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摘要：岩土工程勘探是工程建设的一项基础性工作, 是工程设计、施工的依据, 其质量的优劣, 对工程建设的质量、安全、工期和合理投资起着重要作用。勘探的主要目的就是查明拟建场地的地质情况并为设计、施工提供地质勘探成果及各项岩土工程参数,岩土参数的合理提供，关系到基础设计的安全性、经济性和可行性。
关键词：岩土勘探； 方法分析； 不断提高
Abstract：Geotechnical engineering exploration of engineering construction is a basic work, is in the engineering design, construction basis, its quality, construction quality, safety, construction period and reasonable investment plays an important role in. Exploration of the main purpose is to find out the geological condition and construction design, geological exploration results and the geotechnical parameters of geotechnical parameters, to provide reasonable, related to the basis for the design of the safety, economic and feasibility.
Key words：Geotechnical exploration；Method analysis；Continuous improvement
中图分类号：C34 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
岩土工程勘察的特性
1.1 基础性
勘探时建设工程有机组成部分的第一步，是建设工作顺利实施的依据。因此，岩土工程勘探成果的可靠性和合理性，是评价工程建设质量的关键因素。
1.2 复杂性
勘探的复杂性主要体现在工程地质条件的差异性。不同的地区岩土性状可能不同，甚至同一地区，不同的地段地质条件也可能有很大的变化。岩土工程勘探不仅要考虑建设厂区的地质情况还要考虑拟建建筑的建筑结构、环境工程、季节变化以及人类活动的影响等，它要求一个工程勘探工作者不仅要调查分析建设场地的岩土性状，对建筑物地基处理和基础设计提出意见，还要分析区域性因素对厂区建筑物的影响，这样才能确保工程建设的质量和安全。
1.3 隐蔽性
勘探的目的是通过各种勘探手段以及不同的数值分析方法，正确反映建设场地的岩土性状及其对基础和上部建筑物的影响。它主要依赖于野外的地质钻探与测试，室内试验与分析。这使勘探质量的好坏不易及时发现，一旦发生质量事故，后果往往是全局性的，甚至是致命的。
正是由于勘探工作在工程建设中的重要作用以及它所具有的独特性，使得工程勘探一旦出现质量事故，其后果往往是难以预料的，甚至是灾难性的。
二、勘探工程中物探技术方法分析
2.1 浅层地震法
浅层初至折射波法是浅层地震法中的其中一种，它是根据地下介质地波阻抗差异，利用纵波勘探的一种人工地震探测方法，可以用于研究与岩土工程有关的地质、构造、岩土体的物理力学特性，测定覆盖层厚度，确定基岩埋深起伏情况，查找构造追索断层等。
2.2 瑞利面波法
瑞利面波法是利用瑞雷波的传播特性来检测地表下一个波长深度范围内，瑞利面波勘探的一种人工地震探测方法。该方法具有能量大，衰减慢，在不同介质中传播进程中遇到密度变化时会出现频散现象，速度突然变化，在频散曲线上出现异常。可用于探测地下异常体及密度变化情况。
