尹辰

（湖南省煤田地質(zhì)局第三勘探隊(duì) 湖南永州 425000）

淺析水工環(huán)地質(zhì)勘測工作中的技術(shù)應(yīng)用

尹辰

（湖南省煤田地質(zhì)局第三勘探隊(duì) 湖南永州 425000）

當(dāng)前的勘測技術(shù)已經(jīng)有了突飛猛進(jìn)的進(jìn)步，在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，勘測技術(shù)對(duì)于我國的地質(zhì)勘探工作而言，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用和積極的影響。本文針對(duì)水工環(huán)地質(zhì)勘測工作中，相關(guān)勘測技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了探討，以供參考。

水工環(huán)；地質(zhì)勘測；技術(shù)

1 引言

水工環(huán)地質(zhì)是一個(gè)新形式的概念，為勘測工作提供更多的便利之處。例如能夠在不影響環(huán)境的前提下保證勘測結(jié)果，綜合治理的過程中得到理想的效果等。但是仍然不能忽視這一技術(shù)在勘測+過程中帶來的不利因素，如果不及時(shí)得到處理，會(huì)在一定程度上造成資源的浪費(fèi)，不利于地質(zhì)勘探工作的開展。

2 水工環(huán)地質(zhì)的概念

水工環(huán)地質(zhì)，即是指水文地質(zhì)和工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)這三者的簡稱，這一地質(zhì)工作一般在發(fā)達(dá)地區(qū)應(yīng)用能更現(xiàn)實(shí)出它的主要性，為了想熟悉地質(zhì)勘探工作中的技術(shù)，首先應(yīng)該對(duì)水工環(huán)地質(zhì)這一概念進(jìn)行一定的了解。水工環(huán)地質(zhì)中包含了不同的三種地質(zhì)：①工程；②水文；③環(huán)境，根據(jù)勘測工作的需要，勘測人員要對(duì)不同的環(huán)境進(jìn)行了勘測，其中包含自然地質(zhì)環(huán)境、地下水資源環(huán)境以及工程建設(shè)環(huán)境，通過對(duì)這三方面進(jìn)行詳盡的評(píng)估，能夠有效的促進(jìn)地質(zhì)勘探工作的順利開展。由此可見，水工環(huán)地質(zhì)與人們的生活具有密不可分的關(guān)系，是影響人們生活環(huán)境的重要影響因素。當(dāng)前，我國正在走一條可出續(xù)發(fā)展的道路，運(yùn)用水工環(huán)地質(zhì)為原理的技術(shù)進(jìn)行勘測具有顯著的效果。因此，我們要不斷提高勘測的技術(shù)，為促進(jìn)地質(zhì)勘測工作的進(jìn)一步發(fā)展提供理論上的幫助。

近年來，通過相關(guān)部門提供的詳細(xì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，水工環(huán)地質(zhì)勘查工作的一體化模式不僅提升了勘查技術(shù)的多樣性，同時(shí)也充分地應(yīng)用到社會(huì)資源，逐漸實(shí)現(xiàn)范圍廣、技術(shù)精、效益強(qiáng)的態(tài)勢。

3 水工環(huán)地質(zhì)勘測技術(shù)的應(yīng)用

現(xiàn)在我國多個(gè)領(lǐng)域都已經(jīng)涉及到水工環(huán)地質(zhì)的工作內(nèi)容，并在多個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)開始應(yīng)用，現(xiàn)就水工環(huán)地質(zhì)的勘測技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)分析。

3.1 GPS技術(shù)原理

應(yīng)用GPS定位系統(tǒng)已經(jīng)是很普遍的現(xiàn)象，其主要的原理是通過無線電信臺(tái)進(jìn)行的，并將其從地面轉(zhuǎn)移到衛(wèi)星上，從而形成一個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和地位系統(tǒng)，然后再通過無線電的測距交會(huì)原理實(shí)際的應(yīng)用，將3個(gè)以上的已知地面點(diǎn)位通過定位系統(tǒng)得出衛(wèi)星的交會(huì)位置，然后再利用3個(gè)以上已知的衛(wèi)星空間交會(huì)出未知的地面點(diǎn)位置。這時(shí)用戶就可以通過GPS去接受3個(gè)以上同時(shí)發(fā)生的GPS信號(hào)位置，然后再去測量出這3個(gè)衛(wèi)星到測站點(diǎn)之間的距離，同時(shí)還能核算出這一時(shí)刻的GPS窄間坐標(biāo)，測站點(diǎn)位置也會(huì)通過交會(huì)法來解算出來。如果將一個(gè)GPS接收機(jī)安置在基準(zhǔn)站上，就可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)觀測GPS衛(wèi)星的情況，還能通過無線電的傳輸設(shè)備將觀測所得的數(shù)據(jù)發(fā)送到觀測站。如圖1所示，為GPS技術(shù)應(yīng)用于水工環(huán)地質(zhì)勘察工作的全過程。

