河南省地礦局第二地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院

摘要：本文主要是以物探技術(shù)在工程地質(zhì)勘查中的應(yīng)用為研究對(duì)象，之后通過(guò)物探勘查的概述、常用的物探勘查方法以及物探技術(shù)在工程地質(zhì)勘查中的應(yīng)用三個(gè)方面對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行進(jìn)一步的探討和分析。

關(guān)鍵詞：物探勘察；優(yōu)勢(shì)；發(fā)展；存在問(wèn)題；物探方法；應(yīng)用

在勘探市場(chǎng)的導(dǎo)向下，物探技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新，物探技術(shù)是一項(xiàng)極為復(fù)雜的地質(zhì)勘查工作，其研究對(duì)象是客觀的地質(zhì)體，具有較強(qiáng)的探索性，由于物探技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，被廣泛運(yùn)用到地質(zhì)資源勘查工作中，也取得了一定的成果，提高了勘查速度，使勘查質(zhì)量也得到了保證，生產(chǎn)力也有了大幅度的提高，在地質(zhì)勘查中體現(xiàn)了其重要的價(jià)值，也使地質(zhì)勘查邁向了現(xiàn)代化水平。

一、物探勘查的概述

1.物探勘查技術(shù)優(yōu)勢(shì)。在勘查一個(gè)未知地質(zhì)區(qū)域中，物探勘查技術(shù)有很多比較明顯的優(yōu)勢(shì)，其中主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：

第一，可以大大的減少工作量，進(jìn)一步的節(jié)約成本。為了了解某水域的地層變化狀況，物探方法的應(yīng)用不但可以減少鉆探的工作量，還可以間接的節(jié)約了成本。

第二，物探方法的應(yīng)用在探索地層基巖面起伏狀況方面表現(xiàn)了極強(qiáng)的精準(zhǔn)性，基巖面是比較復(fù)雜的，物探方法使工作人員能更準(zhǔn)確的布置鉆孔，從而也減少了鉆孔的使用量。

第三，在較為復(fù)雜的巖溶發(fā)育區(qū)，要實(shí)行物探和鉆探相結(jié)合的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)此地質(zhì)情況的掌握，首先了解巖溶的分布情況需采用物探方法，根據(jù)物探的結(jié)果開(kāi)展合理的鉆探布置。

第四，確定地下人工設(shè)施規(guī)模大小，合理投入鉆探工作量。對(duì)于人工設(shè)施的地下賦存情況，通過(guò)物探方法可以準(zhǔn)確判斷，從而合理投入鉆探工作量，節(jié)約成本。

2.物探技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。物探技術(shù)的理論依據(jù)是地球物理學(xué)，研究的是地質(zhì)問(wèn)題，物探技術(shù)是科技發(fā)展的產(chǎn)物，是目前地質(zhì)勘探的重要標(biāo)志之一，代表現(xiàn)代化的勘查水平，隨著人們對(duì)物探技術(shù)的不斷了解和重視，加上多方面科技的不斷發(fā)展，物探技術(shù)勢(shì)必會(huì)不斷改進(jìn)、完善和創(chuàng)新，當(dāng)今物探技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、自動(dòng)化和智能化。

3.物探技術(shù)值得注意的問(wèn)題。在地質(zhì)勘查中，物探技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中會(huì)存在一些問(wèn)題，其中主要表現(xiàn)在下面兩個(gè)方面的內(nèi)容：

第一，物探方法的合理運(yùn)用。其中一方面，物探方法比較注重物性前提和場(chǎng)地條件，所以想選擇物探方法時(shí)不能忽略其針對(duì)性；另一方面，物探方法的使用會(huì)耗費(fèi)一定的成本，考慮選用此方法的同時(shí)一定還要對(duì)成本的問(wèn)題做出充分的考慮。

第二，物探方法的多解性。這里需要很多種不同勘探的方法來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證，或者進(jìn)行相互的驗(yàn)證。

