屈偉 魯明

摘 要：在工程地質(zhì)勘查的過(guò)程中，物探方法和鉆探方法各有長(zhǎng)短。為了保證勘察的效果，往往將鉆探手段和物探方法有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。本文重點(diǎn)介紹了三種（直流電阻率法、地質(zhì)雷達(dá)、地震波CT技術(shù)）工程物探方法的相關(guān)應(yīng)用問(wèn)題，旨在為工程地質(zhì)勘察工作者提供一些借鑒，幫助他們更好的落實(shí)工程地質(zhì)勘查工作。

關(guān)鍵詞：物探；鉆探；工程地質(zhì)；勘察；應(yīng)用

隨著時(shí)代的發(fā)展，科技發(fā)展的速度越來(lái)越快，我國(guó)的物探技術(shù)也發(fā)生了比較大的發(fā)展，在工程地質(zhì)上的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。物探技術(shù)最大的特點(diǎn)在于經(jīng)濟(jì)、快速、效果好，且不損傷探測(cè)對(duì)象，這些特點(diǎn)使得物探技術(shù)更符合社會(huì)的需求。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的不斷滲透，物探技術(shù)也不可避免的受到了一定的影響，物探技術(shù)的發(fā)展、創(chuàng)新使得它不斷朝著精度、廣度、準(zhǔn)確度的方向不斷的發(fā)展，而且已經(jīng)在諸多領(lǐng)域取得了較好的成績(jī)，并且越來(lái)越受到人們的關(guān)注。

1 直流電阻率法

在落實(shí)工程地質(zhì)勘察工作的時(shí)候，常常會(huì)遇到探測(cè)體埋深、規(guī)模不大的情況，這時(shí)如果用電法勘察，要求小點(diǎn)距、高密度數(shù)據(jù)采集，不僅會(huì)導(dǎo)致施工效率低，還會(huì)影響勘察的精度。在進(jìn)行地下巖土體勘察的時(shí)候，我們一般選用的是高密度電阻率法。利用高密度電阻率法進(jìn)行二維地電斷面測(cè)量的時(shí)候，不僅可以落實(shí)常規(guī)剖面檢測(cè)還可以進(jìn)行測(cè)深法的相關(guān)檢測(cè)內(nèi)容。在進(jìn)行導(dǎo)線科學(xué)、合理敷設(shè)之后，高密度電阻率法可以對(duì)數(shù)百個(gè)乃至數(shù)千個(gè)記錄點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行觀測(cè)，不僅工作效率高，還可以獲得非常巨大的信息。此外，自動(dòng)采集系統(tǒng)在完成了信息的系統(tǒng)采集之后，還可以利用相關(guān)的處理軟件對(duì)信息資料進(jìn)行實(shí)時(shí)的處理，并根據(jù)需要將之繪制、打印成各種成果圖件，智能化程度高，在對(duì)地下目的物的探測(cè)過(guò)程中極具優(yōu)勢(shì)。高密度電法野外工作的裝置形式非常多，且總電極數(shù)與點(diǎn)距可根據(jù)場(chǎng)地與勘察深度進(jìn)行隨意的選擇，一般情況下，固定斷面掃描測(cè)量，其視電阻率斷面為一梯型剖面；變斷面連續(xù)滾動(dòng)掃描測(cè)量其視電阻率斷面為一平行四邊形剖面。邊界單元法、有限單元法、目標(biāo)相關(guān)算法是高密度電阻率法資料反演分析方法中最常見(jiàn)的三種方法，三種方法各有各的特色，在進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，需要根據(jù)沿巖土層的具體情況進(jìn)行選擇。高密度電法勘探是電法勘探野外數(shù)據(jù)采集工作上一個(gè)質(zhì)的飛躍，不僅豐富了可用資料，還使得電法勘探更具智能化，使勘探數(shù)據(jù)的質(zhì)量得到了保證。下面例舉高密度電阻率法測(cè)量石灰?guī)r基巖面的實(shí)例，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)的工作人員提供借鑒：某工程地質(zhì)勘察共簏工鉆孔四個(gè)，其地層自上而下為砂卵石層、含礫粘土層和二疊系灰?guī)r。對(duì)其中各孔內(nèi)砂卵石層進(jìn)行分析，可知厚度變化不大，但是灰?guī)r巖面的起伏卻非常的明顯，左側(cè)最淺的鉆孔僅僅只有7m，厚度往右依次增加，對(duì)右側(cè)鉆孔，孔深50m左右時(shí)仍沒(méi)有看到基巖，且鉆孔中灰?guī)r巖芯完整，未見(jiàn)溶蝕、溶洞現(xiàn)象。隨后再進(jìn)行橋樁超前孔施工時(shí)，發(fā)現(xiàn)人巖面差距較大，且出現(xiàn)較大的溶洞；基礎(chǔ)處水平相距大于2m，人巖面相差10m左右。為了更全面的了解該地地下的基巖面情況，我們采用了高密度電法測(cè)量，在電距兩米左右的地方布設(shè)四條測(cè)線，再結(jié)合已有鉆探資料的基礎(chǔ)上選取科學(xué)的測(cè)量參數(shù)，校正深度，獲得成果圖件。通過(guò)成果圖件，我們可以看到灰?guī)r視電阻率在 280t'l·m 左右 ，灰?guī)r層面起伏分布，溶洞反應(yīng)明顯，整體呈左高右深趨勢(shì)，基巖面約 60m 深，與鉆孔實(shí)際情況基本吻合。