2.3 地质雷达
地质雷达是利用高频冲电磁波探测地下介质分布的一种检测方法，天线中心频率不同，探测深度及分辨率随之改变，可根据具体情况选择不同天线。该方法可用于基础处理的质量监理，地下异物，地下洞室开挖的预报测探。
2.4 高密度电法
高密度电法原理是通过A、B级向地下供电，然后测量M、N电极间的电位差，是利用地下介质的电性差异，求得该测点的视电阻率值，人工供电测量一次场分布的探测方法，它集中了剖面法和测探法的功能，施工效率高、信息量大、成本低、自动化程度高、数据采集丰富、解释方便。可用于管线调查，物探找水，采空区、岩溶、滑坡等灾害的物探调查。
2.5 瞬变电磁法
瞬变电磁法是利用不接地回线或接地线缘向地下发射一次脉冲电磁场，从而观测二次场，具有体积小，受地形影响小，纵向分辨率高，工作效率高等优点，可用于判断地质體的电性、产状、规模。
2.6 工程测井
主要研究不同矿井的物理场特性、部分空间物理场分布特征，利用钻孔作地下物探的一种方法，在孔内放置各种传感器，接受采集孔内地球物理信息，进而分析推断孔壁的地质特征，主要针对不同影响煤矿高效安全性生产的地质因素而开展的物探技术。可划分地层，地质剖面，区分岩性；确定岩石的物理参数，研究孔壁及孔内技术情况（裂隙、熔岩、孔径、孔斜等地址问题，以及砼离析、空洞等施工问题）。目前常用的测井方法有：电测井、波速测井、声波测井、电磁波测井、放射性测井、井中电视；井陉、流量测井等。
2.7 工程CT
工程CT是利用地震波在介质中传播是携带内部信息来重建介质内部弹性信息图像，在其他方法获取大量信息基础上，利用代数重现，联合迭代，反褶积等计算方法，重视被测物体的二维或三维图像。可用于多种物理探测的资料处理。
2.8 设备
国产设备在数据采集记录、处理分析等方面有了突破性进展，极大地促进了物探技术的发展与进步。目前我们使用较多的仪器有北京水电物探所生产的SWS多波工程勘探仪；武汉沿海生产的桩基检测仪、声波仪、载荷仪；重庆地质仪器厂生产的地震仪高密度电法仪；徐州建工所生产的载荷仪，还有中科院岩土所、物化探所、力学所生产的各种仪器和传感器等，这些设备的性能已接近或达到国外仪器的水平，为物探技术的继续发展铺设了道路。
应用及建议
3.1 岩土工程勘察的应用
工程地质勘查的目的就是为拟建设场地查清地下岩土体包括一些地下不明物体、洞穴、软弱结构面、构造断裂带、地下水等的物理力学性质、赋存状态、埋藏深度、位置、分布特征等工程地质条件, 为设计、施工部门提供依据。由于工程物探技术可以利用连续加密测点的资料从而获得连续的地质界面，因此能有效地解决传统钻探手段以点带面划分地质界面方法常带来的漏判、划分不准确等缺点，并且能有效地解决传统勘探手段难于解决的上述诸多岩土工程问题。工程物探相对于传统的勘察手段（如钻探方法）来说，探测速度快，信息量大（测点连续），受场地、地形条件的限制较少, 具有节省时间、节省费用的成本优势，并且和其他勘查方法结合起来解释可以达到较高的解释精度。
工程物探的服务对象已从过去的工程地质、水文地质发展到现今的岩土工程，工程物探技术作为岩土工程勘察、施工、检测过程中的一种手段，与传统勘探手段相结合能有效地协助岩土工程师圈定岩溶，追索构造，划分岩性，确定基岩埋深，查找各类不良地质体，提供岩土层物理学参数，检测施工质量等，且成果直观，易于非专业人员判读。例如：目前在岩土工程勘察工作中应用最为广泛、发展最快的弹性波技术。它是利用介质传递弹性波的特点来揭示地下物体界面, 当地下物体的界面物性差异较大时, 弹性波就会从运动学和动力学两个方面表现出异常来。其次是电磁波技术和电法技术, 其主要代表是地质雷达勘探方法和高密度电法。另外采用弹性波速度测井技术和场地常时微动测试可以获得建设工程抗震设计、建设场地和地基地震效应评价所需的岩土动力参数和设计地震动参数, 如动剪切模量、剪切波速、动泊松比、动弹性模量、卓越周期、结构自振周期等。他们是建筑场地的类别划分、地震作用和结构抗震验算的主要依据。有了物探技术的支撑，岩土工程的工期、提供数据的数量和范围、合理性、施工质量将得以保证。