圖1 水工環(huán)地質(zhì)勘察中的GPS技術(shù)

3.2 GPR技術(shù)

GPR技術(shù)能夠?yàn)樗きh(huán)地質(zhì)勘察工作提供短距離的工程探測數(shù)據(jù)，且生成的畫面具有高精確性和高分辨率的特點(diǎn)，又稱地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)或探地技術(shù)。該技術(shù)的工作原理：①地面需要發(fā)射天線，將電磁波發(fā)射到地下。②當(dāng)電磁波到達(dá)勘察目標(biāo)后會(huì)立即發(fā)生反射回到地面的天線上。③相關(guān)人員要將接收到的電磁波進(jìn)行頻率以及振幅方面的分析，并做出相應(yīng)的判斷。由于水工環(huán)地質(zhì)勘查技術(shù)中的GPR技術(shù)自身具有很高的分辨率且操作更為便捷，能夠?yàn)楣こ添?xiàng)目的勘察實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理的自動(dòng)化。這對(duì)于查找地質(zhì)環(huán)境中的破碎帶、隱伏斷層、基巖覆蓋層厚度、基巖覆蓋層起伏狀況以及和考古調(diào)查等研究，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。

3.3 RS技術(shù)

RS技術(shù)，是結(jié)合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)共同應(yīng)用的數(shù)字遙感技術(shù)，適用于水工環(huán)地質(zhì)勘察工作中，對(duì)于自然災(zāi)害的防范。RS技術(shù)的應(yīng)用歷程從單一的波段探測階段發(fā)展到多元的遙感探測階段，是通過分析建和立多元遙感模型來實(shí)現(xiàn)的。具體來說，該技術(shù)制作并完善了水工環(huán)地質(zhì)勘察工作生成詳細(xì)圖形的過程?；趯?duì)遙感圖像光譜分辨率和空間方面的研究成果，RS技術(shù)的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大到城市園林建設(shè)、環(huán)境保護(hù)探測以及其他方面等，從而使水工環(huán)勘察工作得到了進(jìn)一步的完善。

3.4 RTK技術(shù)

RTK技術(shù)的工作原理是使用幾臺(tái)數(shù)量不固定的接收機(jī)，其中一臺(tái)放置于基準(zhǔn)站，另外的接收機(jī)放置于流動(dòng)站，基準(zhǔn)站和流動(dòng)站的所有接收機(jī)接收同一臺(tái)GPS、在相同時(shí)間發(fā)送的無線信號(hào)?；鶞?zhǔn)站將所獲得的無線信號(hào)數(shù)值與已知位置進(jìn)行比較后所得的數(shù)值成為GPS差分值，然后基準(zhǔn)站將GPS差分值通過無線信號(hào)發(fā)送給流動(dòng)站，從而得到流動(dòng)站實(shí)時(shí)位置。RTK技術(shù)在GPS技術(shù)單點(diǎn)采集數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，做到了連續(xù)采集，在技術(shù)性方面優(yōu)于GPS技術(shù)。

需要注意的是，為了確保基準(zhǔn)站、流動(dòng)站上的接收機(jī)，能夠同時(shí)接收到衛(wèi)星定位系統(tǒng)所發(fā)送的電信號(hào)，需要將基準(zhǔn)站所接收到的信息數(shù)據(jù)，與已知位置信息數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以此來獲得全球定位系統(tǒng)的查分修正值。最后還要將得到的修正值通過無線電數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)等設(shè)施傳遞到流動(dòng)站中。

3.5 TEM技術(shù)

TEM技術(shù)，又被稱為瞬變電磁技術(shù)，是國內(nèi)一種新型水工環(huán)地質(zhì)探測技術(shù)。該技術(shù)最早是應(yīng)用于航空物方面的探測，然而，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，TEM技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用到了與地質(zhì)環(huán)境勘測相關(guān)的領(lǐng)域。其具體的工作原理是：利用電磁設(shè)備的回線原理，將脈沖電磁波傳送至地下。在此過程中，需要對(duì)二次渦流場變化進(jìn)行觀測，并通過二次渦流場變化的實(shí)際來分析地下事物的狀態(tài)。如果在觀測的過程中，發(fā)現(xiàn)了無規(guī)律渦流場或者是二次渦流場的存在，就可以確定TEM技術(shù)所探測區(qū)域的非均勻地質(zhì)體帶電。當(dāng)前階段TEM技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用方法主要有兩種，分別是電偶源法和垂直磁偶源法，其中垂直磁偶源法的應(yīng)為范圍更廣，這是該技術(shù)方法在進(jìn)行具體探測的過程中，不會(huì)受到外界地質(zhì)條件影響的原因。