2 地質(zhì)雷達(dá)

地質(zhì)雷達(dá)最大的優(yōu)點(diǎn)在于輕便、抗干擾性強(qiáng)、分辨率高，基于以上，地址雷達(dá)這種物探方法被廣泛的應(yīng)用于地質(zhì)勘探、公路質(zhì)檢、考古發(fā)掘的過(guò)程中。天線的中心頻率、天線的距離、偶極方向、地下介質(zhì)、電磁波在介質(zhì)中的傳播速度、巖土層的物理性質(zhì)等都會(huì)對(duì)地質(zhì)雷達(dá)的探測(cè)深度產(chǎn)生影響?，F(xiàn)階段，雙天線地質(zhì)雷達(dá)的觀測(cè)方式主要有兩種：剖面法和寬角法。 剖面法最大的特點(diǎn)在于可以精確的反應(yīng)正對(duì)側(cè)線下方的物體的變化，因?yàn)檫@種測(cè)量方法是利用發(fā)射天線、接收天線以固定間隔沿側(cè)線同步移動(dòng)，每移動(dòng)一步記錄一個(gè)數(shù)值的方式進(jìn)行地質(zhì)測(cè)量，因此整條測(cè)量的記錄所反映的就是地下探測(cè)的實(shí)際剖面圖象。寬角法觀測(cè)與剖面法不同，雖然測(cè)量的過(guò)程中也涉及兩根天線，但是一根天線固定，只通過(guò)一根天線的移動(dòng)記錄地下不同層面反射波的雙程走時(shí)，進(jìn)而求得地下電磁波在地下介質(zhì)中的傳播速度和地下介質(zhì)的電性參數(shù)。 地下雷達(dá)的資料處理可以應(yīng)用數(shù)字濾波、偏移繞射處理、多次疊加等技術(shù)手段，一般情況下都具有專門(mén)的處理軟件。以下例舉地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)溶洞的實(shí)例：某地分道路及地面出現(xiàn)了裂紋和下陷的情況，根據(jù)相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)，懷疑地下有溶洞等物體，需進(jìn)行勘探。但是因?yàn)椴恢叵挛矬w的具體位置和形狀，如果純粹利用鉆探方法盲目地進(jìn)行勘探，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且還可能勞而無(wú)功，拖延處理。因此，我們采用LTD-3 型地質(zhì)雷達(dá)配以 100MHz 天線進(jìn)行探測(cè)，通過(guò)強(qiáng)反射軸和典型的雙曲線特征確定地下物體的位置和深度，最后利用鉆探的方法證明了溶洞的具體位置和大小，并對(duì)之進(jìn)行了灌漿處理，既節(jié)省了時(shí)間和精力，更出色的完成了勘查任務(wù)。

3 地震波 CT 技術(shù)