3.2 岩土工程检测的应用
工程物探技术在岩土工程检测方面的主要作用是地基加固效果的质量检测、大坝的碾压密实度、路基的密实度、混凝土构件、基桩的质量检测和评价。常用的方法有瞬态面波法、地质雷达、弹性波速度测井等, 主要通过弹性波速度和电磁波速度与原位测试试验值以及密实度之间建立相关关系, 通过施工前后的检测结果进行对比分析。例如地基加固可以用瞬态面波法，地质雷达进行施工前后的对比分析，结合其它手段判定地基处理效果。此外, 根据弹性波和电磁波在介质中传递的速度变化可以对大坝及建构筑物等混凝土构件的裂缝进行检测, 掌握裂缝状况和有关参数, 判断对在建构筑物的危害程度及研究相应的补强措施。
桩基无损检测是工程物探技术在建设工程施工质量控制应用最为广泛的一种重要技术手段。主要的测桩方法分为动力测桩法和声波测桩法两种, 它是根据弹性波传递速度变化来判断砼质量、桩身缺陷和缺陷的位置、桩的施工长度和桩的形状等, 具有成本低、速度快, 适合大面积检测, 并且可以随机抽样, 更全面的了解施工的质量，而在国内外被广泛采用。
3.2.1 实例一
2000年国家实施西部大开发战略，黄河沙坡头水利枢纽被列为新开工建设的十大工程之一，这是宁夏回族自治区“十五”期间开工建设并将建成发挥效益的一项重点水利工程。位于黄河干流宁夏中卫市境内。主要建筑物由主坝和副坝两部分组成，其中主坝拟选坝型为混凝土闸坝，最大坝高39.93m，坝长358.5m；副坝布置在黄河左岸Ι级阶地，拟建坝型为土石坝，坝高5m左右，坝长约1.5KM。测区底层岩性由上至下依次为：覆盖层由全新统风积砂壤土、粉细砂和全新统冲洪积砂卵砾石组成；下伏基岩由棕红色、紫红色砂质粘土岩组成，局部夹有砾岩。
黄河沙坡头水利枢纽主要任务是灌溉和发电。为探测覆盖层厚度并进行地层划分，采用瞬态面波进行勘探。实测使用美国R24工程地震仪和4Hz低频检波器。室内数据处理使用SFKSWS软件，其流程为：输入面波记录文件→显示和检查实测曲线数据→圈定面波数据窗口→在F-K域搜索确定基阶面波频谱峰脊并拾取频散数据→按搜索确定的基阶面波频谱峰脊圈定出基阶面波频谱范围→生成面波频散曲线→地质分层（人工或自动）→绘制反演拟合曲线→打印输出结果。
图1 面波频散曲线解释成果与钻探结果对比图
R波在非均匀介质中传播具有频散特性，所以不同频率（波长）的R波具有不同的传播速度。模型试验和实测结果表明，当探测的岩土层介质较为均一时，R波的相速度随深度的加大而按线性增加，只有出现不同介质的分界面时，频散曲线会出现一个所谓“Z”字型变化，该变化特征是由于地表接收到的波从上一层漏能型波转入下一层漏能型面波，且此转折点与两介质间的界面埋深有密切的关系，由此可依据实测频散曲线的“Z”字型变化点来划分地下岩性变化的分界面。
图2 面波频散曲线解释成果与钻探结果对比图
图1、图2为实测面波反演解释结果，其中各图的右侧为随深度变化的面波频散曲线，左侧为钻探揭露的底层柱状图，其层位的划分具有良好的一致性，即表层风积粉细砂-中部砂卵砾石层-下部基岩。同时由图还可以得出：表层风积砂的瑞利波速度为150~250m/s，冲洪积砂卵砾石的瑞利波速度为300~400m/s，而下伏基岩（棕红色、紫红色砂质粘土岩、砾岩等）的瑞利波速度则为440~760m/s，说明瑞利波（剪切波）速度随深度的增加而升高。
3.2.2 实例二
下面是工程物探技术在建设工程施工质量控制应用方面应用的实例，称为桩基无损检测，是目前最为广泛的一种重要技术手段。它是根据弹性波传递速度变化来判断砼质量、桩身缺陷和缺陷的位置、桩的施工长度和桩的形状等。
图3 灌注桩常见典型缺陷
图4 桩身典型缺陷与动测波形特征
