■　李雙喜

（廣東省水文地質(zhì)大隊(duì)廣東廣州510510）

物探方法在工程勘查中的應(yīng)用

■李雙喜

（廣東省水文地質(zhì)大隊(duì)廣東廣州510510）

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各種先進(jìn)的理論和技術(shù)被應(yīng)用于工程勘查中，大幅度提高工程勘查的效率和質(zhì)量，當(dāng)前，廣泛被應(yīng)用于工程勘查中的方法是物探方法，物探方法顯著提升了我國工程勘查的水平。加大對物探方法及其在工程勘查中應(yīng)用的研究力度具有重大的意義，本文深入分析研究了工程勘查和物探方法。并詳細(xì)闡述了物探方法在工程勘查中的應(yīng)用，以期為同行提供些參考。

物探方法工程勘察應(yīng)用

1　引言

隨著時(shí)代的進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)日新月異，社會生產(chǎn)力得到了大幅度提高，對于現(xiàn)代的工程勘查來說，物探是一種能科學(xué)有效地解決工程勘查中存在問題的技術(shù)方法，各種先進(jìn)的物探方法層出不窮，這些先進(jìn)的物探方法的應(yīng)用大幅度提高了工程勘查的水平，進(jìn)而為我國的工程地質(zhì)勘查發(fā)展和我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)起到了不可估量的作用，然而，從在工程勘查中使用物探方法的實(shí)際情況來看，其應(yīng)用過程中任然存在一些比較嚴(yán)峻的問題，這將會使得工程勘察的效率和質(zhì)量受到影響，從而影響了我國工程勘查的發(fā)展。

2　工程勘查中的物探方法概述

現(xiàn)代化工程建設(shè)中的工程地質(zhì)勘查工作是保障工程建設(shè)高效完成的前提，工程勘查中應(yīng)用最廣的探測手段是物探方法。物理地質(zhì)探測方法是利用地球內(nèi)部和探測周圍存在的物理場，物質(zhì)空間和物理作用形成了物理場。地球物理探測技術(shù)是物探技術(shù)的全稱，將其應(yīng)用于工程勘查中時(shí)，使用專業(yè)技術(shù)和相關(guān)設(shè)備收集和整理、觀察地球物理場的變化特征和數(shù)據(jù)，能夠?yàn)楝F(xiàn)代化工程建設(shè)提供有力的依據(jù)。

物探方法的原理是對地球表層地質(zhì)的分布情況和特點(diǎn)進(jìn)行分析，確定其光譜的電磁技術(shù)。地球物理是物探方法主要的探測對象。具體步驟包括布置測線，使用探地雷達(dá)發(fā)射接受裝置以及高頻寬帶電磁波，收集計(jì)算信息是通過電磁波反射波在介質(zhì)轉(zhuǎn)播中的幾何形態(tài)和變化來進(jìn)行的。使用這種方法收集的波形、幅度、波長時(shí)間和已知的質(zhì)料，同時(shí)進(jìn)行整合和計(jì)算，這樣可以充分地了解地質(zhì)的情況，提供工程建設(shè)設(shè)計(jì)方案中所需的有效資料。

物探方法的特點(diǎn)主要是其運(yùn)用具有良好的穩(wěn)定性以及經(jīng)濟(jì)效益，且應(yīng)用范圍廣、信息可靠、行動靈活。在物探方法的應(yīng)用中常使用的方法是磁場法和地震法等進(jìn)行探測，這樣能有效避免勘查工程中遇到各種物理場變化如電場、磁場等的干擾，在面臨不同的地質(zhì)條件時(shí)，可以確保探測所得數(shù)據(jù)的正確性，使工程地探查工作得以順利進(jìn)行。在具體操作物探方法時(shí)，物理探測方法可探測到地質(zhì)淺層范圍在幾十米到上百米之間，使探查的數(shù)據(jù)資料的準(zhǔn)確性得以保證。同時(shí)，物理探測方法還具有工作質(zhì)量較高，工作效率相對較快等優(yōu)點(diǎn)，奠定了日后的礦產(chǎn)開發(fā)的良好基礎(chǔ)?？偠灾?，物探方法具備探測穩(wěn)定、信息可靠、效率高的特點(diǎn)。

3　工程勘查中物探方法的應(yīng)用

3.1航空地面甚低頻電磁法

航空地質(zhì)甚低頻電磁法工作原理是應(yīng)用良導(dǎo)層的破碎、腐蝕和斷裂帶圈定方向，再在巖脈和礦脈間利用低電阻率進(jìn)行追償尋找。是一種在二十世紀(jì)末從國外引進(jìn)的先進(jìn)勘查方法，在礦物質(zhì)結(jié)構(gòu)的探測中這種地質(zhì)探測技術(shù)取得了良好的效果，能將地質(zhì)礦化的范圍有效地圈定出來。收集質(zhì)料快速，設(shè)備較為輕便，觀測方法簡單是航空地面甚低頻電磁法的優(yōu)勢，在勘查中能夠?qū)^淺的深度進(jìn)行探測，然而在接受較弱的異常信息變化時(shí)效果不甚理想。這種物探方法適應(yīng)于淺覆蓋區(qū)和外圍剖面的地質(zhì)勘查工作。

3.2大地電磁探測

以天然交變電磁場為場源從而進(jìn)行地質(zhì)探測的技術(shù)就是大地電磁探測技術(shù)。具有良導(dǎo)介質(zhì)分辨能力較強(qiáng)，野外作業(yè)靈活，對較深的地質(zhì)探測效果良好，而且不會受到高阻層的屏蔽影響，設(shè)備輕便，經(jīng)濟(jì)效益良好的優(yōu)勢，因此被廣泛應(yīng)用在勘查地?zé)崽?、石油和地震預(yù)測等工程探測工作中。