4 水工環(huán)地質(zhì)勘測及其技術(shù)應(yīng)用分析

4.1 初測和技術(shù)階段

在該階段，地質(zhì)勘測技術(shù)的應(yīng)用更加容易受到實(shí)際地質(zhì)條件的影響。在地質(zhì)勘查工作的前期，準(zhǔn)備工作還不到位?，F(xiàn)如今所應(yīng)用的鉆探工作以及山地工作還沒有全面落實(shí)，工作的展開程度還沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的水平。

該階段所引用的技術(shù)包括：①高電阻：巖層的致密：②低電阻：巖層分布范圍的疏松；③磁法：由于中性巖石、酸性巖石、基性火成巖和變質(zhì)巖都是強(qiáng)磁巖石，而沉積巖呈弱磁性狀態(tài)，因此。強(qiáng)磁巖石和若磁巖石地質(zhì)勘測可應(yīng)用磁性勘測技術(shù)：④自然電位：炭質(zhì)、黃鐵礦含量、地下水較為豐富的巖石分布范圍，以地下水滲透活動(dòng)地區(qū)分布范圍的圈定。

4.2 初步設(shè)計(jì)階段

在進(jìn)行初步設(shè)計(jì)的過程中，主要應(yīng)用到的勘探技術(shù)為電法、綜合測井等技術(shù)，這些技術(shù)的運(yùn)用主要是為了更好的測量出地質(zhì)的實(shí)際情況，為地質(zhì)圖的制定提供必要的依據(jù)。因此，必須注意加強(qiáng)對(duì)于勘測技術(shù)的合理運(yùn)用。

對(duì)地下水的流速進(jìn)行測量時(shí)，鉆孔法的效果顯著，主要選擇在較為平坦的區(qū)域進(jìn)行鉆孔處理，以獲取相應(yīng)的水文數(shù)據(jù)，為制定地下水的流速以及流向提供了必要的依據(jù)。同時(shí)，滑坡以及基巖裂縫的勘探過程中，通過不同的探測技術(shù)，可以有效的確定基巖性質(zhì)以及滑坡方向。

4.3 技術(shù)設(shè)計(jì)階段

在初步設(shè)計(jì)完成之后，水工環(huán)的地質(zhì)勘測工作即可進(jìn)入技術(shù)設(shè)計(jì)階段。在該階段中，通常采用的勘測方法包括地震勘測法與井法，具體的勘測內(nèi)容則包括以下方面：①巖性分層與對(duì)比。在制作巖性柱狀圖時(shí)，需要運(yùn)用測井法，該方法的精度要高于鉆探技術(shù)；還可以使用電阻測井、自然電位、放射性勘測等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)于不采巖心的鉆探效果；在校準(zhǔn)并補(bǔ)充地質(zhì)柱狀圖中存在的問題時(shí)，可以采用放射性、電阻測井、自然電位勘測技術(shù)等，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于巖心低獲取率的勘測；而對(duì)于巖層傾角、傾向等方面的檢測，則通常采用的是電阻測井法；②鉆孔勘測。井孔變化測量需要測定井孔直徑、傾角、方向，測量使用具備測井功能的測量儀器；鉆孔含水層電阻較低，容易產(chǎn)生過濾電測，所以位置和厚度勘測需要使用溫度或電阻測井法；溶洞漏水口使用電阻測井、自然電位、溫度測井方法；③地下管道。腐蝕地段受到管道腐蝕影響，自然電位發(fā)生異常，需要利用自然電位法查明地下管道情況，方便后期維護(hù)。

5 結(jié)語

由此可見，如果能夠在水工環(huán)地質(zhì)勘測中合理應(yīng)用GPS、RTK等技術(shù)，不僅可以大大縮短勘測時(shí)間，還可以有效提高勘測質(zhì)量。在水工環(huán)地質(zhì)勘測中，其應(yīng)用價(jià)值得到了有效的凸顯，在提高測量工作效率的同時(shí)，使得相應(yīng)的測量工序得到了精簡，保障了后序各項(xiàng)工作的有效開展。

[1]焦揚(yáng).水工環(huán)地質(zhì)勘察中GPS-RTK的技術(shù)應(yīng)用[J].科學(xué)中國人，2015（13）：65～66.

[2]邢志明，莎日娜.水工環(huán)地質(zhì)勘察問題及防治對(duì)策之管窺[J].城市地理，2014（16）：42.

[3]蘆躍峰.電法在水工環(huán)地質(zhì)勘察應(yīng)用中的認(rèn)識(shí)[J].黑龍江科技信息，2014（9）：11.

P641

A

1004-7344（2016）18-0172-02

2016-4-22

尹 辰（1988-），男，助理工程師，本科，主要從事水工環(huán)地質(zhì)勘探工作。