图3是桩基施工过程中常见的典型缺陷，图4是利用工程物探技术（反射波法）检测桩基质量得出的常见典型波形。其理论是根据一维波动理论导出的。它视桩为一弹性杆件，利用桩身波阻抗的变化（即桩身的波速、密度、截面积的变化）对波形的影响来分析桩身的完整性。当人工激发产生的弹性波沿桩身向下传播时，若遇到波阻抗差异界面将产生反射波。在桩身不同部位及不同缺陷类型所产生的反射波到达传感器的时间、相位是不同的。因此，根据实测曲线的特征，就可以判定桩身的完整性。
弹性波物探方法是根据弹性波在岩土体中的传播速度来划分地层界面。但是由于弹性波速度反映的是地层的力学性质, 不同的地层可能具有不同的力学性质, 也可能具有相同或相近的力学性质。当弹性波速度相同或相近, 两个地层紧接在一起时, 在解释上便可能出现同一速度层。出现这种情况并不可怕, 怕的是由于其它干扰波的叠加、影响造成的假判、误判, 造成解释成果出现较大的偏差。只有通过对比、验证、积累经验, 才能促进分析、解释技术水平的提高。物探工程师对物探资料的解释、分析是借助岩土体力学性质变化特征去认识岩土体的内在本质, 而岩土工程师是从地質学的角度、岩土体的外表特征去认识和判别岩土体的内在本质。
3.3建议
1）提高员工技术能力
各单位应加强勘探技术人员的技术培训和再教育工作，并形成定期培训制度，促进技术人员的知识更新。针对不同工程条件合理选用综合物探方法和对各种物理参数的解释能力；
2）合理确定勘探场地的地质条件。如在地质好、埋藏浅、厚度大的地区勘探，勘探孔深度应适当减小，勘探间距也可适当放宽；而在地质条件差的地区勘探，勘探孔深度应较深，勘探间距应相应加密。再者，野外编录时地层的划分应尽量详细，可按颜色、湿度、状态、岩心采取率、以及钻进难易程度等详细划分，以便为室内资料整理提供较为详实的地质资料；
3） 加强岩土工程测试和各种原位测试新技术的推广和应用，加强施工检测和监测力度与技术，确保岩土工程勘探报告提供的参数具有较高的可靠性；
4）岩土工程勘探中的地质钻探是最主要的勘察手段之一，在进行地质勘探过程中必须根据不同的地层条件、岩体和取样、测试要求对钻孔进行设计和控制，以满足技术要求和提高经济效益。通过控制勘探过程，能保证勘查数据的真实与准确，确保勘查质量；
5）应重视原土取样
土工试验和测试数据是分析和评价一个工程项目的基础，能为岩土工程设计计算的各种计算模式和计算参数提供保证，确保工程设计的准确性和可靠性。由于岩土体是非均质体，具有明显的各向异性，导致岩土取样和原位测试的可靠性很难保证。由此可以看出，岩土工程勘察工作中必须重视岩土取样和原位测试，必须根据不同的地质条件，选择有效、合适的原位测试方法，对岩土体进行原位测试，以减少取样时对原土体的扰动以及室内试验与实际地质环境差别而引起的误差，以尽可能的使勘察报告提供的数据准确而有效。
四、结语
工程物探技术在岩土工程勘查和施工质量检测中的作用正在被大多数勘察工作者和工程质量检测部门接受并给予重视。在工作中，我们不仅要充分考虑到岩土体的不均匀性、不可视性、被测物体分布的复杂性，而且要考虑各种工程物探技术的适用性与局限性以及工程物探成果解释的多解性, 应区分有用信号与干扰信号。正式开展工程物探工作之前, 应认真做好前期试验工作, 认真做好对比研究, 选择最佳的采集方案和最佳的采集装置, 这是保证勘探成果质量的前提条件。要本着从已知到未知的原则，用已知资料解释未知资料，未知资料经验证后成为新的已知，如此往复，积累经验，不断提高。另外，工程物探成果应该通过与钻探、原位测试、试验成果进行对比、验证, 并建立相对应的经验关系, 从而建立起一系列定量分析、判断标准, 使工程物探技术和成果更好地应用于岩土工程专业。诸多实践证明，在适当的时期和条件下投入物探方法可提高勘察效率、降低造价，对提高勘察成果的质量是很有益处的。
参考文献：
[1] 李清芝，潘广灿.岩土工程勘察相关问题浅析[J].地质灾害与环境保护，2006,17（3）：79-82.
