傳感器網(wǎng)絡及時監(jiān)測地下水位、地面沉降等變化。這些技術的應用將大大提高巖土工程參數(shù)的獲取效率和準確性，并有助于項目的監(jiān)測和管理。

4.2.3 巖土風險評估和預警

新技術在巖土工程勘察中還能夠應用于風險評估和預警。通過實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，可以及時發(fā)現(xiàn)地下構(gòu)造和地質(zhì)條件的異常變化，提前預警可能出現(xiàn)的災害風險。例如，利用地震監(jiān)測技術可以監(jiān)測地下斷層活動，遙感技術可以檢測地表沉降等。這將有助于及早采取措施，防范和減輕可能的災害風險。

4.2.4 數(shù)字化建模和仿真

未來新技術的應用還將推動巖土工程勘察向數(shù)字化建模和仿真方向發(fā)展。通過收集大量的地質(zhì)數(shù)據(jù)和監(jiān)測信息，結(jié)合先進的計算方法和模型，可以實現(xiàn)對工程場地的數(shù)字化建模和仿真。這將有助于更全面、準確地評估工程場地的穩(wěn)定性和可行性，并預測可能的工程難點和問題。

4.2.5 環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展

新技術在巖土工程勘察中的應用還將注重環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展。例如，無人機和遙感技術可以進行大范圍的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測；非侵入性地球物理勘察能夠降低對地下環(huán)境的破壞。這將有助于在保護環(huán)境的前提下開展工程建設，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標。

5 挑戰(zhàn)與解決方案

5.1 數(shù)據(jù)處理和分析復雜性挑戰(zhàn)

新技術所獲取的數(shù)據(jù)量龐大且復雜，需要進行有效的處理和分析。這可能涉及到大數(shù)據(jù)存儲、處理算法的開發(fā)和運行等方面的挑戰(zhàn)。解決方案包括建立高效的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，利用人工智能和機器學習技術進行數(shù)據(jù)分析和模式識別，并開發(fā)簡化和自動化的數(shù)據(jù)處理工具。

5.2 技術可靠性和準確性挑戰(zhàn)

新技術在實際應用中可能面臨技術可靠性和準確性方面的挑戰(zhàn)。例如，傳感器的精度可能受到環(huán)境干擾和裝置故障的影響。解決方案包括對新技術進行充分的驗證和測試，建立標準化的測試方法和指標，以確保其在實際工程環(huán)境中的可靠性和準確性。

5.3 隱私與安全挑戰(zhàn)

在數(shù)據(jù)驅(qū)動和數(shù)字化建模過程中，涉及到數(shù)據(jù)隱私和安全的挑戰(zhàn)。新技術所收集的數(shù)據(jù)可能包含敏感信息，需要采取措施保護數(shù)據(jù)的隱私性和機密性，并防止數(shù)據(jù)被未經(jīng)授權的訪問或篡改。解決方案包括加密和身份驗證技術的應用，建立安全的數(shù)據(jù)存儲和傳輸通道，并制定嚴格的數(shù)據(jù)訪問和使用政策。

5.4 技術成本和培訓挑戰(zhàn)

引入新技術可能面臨高昂的成本和人員培訓的挑戰(zhàn)。新技術的研發(fā)、設備購買和維護等都需要投入大量的資金。同時，工作人員需要接受相關技術培訓，以熟悉新技術的操作和應用。解決方案包括與技術供應商和合作伙伴的合作，共享成本和資源；同時，組織內(nèi)部也需要進行培訓計劃，提高員工的技能和專業(yè)知識。

5.5 法律和規(guī)范挑戰(zhàn)

新技術在應用過程中可能遇到法律和規(guī)范方面的挑戰(zhàn)。例如，某些技術可能涉及到隱私保護和環(huán)境影響等方面的法律限制；同時，巖土工程領域也存在相關規(guī)范和標準需要遵循。解決方案包括與政府部門和專業(yè)機構(gòu)合作，了解和遵守相關法律和規(guī)定，并積極參與制定和更新相應的標準。

6 結(jié)論

總之，新型勘察技術在巖土工程勘察中展現(xiàn)出巨大的應用潛力。然而，在應用過程中也會面臨一些挑戰(zhàn)，如數(shù)據(jù)處理和分析復雜性、技術可靠性和準確性、隱私與安全等。通過建立高效的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、驗證技術可靠性和準確性、保護數(shù)據(jù)隱私與安全、控制成本并提供培訓、遵守法律和規(guī)范等方面的解決方案，我們可以克服這些挑戰(zhàn)，并推動巖土工程勘察領域的持續(xù)發(fā)展。因此，我們有理由相信，在新技術的推動下，巖土工程勘察將迎來更加精確、高效和可持續(xù)發(fā)展的時代。