二、常用的物探勘查方法

經(jīng)過(guò)多年來(lái)的地質(zhì)勘查經(jīng)驗(yàn)，實(shí)際工作中主要考慮兩方面的內(nèi)容：一個(gè)方面是鉆探成果，另一個(gè)方面是磁異常成果資料。地質(zhì)勘查過(guò)程中存在地球物理異常的情況，造成這種異常的原因主要是地下地質(zhì)構(gòu)造和地質(zhì)體的物性差異，任何技術(shù)都存在一定的局限性，所以沒(méi)有一種方法是完美的，單單靠一種方法進(jìn)行地質(zhì)勘查也是存在很高風(fēng)險(xiǎn)的，采用多種勘查技術(shù)的綜合勘查手法是比較合理的。常用的勘查手法有重力、放射性、電法、地震、電磁波、磁法和地質(zhì)雷達(dá)等。

1.甚低頻電磁法。甚低頻電磁法首先要尋找場(chǎng)源，如廣播電臺(tái)發(fā)射的電磁波或甚低頻率，然后對(duì)其電磁場(chǎng)在地表、空中或地下的空間分布進(jìn)行測(cè)量，電性局部異常可以從淺層地質(zhì)體中獲得。

2.淺層地震技術(shù)。淺層地震技術(shù)研究的是地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)和相關(guān)的巖性信息，原理是通過(guò)人工激發(fā)的彈性波在巖石中的傳播來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

3.地震層析成像。地震層析成像的理論依據(jù)來(lái)自于醫(yī)學(xué) X 射線和CT，地震波數(shù)據(jù)起到輔助作用，這些數(shù)據(jù)可以反演地下結(jié)構(gòu)的物性屬性，然后一層一層的進(jìn)行剖析，根據(jù)剖析結(jié)果繪制其圖像。

4.瞬變電磁法。電磁測(cè)深法包括瞬變電磁法。瞬變電磁法多用于高導(dǎo)電性的較大礦體，而且效果顯著，其理論基礎(chǔ)是電磁感應(yīng)，研究探測(cè)目標(biāo)物感生出的渦流場(chǎng)在其周?chē)臻g形成的二次電磁場(chǎng)隨時(shí)間變化的響應(yīng)特征，由此目標(biāo)物的空間形態(tài)可以推斷出來(lái)，完成探測(cè)。

5.大地電磁測(cè)深。大地電磁測(cè)深是一種被動(dòng)場(chǎng)源電磁測(cè)深法，其場(chǎng)源多選擇天然交變電磁場(chǎng)，地表可以觀測(cè)到的電、磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化是由被動(dòng)場(chǎng)源引起的，目的是對(duì)地下巖（礦）石電性及分布特征進(jìn)行研究。

三、物探技術(shù)在工程地質(zhì)勘查中的應(yīng)用

1.探地雷達(dá)的應(yīng)用。通過(guò)發(fā)射天線發(fā)射以寬頻帶脈沖形式的高頻電磁波，經(jīng)目標(biāo)體反射或透射，接收天線將其接收。在介質(zhì)中傳播的高頻電磁波，其通過(guò)不同的介質(zhì)電性質(zhì)及集合形態(tài)，其電磁場(chǎng)強(qiáng)度、路徑和波形也將不同，以此為依據(jù)采集時(shí)域波形，然后進(jìn)行處理，最后進(jìn)行分析，從而對(duì)地下界面或目標(biāo)體的空間位置或結(jié)構(gòu)狀態(tài)可以準(zhǔn)確把握。

地質(zhì)雷達(dá)可以運(yùn)用在很多種環(huán)境當(dāng)中，它也有很多的優(yōu)點(diǎn)，主要包括異常簡(jiǎn)單的操作、較高的分辨率、無(wú)損、較強(qiáng)的抗干擾能力。只要地下管線目標(biāo)與周?chē)橘|(zhì)之間存在足夠的物性差異就能被探地雷達(dá)發(fā)現(xiàn)，也因此被廣泛應(yīng)用。