[2] 常金铭.岩土工程勘察工作重点[M].北京：冶金工业出版社，2002,11.
[3] 潘广灿，张金来.岩土工程勘察中常见问题探讨[J].岩土工程界，2000,8（6）：30-31.
[4] 戴一鸣，工程物探技术在岩土工程中的应用.福建建筑，2004,90（5）：82-83.
关键词：岩土勘探； 方法分析； 不断提高
Abstract：Geotechnical engineering exploration of engineering construction is a basic work, is in the engineering design, construction basis, its quality, construction quality, safety, construction period and reasonable investment plays an important role in. Exploration of the main purpose is to find out the geological condition and construction design, geological exploration results and the geotechnical parameters of geotechnical parameters, to provide reasonable, related to the basis for the design of the safety, economic and feasibility.
Key words：Geotechnical exploration；Method analysis；Continuous improvement
中图分类号：C34 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
岩土工程勘察的特性
1.1 基础性
勘探时建设工程有机组成部分的第一步，是建设工作顺利实施的依据。因此，岩土工程勘探成果的可靠性和合理性，是评价工程建设质量的关键因素。
1.2 复杂性
勘探的复杂性主要体现在工程地质条件的差异性。不同的地区岩土性状可能不同，甚至同一地区，不同的地段地质条件也可能有很大的变化。岩土工程勘探不仅要考虑建设厂区的地质情况还要考虑拟建建筑的建筑结构、环境工程、季节变化以及人类活动的影响等，它要求一个工程勘探工作者不仅要调查分析建设场地的岩土性状，对建筑物地基处理和基础设计提出意见，还要分析区域性因素对厂区建筑物的影响，这样才能确保工程建设的质量和安全。
1.3 隐蔽性
勘探的目的是通过各种勘探手段以及不同的数值分析方法，正确反映建设场地的岩土性状及其对基础和上部建筑物的影响。它主要依赖于野外的地质钻探与测试，室内试验与分析。这使勘探质量的好坏不易及时发现，一旦发生质量事故，后果往往是全局性的，甚至是致命的。
正是由于勘探工作在工程建设中的重要作用以及它所具有的独特性，使得工程勘探一旦出现质量事故，其后果往往是难以预料的，甚至是灾难性的。
二、勘探工程中物探技术方法分析
2.1 浅层地震法
浅层初至折射波法是浅层地震法中的其中一种，它是根据地下介质地波阻抗差异，利用纵波勘探的一种人工地震探测方法，可以用于研究与岩土工程有关的地质、构造、岩土体的物理力学特性，测定覆盖层厚度，确定基岩埋深起伏情况，查找构造追索断层等。
2.2 瑞利面波法
瑞利面波法是利用瑞雷波的传播特性来检测地表下一个波长深度范围内，瑞利面波勘探的一种人工地震探测方法。该方法具有能量大，衰减慢，在不同介质中传播进程中遇到密度变化时会出现频散现象，速度突然变化，在频散曲线上出现异常。可用于探测地下异常体及密度变化情况。
2.3 地质雷达
