徐定才

摘要 物探—地球物理勘探的簡稱,它之所以能夠解決或查明有關(guān)地質(zhì)和工程問題,是因為所要探測的地質(zhì)對象與周圍介質(zhì)間存在某種物性差異,而這種物性差異可影響被尋找地質(zhì)體周圍某種天然或人工物理場的分布特征,物探技術(shù)就是利用先進的物探儀器來攝取這些物理場的分布并與均質(zhì)條件下的物理場相比較,找出差異的部分來研究與勘探對象之間的關(guān)系,達到解決地質(zhì)問題或工程問題之目的。本文簡述地球物理勘探的原理,并說明合理地應(yīng)用綜合物探,可提高物探成果的解釋精度,并取得最佳的經(jīng)濟效益,滿足工程之需。

關(guān)鍵詞 綜合物探;物探原理;工程勘察應(yīng)用

中圖分類號P624 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1674-6708(2009)07-0010-01

0 引言

物探技術(shù)方法門類眾多,但其依據(jù)的原理和使用的儀器設(shè)備也各有不同。隨著科學(xué)技術(shù)的進步,物探技術(shù)的發(fā)展日趨成熟,新的方法技術(shù)不斷涌現(xiàn)。幾年前還認為無法解決的問題,現(xiàn)在由于某種新方法、新技術(shù)、新儀器的出現(xiàn),這些問題都迎刃而解的實例是常見的。物探技術(shù)是地質(zhì)科學(xué)中一門新興的、活躍的、發(fā)展很快的學(xué)科,它又是工程勘察的重要方法之一,在某種程度上講,它的應(yīng)用與發(fā)展已成為衡量地質(zhì)勘察現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。

1 物探技術(shù)分類

根據(jù)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗和技術(shù)水平,按其研究及服務(wù)對象的不同,物探技術(shù)的應(yīng)用基本上可分為5個方面。

1.1 水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察

通過物探測試,可以查明一定的地質(zhì)單元的空間結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和狀態(tài)。如工程區(qū)覆蓋層探測、基巖風(fēng)化層探測、地質(zhì)構(gòu)造探測、軟弱夾層探測等。物探工作的先行,不僅對指導(dǎo)合理布置勘探工程、減少勘探工作量、加速地質(zhì)調(diào)查速度、降低勘探成本、提高地質(zhì)勘探質(zhì)量等作用,而且其成果已為很多工程實例所證實。

1.2 災(zāi)害及環(huán)境地質(zhì)調(diào)查

災(zāi)害及環(huán)境地質(zhì)調(diào)查包括:評價工程場區(qū)初始地震危險性的地震影響參數(shù)的測定;邊坡蠕變特性的監(jiān)測;滑坡體探測以及隧道、涵洞和地下洞室開挖的超前預(yù)報和監(jiān)測等。

1.3 考古研究與地下管線探測考古研究與地下管線探測包括:古文化遺址的研究與發(fā)掘,文物表面腐蝕程度評價以及古代人文活動規(guī)律的評定等;地下管線探測應(yīng)包括埋藏的通訊、電力電纜,各種金屬和非金屬管道的走向、埋深、位置等參數(shù)的確定。

1.4 工程質(zhì)量檢測

工程質(zhì)量檢測包括:查明施工基礎(chǔ)剝掘參數(shù),確定開挖界線;隧道洞室高壓噴漿質(zhì)量和襯砌厚度測定;檢測灌漿質(zhì)量;查明混凝土澆筑和樁基質(zhì)量等。

1.5 工程運行動態(tài)監(jiān)測

研究建筑物和水庫在施工及運行期間巖體的動態(tài)及隱患,測定大壩自振頻率和壩體的振動、位移以及諧振的可能;進行動力機械與沖擊荷載下振動測量以監(jiān)視壩體和其它水工建筑物的穩(wěn)定性。另外,還可以研究堤壩、庫岸的各種隱患,如堤壩裂縫、集中滲漏、管涌通道等。

2 工程效用

由于各種物探方法的應(yīng)用都依據(jù)一定的物理前提,且地質(zhì)、地球物理條件和邊界特征對測試成果具有較大的影響,使得這些方法技術(shù)存在著一定的條件性和局限性,加之大中型重點工程大多具有比較復(fù)雜的地質(zhì)和工程問題,所以采用單一的物探方法一般難以查明或解決有關(guān)地質(zhì)和工程問題,此時應(yīng)考慮綜合物探進行施測,以提高物探成果的地質(zhì)解釋精度和成果分析質(zhì)量,滿足工程勘察之需。如桃花寺抽水蓄能電站輸水洞線的物探工作中采用了地震折射、淺層反射和電測深法聯(lián)合探測下伏的強風(fēng)化白云巖層,查明了起伏形態(tài)和埋藏深度,取得了很好的應(yīng)用效果。

在南水北調(diào)中線工程引水線路的地球物理勘探中,也采用了多種物探技術(shù)方法聯(lián)合測試,從獲得的物探資料來看,其成果均滿足了水工設(shè)計、地質(zhì)勘察和任務(wù)書的技術(shù)要求。總之,作為物探技術(shù)人員應(yīng)在詳細分析已有勘察資料(區(qū)域性和地區(qū)性)的基礎(chǔ)上,經(jīng)過實地踏勘和現(xiàn)場方法試驗來選擇多種物探方法,以達到最佳的測試成果,從而發(fā)揮物探技術(shù)的先進作用。

3 認識

隨著許多新技術(shù)、新方法在生產(chǎn)實踐中顯示出強大的生命力而不斷的發(fā)展、完善,其應(yīng)用范圍也不斷拓寬。如地質(zhì)雷達技術(shù)、面波勘探技術(shù)、電阻率層析成像和地震(聲波)CT技術(shù)等都在工程實踐中取得了良好的應(yīng)用效果,發(fā)揮著愈來愈重要的作用,同時,常規(guī)物探方法的應(yīng)用范圍和數(shù)據(jù)處理技術(shù)也不斷進展,所取得的成功實例不勝枚舉。

然而,就某種物探技術(shù)方法的作用而言,應(yīng)視其解決具體地質(zhì)或工程問題的適宜性和效果進行評判,無論哪一種先進的物探技術(shù)方法,由于它們所測試的物性特征參數(shù)各異,往往也只是其它方法的補充和印證,而不是對常規(guī)物探方法的取代或覆蓋。許多常規(guī)的物探方法,如聯(lián)合剖面法、電測深法、地震折射法等,其作用和效果仍不可忽視。事實表明,采用綜合物探技術(shù)和綜合分析解釋,使各方法成果相互佐證,取長補短是提高物探資料解釋精度和可靠性的必由之路。

無論綜合物探或綜合勘探?jīng)Q不是多種方法和手段的任意羅列,也不是投入的方法和手段越多越好,而應(yīng)是最佳方法或手段的優(yōu)化組合,使其達到“技術(shù)可靠、經(jīng)濟合理”,達不到這一要求的地質(zhì)勘探和物探,決不能說是真正的綜合勘探和綜合物探。