1、地震波 CT 技術(shù)原理

地震波 CT 技術(shù)利用來(lái)自不同方向的地震波走時(shí)來(lái)探測(cè)對(duì)象內(nèi)部速度結(jié)構(gòu)的成像技術(shù)。其工作的原理是在不同的地質(zhì)條件下采用恰當(dāng)?shù)募ぐl(fā)和接收點(diǎn)的排列接收地震波，再利用波動(dòng)走時(shí)對(duì)各個(gè)單元的彈性波速進(jìn)行反演，繼而確定被探測(cè)地的波速分布圖象，完成地質(zhì)的有效勘探。

2、地震波CT技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用

地震波 CT 技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種地球物理方法，早在上個(gè)世紀(jì)石油勘探的過(guò)程中就已經(jīng)獲得了非常好的地質(zhì)效果。然而由于客觀技術(shù)的限制，一直未被有效的推廣，然而隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用到了地質(zhì)勘探工作的范疇之內(nèi)，并也已經(jīng)取得了非常顯著的效果，例如，在對(duì)長(zhǎng)江三峽永久船閘高邊坡卸荷影響的探測(cè)中，地震 波CT技術(shù)就幫助人們成功地調(diào)查了相關(guān)的地質(zhì)情況，為地質(zhì)概化模型分析、邊坡穩(wěn)定性分析等首次提供了完整的力學(xué)參數(shù) “體 ”數(shù)據(jù)。再例如，地震波 CT 成像技術(shù)應(yīng)用于深圳羅屋田水庫(kù)滲漏勘察，也幫助人們確定了主要滲漏通道與滲漏點(diǎn)位置。由此可見(jiàn)，地震波CT技術(shù)分辨率非常高，不僅能夠?qū)r溶和巖體破碎進(jìn)行確定。還能對(duì)巖體的穩(wěn)定性進(jìn)行細(xì)致全面的評(píng)價(jià)，找尋出地質(zhì)異常的空間位置，進(jìn)而為巖體分區(qū)及波速成像開(kāi)拓新的途徑。

3、地震波 CT 技術(shù)的前景

由于 CT 所用儀器為淺層地震儀，所以涵蓋了淺層地震儀所有的優(yōu)點(diǎn)，但凡是地質(zhì)鉆探能達(dá)到的場(chǎng)地，CT 均可以在不受文化層和地表障礙物影響的情況下進(jìn)行有效的剖面測(cè)試。值得一提的是，CT 探測(cè)深度受電纜線長(zhǎng)度和井深的約束，只有確保了電纜線長(zhǎng)度和井深，才能保證剖面的深度足夠。CT技術(shù)不僅成圖效果好，而且勘探結(jié)果直觀，是非常值得大力推廣的新技術(shù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

因?yàn)榈刭|(zhì)、物理?xiàng)l件、邊界特征等會(huì)對(duì)物探測(cè)試產(chǎn)生較大的影響，而物探的相關(guān)方法在應(yīng)用的時(shí)候需要一定的物理?xiàng)l件作為依據(jù)，這就使得很多的方法、技術(shù)在使用的時(shí)候存在條件性、局限性，又因?yàn)榇笮凸こ掏鶢砍吨鴱?fù)雜的地質(zhì)、工程問(wèn)題，所以單一的物探方法很難科學(xué)的查明、解決相關(guān)的地質(zhì)工程問(wèn)題。基于以上，在進(jìn)行地質(zhì)勘探的時(shí)候，需要全面的考慮，用綜合物探的方式進(jìn)行地質(zhì)勘探，以保證物探成果的精細(xì)度、科學(xué)度、合理度，繼而保證滿足工程勘察的根本需要。

參考文獻(xiàn)

[1]程耀榮.物探與鉆探在工程地質(zhì)勘察中的具體應(yīng)用[J].河南科技，2013（02）.

[2]鐘小飛，張鵬.物探方法和鉆探方法相結(jié)合在工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用[J].江西建材，2013（12）.

[3]陳寶柱.物探方法和鉆探方法相結(jié)合在工程地質(zhì)勘察中的運(yùn)用[J].黑龍江科技信息，2014（10）.