地质雷达是利用高频冲电磁波探测地下介质分布的一种检测方法，天线中心频率不同，探测深度及分辨率随之改变，可根据具体情况选择不同天线。该方法可用于基础处理的质量监理，地下异物，地下洞室开挖的预报测探。
2.4 高密度电法
高密度电法原理是通过A、B级向地下供电，然后测量M、N电极间的电位差，是利用地下介质的电性差异，求得该测点的视电阻率值，人工供电测量一次场分布的探测方法，它集中了剖面法和测探法的功能，施工效率高、信息量大、成本低、自动化程度高、数据采集丰富、解释方便。可用于管线调查，物探找水，采空区、岩溶、滑坡等灾害的物探调查。
2.5 瞬变电磁法
瞬变电磁法是利用不接地回线或接地线缘向地下发射一次脉冲电磁场，从而观测二次场，具有体积小，受地形影响小，纵向分辨率高，工作效率高等优点，可用于判断地质體的电性、产状、规模。
2.6 工程测井
主要研究不同矿井的物理场特性、部分空间物理场分布特征，利用钻孔作地下物探的一种方法，在孔内放置各种传感器，接受采集孔内地球物理信息，进而分析推断孔壁的地质特征，主要针对不同影响煤矿高效安全性生产的地质因素而开展的物探技术。可划分地层，地质剖面，区分岩性；确定岩石的物理参数，研究孔壁及孔内技术情况（裂隙、熔岩、孔径、孔斜等地址问题，以及砼离析、空洞等施工问题）。目前常用的测井方法有：电测井、波速测井、声波测井、电磁波测井、放射性测井、井中电视；井陉、流量测井等。
2.7 工程CT
工程CT是利用地震波在介质中传播是携带内部信息来重建介质内部弹性信息图像，在其他方法获取大量信息基础上，利用代数重现，联合迭代，反褶积等计算方法，重视被测物体的二维或三维图像。可用于多种物理探测的资料处理。
2.8 设备
国产设备在数据采集记录、处理分析等方面有了突破性进展，极大地促进了物探技术的发展与进步。目前我们使用较多的仪器有北京水电物探所生产的SWS多波工程勘探仪；武汉沿海生产的桩基检测仪、声波仪、载荷仪；重庆地质仪器厂生产的地震仪高密度电法仪；徐州建工所生产的载荷仪，还有中科院岩土所、物化探所、力学所生产的各种仪器和传感器等，这些设备的性能已接近或达到国外仪器的水平，为物探技术的继续发展铺设了道路。
应用及建议
3.1 岩土工程勘察的应用
工程地质勘查的目的就是为拟建设场地查清地下岩土体包括一些地下不明物体、洞穴、软弱结构面、构造断裂带、地下水等的物理力学性质、赋存状态、埋藏深度、位置、分布特征等工程地质条件, 为设计、施工部门提供依据。由于工程物探技术可以利用连续加密测点的资料从而获得连续的地质界面，因此能有效地解决传统钻探手段以点带面划分地质界面方法常带来的漏判、划分不准确等缺点，并且能有效地解决传统勘探手段难于解决的上述诸多岩土工程问题。工程物探相对于传统的勘察手段（如钻探方法）来说，探测速度快，信息量大（测点连续），受场地、地形条件的限制较少, 具有节省时间、节省费用的成本优势，并且和其他勘查方法结合起来解释可以达到较高的解释精度。
工程物探的服务对象已从过去的工程地质、水文地质发展到现今的岩土工程，工程物探技术作为岩土工程勘察、施工、检测过程中的一种手段，与传统勘探手段相结合能有效地协助岩土工程师圈定岩溶，追索构造，划分岩性，确定基岩埋深，查找各类不良地质体，提供岩土层物理学参数，检测施工质量等，且成果直观，易于非专业人员判读。例如：目前在岩土工程勘察工作中应用最为广泛、发展最快的弹性波技术。它是利用介质传递弹性波的特点来揭示地下物体界面, 当地下物体的界面物性差异较大时, 弹性波就会从运动学和动力学两个方面表现出异常来。其次是电磁波技术和电法技术, 其主要代表是地质雷达勘探方法和高密度电法。另外采用弹性波速度测井技术和场地常时微动测试可以获得建设工程抗震设计、建设场地和地基地震效应评价所需的岩土动力参数和设计地震动参数, 如动剪切模量、剪切波速、动泊松比、动弹性模量、卓越周期、结构自振周期等。他们是建筑场地的类别划分、地震作用和结构抗震验算的主要依据。有了物探技术的支撑，岩土工程的工期、提供数据的数量和范围、合理性、施工质量将得以保证。
