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)
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。
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。
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。
4.1 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)。
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。
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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。