劉亞文

(河南省地礦局第二地質(zhì)勘查院,河南許昌 461000)

試論地質(zhì)勘測(cè)中的綜合物探技術(shù)應(yīng)用

劉亞文

(河南省地礦局第二地質(zhì)勘查院,河南許昌 461000)

地質(zhì)勘測(cè)是礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)及地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防治理等的基礎(chǔ)工作。地質(zhì)勘測(cè)中相關(guān)技術(shù)的運(yùn)用直接關(guān)系到勘測(cè)的成果。物探技術(shù)是地質(zhì)勘測(cè)中非常重要的勘測(cè)技術(shù),將兩種以上的物探技術(shù)相結(jié)合,以有效的解決特定的地質(zhì)問(wèn)題,這便是地質(zhì)勘測(cè)中綜合物探技術(shù)的應(yīng)用。綜合物探技術(shù)不僅可以提高地質(zhì)勘測(cè)效果的準(zhǔn)確性,還可以有效的節(jié)省勘測(cè)成本,提高勘測(cè)效益。 本文在綜合物探技術(shù)在地質(zhì)勘測(cè)中應(yīng)用的必要性及原理進(jìn)行簡(jiǎn)單分析,明確常用的綜合物探技術(shù),并結(jié)合案例對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行探討。

地質(zhì)勘測(cè) 物探技術(shù) 應(yīng)用 分析

地質(zhì)勘測(cè)中的綜合物探技術(shù)將多種物探技術(shù)優(yōu)化組合,在礦產(chǎn)資源地質(zhì)勘測(cè)、工程地質(zhì)勘測(cè)、環(huán)境地質(zhì)勘測(cè)及地質(zhì)災(zāi)害勘測(cè)等方面得到了廣泛應(yīng)用,綜合物探技術(shù)的應(yīng)用不僅提高了地質(zhì)勘測(cè)的準(zhǔn)確性及效率,避免了單一物探技術(shù)的局限性,而且在一定程度上提高了勘測(cè)的經(jīng)濟(jì)效益,節(jié)省了資源及成本。在明確綜合物探技術(shù)的作用原理及常用技術(shù)的基礎(chǔ)上,對(duì)相關(guān)的應(yīng)用案例進(jìn)行探討,是進(jìn)一步了解綜合物探技術(shù),合理運(yùn)用這一技術(shù)的有效途徑。

1 地質(zhì)勘測(cè)中綜合物探技術(shù)應(yīng)用的必要性及原理分析

1.1 綜合物探技術(shù)應(yīng)用的必要性分析

隨著科技的發(fā)展,綜合物探技術(shù)已經(jīng)逐漸走向成熟,在地質(zhì)勘測(cè)方面的應(yīng)用也取得了良好的效果。在水文地質(zhì)勘測(cè)中可以根據(jù)水質(zhì)具有的導(dǎo)電特性及巖石具有的電磁場(chǎng)綜合進(jìn)行探測(cè);在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中,綜合物探技術(shù)可以對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行正確的判斷,從而對(duì)異常結(jié)構(gòu)的位置及巖層的斷層情況進(jìn)行確定;在工程地質(zhì)勘測(cè)中,可以對(duì)地質(zhì)進(jìn)行有效的勘測(cè),從而保障工程的施工安全及建筑質(zhì)量安全。在考古地質(zhì)勘測(cè)中,綜合物探技術(shù)可以通過(guò)幫助考古人員對(duì)文物的準(zhǔn)確位置進(jìn)行確定等等。因此,在地質(zhì)勘測(cè)中,綜合物探技術(shù)的運(yùn)用非常廣泛,不僅可以提高勘測(cè)工作的準(zhǔn)確性,而且可以提高勘測(cè)效率,降低工作強(qiáng)度,對(duì)我國(guó)地質(zhì)勘測(cè)工作具有非常重要的作用及意義。所以,在地質(zhì)勘測(cè)中綜合物探技術(shù)應(yīng)用是必然的,也是必要的。

1.2 綜合物探技術(shù)的原理分析

物探技術(shù)的作用原理是根據(jù)巖石之間的密度、電性、磁性及放射性等物理性質(zhì)差異,用不同的物探設(shè)備及物理方法,在地球物理的原理基礎(chǔ)之上,對(duì)區(qū)域地球物理場(chǎng)的變化進(jìn)行測(cè)量,從而充分了解這一區(qū)域的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生幾率等地質(zhì)狀況。由于單一物探技術(shù)作用具有一定的局限性,所以在地質(zhì)勘測(cè)中,常采用多種物探方法相結(jié)合進(jìn)行勘測(cè)的形式,這便是綜合物探技術(shù)。綜合物探技術(shù)是在電子信息技術(shù)高速發(fā)展的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,由于不同地質(zhì)結(jié)構(gòu)的物理特性不同,利用精密電子儀器對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行探測(cè),而后通過(guò)儀器反饋的數(shù)據(jù)及圖像,對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行定量的分析,有效判斷地質(zhì)結(jié)構(gòu)的嚴(yán)實(shí)密度及輻射,從而為地質(zhì)相關(guān)工作提供有價(jià)值的指導(dǎo)。