3.2 岩土工程检测的应用
工程物探技术在岩土工程检测方面的主要作用是地基加固效果的质量检测、大坝的碾压密实度、路基的密实度、混凝土构件、基桩的质量检测和评价。常用的方法有瞬态面波法、地质雷达、弹性波速度测井等, 主要通过弹性波速度和电磁波速度与原位测试试验值以及密实度之间建立相关关系, 通过施工前后的检测结果进行对比分析。例如地基加固可以用瞬态面波法，地质雷达进行施工前后的对比分析，结合其它手段判定地基处理效果。此外, 根据弹性波和电磁波在介质中传递的速度变化可以对大坝及建构筑物等混凝土构件的裂缝进行检测, 掌握裂缝状况和有关参数, 判断对在建构筑物的危害程度及研究相应的补强措施。
桩基无损检测是工程物探技术在建设工程施工质量控制应用最为广泛的一种重要技术手段。主要的测桩方法分为动力测桩法和声波测桩法两种, 它是根据弹性波传递速度变化来判断砼质量、桩身缺陷和缺陷的位置、桩的施工长度和桩的形状等, 具有成本低、速度快, 适合大面积检测, 并且可以随机抽样, 更全面的了解施工的质量，而在国内外被广泛采用。
3.2.1 实例一
2000年国家实施西部大开发战略，黄河沙坡头水利枢纽被列为新开工建设的十大工程之一，这是宁夏回族自治区“十五”期间开工建设并将建成发挥效益的一项重点水利工程。位于黄河干流宁夏中卫市境内。主要建筑物由主坝和副坝两部分组成，其中主坝拟选坝型为混凝土闸坝，最大坝高39.93m，坝长358.5m；副坝布置在黄河左岸Ι级阶地，拟建坝型为土石坝，坝高5m左右，坝长约1.5KM。测区底层岩性由上至下依次为：覆盖层由全新统风积砂壤土、粉细砂和全新统冲洪积砂卵砾石组成；下伏基岩由棕红色、紫红色砂质粘土岩组成，局部夹有砾岩。
黄河沙坡头水利枢纽主要任务是灌溉和发电。为探测覆盖层厚度并进行地层划分，采用瞬态面波进行勘探。实测使用美国R24工程地震仪和4Hz低频检波器。室内数据处理使用SFKSWS软件，其流程为：输入面波记录文件→显示和检查实测曲线数据→圈定面波数据窗口→在F-K域搜索确定基阶面波频谱峰脊并拾取频散数据→按搜索确定的基阶面波频谱峰脊圈定出基阶面波频谱范围→生成面波频散曲线→地质分层（人工或自动）→绘制反演拟合曲线→打印输出结果。
图1 面波频散曲线解释成果与钻探结果对比图
R波在非均匀介质中传播具有频散特性，所以不同频率（波长）的R波具有不同的传播速度。模型试验和实测结果表明，当探测的岩土层介质较为均一时，R波的相速度随深度的加大而按线性增加，只有出现不同介质的分界面时，频散曲线会出现一个所谓“Z”字型变化，该变化特征是由于地表接收到的波从上一层漏能型波转入下一层漏能型面波，且此转折点与两介质间的界面埋深有密切的关系，由此可依据实测频散曲线的“Z”字型变化点来划分地下岩性变化的分界面。
图2 面波频散曲线解释成果与钻探结果对比图
图1、图2为实测面波反演解释结果，其中各图的右侧为随深度变化的面波频散曲线，左侧为钻探揭露的底层柱状图，其层位的划分具有良好的一致性，即表层风积粉细砂-中部砂卵砾石层-下部基岩。同时由图还可以得出：表层风积砂的瑞利波速度为150~250m/s，冲洪积砂卵砾石的瑞利波速度为300~400m/s，而下伏基岩（棕红色、紫红色砂质粘土岩、砾岩等）的瑞利波速度则为440~760m/s，说明瑞利波（剪切波）速度随深度的增加而升高。
3.2.2 实例二
下面是工程物探技术在建设工程施工质量控制应用方面应用的实例，称为桩基无损检测，是目前最为广泛的一种重要技术手段。它是根据弹性波传递速度变化来判断砼质量、桩身缺陷和缺陷的位置、桩的施工长度和桩的形状等。
图3 灌注桩常见典型缺陷
图4 桩身典型缺陷与动测波形特征