以某場(chǎng)地的地下管線為例進(jìn)行探測(cè)，目的是對(duì)該處地下管線的具體位置和走向進(jìn)行確定。用探地雷達(dá)勘查的結(jié)果與實(shí)際挖開(kāi)的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，分析典型的雷達(dá)測(cè)線平面異常特征。得出應(yīng)用探地雷達(dá)的前提，即目標(biāo)管線體與周?chē)橘|(zhì)的介電常數(shù)和電磁波傳播的波速存在明顯差異。

2.電磁波的應(yīng)用。地下界面上下介質(zhì)的物性差異通過(guò)電磁波在介質(zhì)中傳播特性反映出來(lái)，物性差異、反射波、振幅三者成正比，即差異越小，反射波越弱，振幅越??；反射波振幅方向由上下介質(zhì)中波速大小決定，反射系數(shù)為負(fù)的情況下，電波從波速大的介質(zhì)進(jìn)入到波速小的介質(zhì)，反射系數(shù)為正的情況則與之相反。

某一矩形場(chǎng)地，地下光纜、地下電纜、排水管線和熱力管線等遍布地下，在東西向和南北向分別進(jìn)行地下管線的雷達(dá)探測(cè)掃描，根據(jù)探測(cè)結(jié)果繪制波形測(cè)線剖面圖，對(duì)可能有地下管線的位置進(jìn)行了標(biāo)記。從剖面圖上可以很明顯的看到在縱向深度為3米、水平距為11米的地方，出現(xiàn)了一個(gè)相對(duì)比較大的弧度拱形異常，而且電纜和光纜井都在剖面的附近，由此可以充分的判斷出此地有地下電纜、光纜管溝。較小弧度的拱形異常出現(xiàn)在縱向深度為1米、水平距為8米處，在此處進(jìn)行挖掘，發(fā)現(xiàn)是下水管。

地下目標(biāo)管線存在內(nèi)外各兩層的四層介質(zhì)界面，本文以上層內(nèi)界面為例：

就非金屬管線內(nèi)上界面而言，其反射波振幅較大，其內(nèi)介質(zhì)不同時(shí)，反射系數(shù)和發(fā)射波也不同，如果水是其內(nèi)介質(zhì)，那么反射系數(shù)為負(fù)，反射波為反向；如果氣體為其內(nèi)介質(zhì)，則與之相反。金屬內(nèi)波速近似為零的金屬管線，反射波為反向，反射振幅非常強(qiáng)，管線的外層界面比其它層面的反射信號(hào)更強(qiáng)。

3.高密度電法。高密度電法優(yōu)勢(shì)明顯，如采集的數(shù)據(jù)有較高的精度，較強(qiáng)的抗干擾能力等，這些使此方法獲得的地質(zhì)信息更全面更多樣化，因此此方法也被廣泛應(yīng)用到其他領(lǐng)域。高密度電法屬于陣列勘探方法，這種方法結(jié)合了電測(cè)深和電剖面，觀測(cè)裝置中觀測(cè)點(diǎn)的設(shè)置也較為用心，觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置密度較高，不同的工程需采用不同的排列方式進(jìn)行勘探，從而劃分了不同巖土層的界面。高密度電法通過(guò)在實(shí)際中的應(yīng)用得到了驗(yàn)證，在灰?guī)r地區(qū)進(jìn)行溶洞、破碎帶的勘查可以運(yùn)用此方法。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，地質(zhì)勘查工作其實(shí)是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，單一的勘查方法都存在一定的局限性，綜合勘查是較為合理的勘查方法，重力、放射性、電法、地震、電磁波、磁法和地質(zhì)雷達(dá)等多種方法的使用，起到互補(bǔ)的作用，從而降低勘查風(fēng)險(xiǎn)，通過(guò)不斷的驗(yàn)證，不同的地質(zhì)結(jié)構(gòu)選擇相應(yīng)的物探方法，從而使采集到的地質(zhì)信息更精準(zhǔn)，科學(xué)合理的布置鉆探工作量，節(jié)約成本，不斷提高地質(zhì)勘查現(xiàn)代化水平。

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