2 地質(zhì)勘測(cè)中的常用綜合物探技術(shù)分析

2.1 地震橫波反射勘測(cè)技術(shù)

地震橫波反射勘測(cè)技術(shù)是物探技術(shù)在地質(zhì)勘測(cè)中應(yīng)用的技術(shù)之一,基于橫波的頻率較低、速度較低及波長(zhǎng)較短的特點(diǎn),其對(duì)地層的分辨率比較高且不會(huì)受到地層含水的影響,所以在近地表地質(zhì)體勘測(cè)及地質(zhì)災(zāi)害勘測(cè)中被應(yīng)用較廣。橫波反射勘測(cè)技術(shù)的原理主要是利用不同的介質(zhì)之間的波阻抗差異,對(duì)地層內(nèi)的地質(zhì)體進(jìn)行探測(cè)。在橫波反射勘測(cè)中,由于近地表地層的介質(zhì)性質(zhì)變化及沉積差異較大,橫波的傳播速度變化相對(duì)較大,所以,要對(duì)表層的速度參數(shù)進(jìn)行有效的提取,并且要盡量保證參數(shù)的精度,以準(zhǔn)確的對(duì)發(fā)射資料進(jìn)行解釋。在橫波發(fā)射勘測(cè)中,一般會(huì)結(jié)合折射波勘測(cè)及橫波回折波等技術(shù),從而獲得更加精確的表層橫波速度資料。

2.2 地震映像技術(shù)

地震映像技術(shù)是在近些年發(fā)展起來(lái)的一種淺層地質(zhì)勘測(cè)綜合物探技術(shù),這一技術(shù)的施工方法及資料處理方法比較簡(jiǎn)單,不僅分辨率高,而且抗干擾能力較強(qiáng),在淺海、江、河、湖等水文地質(zhì)勘測(cè)中被應(yīng)用較廣,能夠有效的解決淺層地質(zhì)問(wèn)題。在這一技術(shù)的應(yīng)用中,要選擇最佳的偏移距,并通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)來(lái)確定折射波、直達(dá)波、聲波及面波等規(guī)則干擾波出現(xiàn)的范圍,最終取得最佳的接收效果。這一技術(shù)如果應(yīng)用于陸上地質(zhì)勘測(cè),則一般采用單道檢波器進(jìn)行接收,振動(dòng)源則一般用重錘對(duì)地面進(jìn)行敲擊。而在水上應(yīng)用這一技術(shù)時(shí),則需要震源船及水聽(tīng)器進(jìn)行激發(fā)和接收工作,并且要配備定位系統(tǒng)。

2.3 地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)

地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)也是物探技術(shù)中的一種,這一技術(shù)的分辨率高、速度快且對(duì)作業(yè)無(wú)損,而且相對(duì)探測(cè)深度范圍較大,一般在工程地質(zhì)勘測(cè)、地質(zhì)災(zāi)害勘測(cè)、高速公路質(zhì)量檢測(cè)等方面被廣泛應(yīng)用。其原理是通過(guò)高頻電磁波以寬頻帶短脈沖的形式由地面通過(guò)發(fā)射天線(xiàn)送入地下,并經(jīng)過(guò)底層反射返回地面,并由接收天線(xiàn)進(jìn)行接收。當(dāng)電磁波在介質(zhì)中傳播時(shí),其強(qiáng)度、路徑及波形都會(huì)隨著通過(guò)介質(zhì)的變化而發(fā)生形態(tài)變化,從而根據(jù)接收到的信息,進(jìn)行圖像處理及分析,以確定地質(zhì)結(jié)構(gòu)。這一技術(shù)在應(yīng)用中,獲取真實(shí)直觀(guān)的雷達(dá)圖像資料及數(shù)據(jù)采集是獲取有效信號(hào)并做出正確解釋的基礎(chǔ),因此要準(zhǔn)確的選擇測(cè)量參數(shù),以保障雷達(dá)圖像的清晰直觀(guān)。

2.4 電磁波層析成像技術(shù)

電磁波層析成像技術(shù)是利用透射電磁波的測(cè)量數(shù)據(jù),利用物理及數(shù)學(xué)關(guān)系對(duì)物體內(nèi)部物量分布進(jìn)行揭示,從而以圖像的形式對(duì)結(jié)果進(jìn)行表現(xiàn)。電磁波層析成像對(duì)特定工作頻率的發(fā)射及接收比較容易實(shí)現(xiàn),而且相對(duì)成本較低,因此對(duì)于精細(xì)構(gòu)造及電阻率差異較大的地質(zhì)體進(jìn)行勘測(cè)比較適宜。同時(shí),這一技術(shù)的分辨率較高,勘測(cè)結(jié)果的可靠性比較強(qiáng),因此在地殼淺部地質(zhì)構(gòu)造勘測(cè)中應(yīng)用廣泛,對(duì)于城市活斷層勘測(cè)具有較大的實(shí)用價(jià)值。