图3是桩基施工过程中常见的典型缺陷，图4是利用工程物探技术（反射波法）检测桩基质量得出的常见典型波形。其理论是根据一维波动理论导出的。它视桩为一弹性杆件，利用桩身波阻抗的变化（即桩身的波速、密度、截面积的变化）对波形的影响来分析桩身的完整性。当人工激发产生的弹性波沿桩身向下传播时，若遇到波阻抗差异界面将产生反射波。在桩身不同部位及不同缺陷类型所产生的反射波到达传感器的时间、相位是不同的。因此，根据实测曲线的特征，就可以判定桩身的完整性。
弹性波物探方法是根据弹性波在岩土体中的传播速度来划分地层界面。但是由于弹性波速度反映的是地层的力学性质, 不同的地层可能具有不同的力学性质, 也可能具有相同或相近的力学性质。当弹性波速度相同或相近, 两个地层紧接在一起时, 在解释上便可能出现同一速度层。出现这种情况并不可怕, 怕的是由于其它干扰波的叠加、影响造成的假判、误判, 造成解释成果出现较大的偏差。只有通过对比、验证、积累经验, 才能促进分析、解释技术水平的提高。物探工程师对物探资料的解释、分析是借助岩土体力学性质变化特征去认识岩土体的内在本质, 而岩土工程师是从地質学的角度、岩土体的外表特征去认识和判别岩土体的内在本质。
3.3建议
1）提高员工技术能力
各单位应加强勘探技术人员的技术培训和再教育工作，并形成定期培训制度，促进技术人员的知识更新。针对不同工程条件合理选用综合物探方法和对各种物理参数的解释能力；
2）合理确定勘探场地的地质条件。如在地质好、埋藏浅、厚度大的地区勘探，勘探孔深度应适当减小，勘探间距也可适当放宽；而在地质条件差的地区勘探，勘探孔深度应较深，勘探间距应相应加密。再者，野外编录时地层的划分应尽量详细，可按颜色、湿度、状态、岩心采取率、以及钻进难易程度等详细划分，以便为室内资料整理提供较为详实的地质资料；
3） 加强岩土工程测试和各种原位测试新技术的推广和应用，加强施工检测和监测力度与技术，确保岩土工程勘探报告提供的参数具有较高的可靠性；
4）岩土工程勘探中的地质钻探是最主要的勘察手段之一，在进行地质勘探过程中必须根据不同的地层条件、岩体和取样、测试要求对钻孔进行设计和控制，以满足技术要求和提高经济效益。通过控制勘探过程，能保证勘查数据的真实与准确，确保勘查质量；
5）应重视原土取样
土工试验和测试数据是分析和评价一个工程项目的基础，能为岩土工程设计计算的各种计算模式和计算参数提供保证，确保工程设计的准确性和可靠性。由于岩土体是非均质体，具有明显的各向异性，导致岩土取样和原位测试的可靠性很难保证。由此可以看出，岩土工程勘察工作中必须重视岩土取样和原位测试，必须根据不同的地质条件，选择有效、合适的原位测试方法，对岩土体进行原位测试，以减少取样时对原土体的扰动以及室内试验与实际地质环境差别而引起的误差，以尽可能的使勘察报告提供的数据准确而有效。
四、结语
工程物探技术在岩土工程勘查和施工质量检测中的作用正在被大多数勘察工作者和工程质量检测部门接受并给予重视。在工作中，我们不仅要充分考虑到岩土体的不均匀性、不可视性、被测物体分布的复杂性，而且要考虑各种工程物探技术的适用性与局限性以及工程物探成果解释的多解性, 应区分有用信号与干扰信号。正式开展工程物探工作之前, 应认真做好前期试验工作, 认真做好对比研究, 选择最佳的采集方案和最佳的采集装置, 这是保证勘探成果质量的前提条件。要本着从已知到未知的原则，用已知资料解释未知资料，未知资料经验证后成为新的已知，如此往复，积累经验，不断提高。另外，工程物探成果应该通过与钻探、原位测试、试验成果进行对比、验证, 并建立相对应的经验关系, 从而建立起一系列定量分析、判断标准, 使工程物探技术和成果更好地应用于岩土工程专业。诸多实践证明，在适当的时期和条件下投入物探方法可提高勘察效率、降低造价，对提高勘察成果的质量是很有益处的。
参考文献：
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