2.5 鉆孔彩色電視全孔壁成像技術(shù)

鉆孔彩色電視全孔壁成像技術(shù)是綜合物探技術(shù)中的一項(xiàng)新技術(shù)。這一技術(shù)能夠直接對(duì)鉆孔壁360°范圍圖像進(jìn)行直接觀(guān)察,將觀(guān)察者的視線(xiàn)延伸到鉆孔所達(dá)到的地下巖體及地質(zhì)體內(nèi)部,從而可以準(zhǔn)確的了解地下隱蔽工程的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。其關(guān)鍵的技術(shù)主要有干涉光斑消除、密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、360°孔壁成像實(shí)現(xiàn)及圖像處理軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)等等。

3 綜合物探技術(shù)的應(yīng)用及實(shí)例分析

綜合物探技術(shù)在地質(zhì)勘測(cè)中的應(yīng)用非常廣泛,水文地質(zhì)勘測(cè)、工程地質(zhì)勘測(cè)、地質(zhì)災(zāi)害勘測(cè)、考古地質(zhì)勘測(cè)等諸多地質(zhì)勘測(cè)中都會(huì)用到綜合物探技術(shù)。而綜合物探技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于地質(zhì)勘測(cè)中有效數(shù)據(jù)及信息的獲取具有非常重要的意義。下面就以工程地質(zhì)勘測(cè)中綜合物探技術(shù)應(yīng)用的案例進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析,以更加清晰的認(rèn)識(shí)綜合物探技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程及所發(fā)揮的作用。某一高速公路工程需要經(jīng)過(guò)一段地形較為復(fù)雜的山區(qū),這一區(qū)域的工程建設(shè)需要較多的橋梁隧道構(gòu)筑,因此,需要運(yùn)用綜合物探技術(shù)作為地質(zhì)勘測(cè)的重要手段。首先,在橋梁的構(gòu)筑中,由于橋梁區(qū)域的表層是耕地,有少許的基巖出露,且在初步勘測(cè)結(jié)果中顯示從上到下的覆層速度依次增大,可以應(yīng)用綜合物探技術(shù)。而后,根據(jù)地形條件進(jìn)行測(cè)點(diǎn)布置,進(jìn)而使用綜合物探技術(shù)獲取數(shù)據(jù)及圖像信息;其次,在隧道的構(gòu)筑中,通過(guò)初步勘測(cè),確定此地適合運(yùn)用綜合物探技術(shù)。而后進(jìn)行測(cè)點(diǎn)布置,期間充分考慮測(cè)點(diǎn)及鉆孔資料之間的對(duì)比,并保證多道瞬態(tài)面波與折射波能夠重合。進(jìn)而對(duì)測(cè)試參數(shù)進(jìn)行設(shè)置,并嚴(yán)格按操作步驟對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析處理,從而得到了綜合物探與鉆孔結(jié)果的對(duì)比關(guān)系圖,兩者的吻合效果比較好。而后進(jìn)行資料的解釋,以完成綜合物探在這一工程中的運(yùn)用。實(shí)踐證明,綜合物探技術(shù)的應(yīng)用提高了勘測(cè)工作的效率,并且在一定程度上節(jié)省了大量的勘測(cè)費(fèi)用。也為綜合物探相關(guān)技術(shù)的理論應(yīng)用成果做了比較權(quán)威的事例論證,展示了綜合物探技術(shù)的應(yīng)用效果。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文的分析,對(duì)地質(zhì)勘測(cè)中的綜合物探技術(shù)有了清晰的認(rèn)識(shí),明確了其在地質(zhì)勘測(cè)中應(yīng)用的必要性,對(duì)其作用原理及常用技術(shù)類(lèi)型簡(jiǎn)單的進(jìn)行了了解。并針對(duì)相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用案例進(jìn)行了探討。對(duì)進(jìn)一步了解綜合物探技術(shù)的應(yīng)用效果,發(fā)揮綜合物探技術(shù)在地質(zhì)勘測(cè)中的作用,有積極的指導(dǎo)意義。

[1]王華政.地質(zhì)勘測(cè)中的綜合物探技術(shù)應(yīng)用分析[J].建材與裝飾(中旬刊),2008年第3期.

[2]尹國(guó)良.綜合物探技術(shù)在地質(zhì)勘查中的分析應(yīng)用[J].四川建材,2008年第4期.

劉亞文(1961.10—),男,中專(zhuān),畢業(yè)于鄭州地質(zhì)學(xué)校,地球物理勘探專(zhuān)業(yè),主要從事物探找礦和物理勘探在地質(zhì)災(zāi)害中的應(yīng)用。