3.3地震探測

通過沿側(cè)線方向的時(shí)空分布規(guī)律和折射波和反射波的時(shí)間場來確定地震層析成像和地質(zhì)結(jié)構(gòu)性質(zhì)和形態(tài)是地震探測的原理，地震探測的主要途徑是折射波法和反射波法。具有解釋成果單一，精準(zhǔn)度高的優(yōu)點(diǎn)，對覆蓋深層探測中的考古探測、空洞地質(zhì)隱伏構(gòu)造的探測有良好的信息收集效果。但是在探測工作中，地震層析成像探測過于依賴測試條件，并且成本較高。因此，在應(yīng)用前，需要考慮到具體的工程勘查目的和任務(wù)。地震探測原理圖如圖1所示。

地震探測原理圖

3.4連續(xù)電導(dǎo)率剖面測量系統(tǒng)

連續(xù)電導(dǎo)率剖面測量系統(tǒng)的優(yōu)勢是提高電阻的分辨率，補(bǔ)充連續(xù)電導(dǎo)率，確?？辈樾畔⒌臏?zhǔn)確度和可靠性。指的是針對天然信號不足的頻段，進(jìn)行人工后期補(bǔ)充的勘查系統(tǒng)。

3.5瞬變電磁場探測

電磁場感應(yīng)理論是瞬變電磁場探測的應(yīng)用基礎(chǔ)，通過相關(guān)儀器設(shè)備檢測分析已知的電磁場數(shù)據(jù)信息和目標(biāo)感應(yīng)顯示的渦流場形成的二次電磁場變化，分析目標(biāo)地質(zhì)的結(jié)構(gòu)分布以及地質(zhì)特點(diǎn)，對相應(yīng)的空間形態(tài)進(jìn)行預(yù)測。特別是針對高導(dǎo)電性的礦體尋找有很重要的作用。應(yīng)用到不同的地球物理探測技術(shù)進(jìn)行不同的探測目的和地質(zhì)環(huán)境的探測。這是一種有針對性的，靈活多變的物探應(yīng)用方法，可以為日后的工程提供可靠的信息，提高工程地質(zhì)探測工作的效率和質(zhì)量，充分將工程地質(zhì)探查技術(shù)的導(dǎo)向作用發(fā)揮出來。

4　物探方法在巖溶勘查中的應(yīng)用實(shí)例

評價(jià)水庫蓄水能力，印度阿薩姆邦某地為修建水電站,擬在烏榮河床上建筑一條45m高的大壩,把28 km2的烏榮盆地變成水庫。由于該盆地及其東邊相鄰的萊朗盆地中廣泛分布著出露的或隱伏的灰?guī)r并且灰?guī)r中有巖溶發(fā)育,需要對水庫的蓄水能力作出評價(jià),以弄清水庫蓄水后庫水是否會通過溶道流到萊朗河谷中去。為此,投

入了電阻率法測量。物探人員在已知的相鄰兩個溶洞上進(jìn)行了對稱剖面法和聯(lián)合剖面法測量。測區(qū)中的異常大多數(shù)都在擬建庫區(qū)的西部,東部幾乎沒有。這并不表明東部不存在巖溶,而可能是由于物探發(fā)現(xiàn)的一條南北方向的斷層的存在,使東部灰?guī)r上有較厚的頁巖覆蓋,巖溶埋藏較深而不為電剖面法所反映。該斷層使得東邊的頁巖和西邊的灰?guī)r以斷層接觸,從而在很大程度上限制了庫水往東邊的朗萊盆地滲漏,這對于保障水庫的蓄水能力有極其重要的意義。含水層水遷移見圖2所示。

圖2　含水層水遷移

檢測壩基巖溶探測和帷幕灌漿效果，我國清江隔河巖水利樞紐壩基為寒武系灰?guī)r,巖溶發(fā)育并存在斷裂和夾層,工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件復(fù)雜,需要進(jìn)行防滲處理。為了查明壩址巖溶、斷裂和夾層的分布并對灌漿效果進(jìn)行檢測,利用灌漿孔進(jìn)行了電磁波法或地震法跨孔測量,并用層析成像技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和解釋?？组g斷面灌漿前、后的電磁波法視吸收系數(shù)的層析成像結(jié)果表明,經(jīng)灌漿處理后,巖溶引起的異常已基本消失,說明灌漿后巖體性狀得到了明顯改善,灌漿效果顯著。

5　物探方法在隧道勘查中的應(yīng)用實(shí)例

5.1聲波測井法

聲波速度測井在隧道工程勘查中應(yīng)用比較廣泛。合銅黃高速、甬臺溫高速等隧道工程,尤其位于進(jìn)出洞口側(cè)的鉆孔,因大多做了聲波井,而給開挖、支護(hù)等施工方案的合理設(shè)計(jì)和完善提供了有力的保障。

5.2綜合法

每種物探方法都有其應(yīng)用的地球物理前提,即各有特點(diǎn)和適用范圍。因此,在隧道勘查中往往選用二種或二種以上的物探方法進(jìn)行綜合勘查。比較經(jīng)典的物探組合方法是地震折射波法和高密度電阻率法。

6　結(jié)束語

隨著物探方法在工程地質(zhì)勘查中的發(fā)展應(yīng)用,使得我國工程地質(zhì)勘查的水平得到了顯著提升。通過本文對物探方法的深入分析以及對物探方法在工程地質(zhì)勘查中應(yīng)用的詳細(xì)闡述,相信讀者對其也有了更深刻的認(rèn)識?？偠灾?物探方法是現(xiàn)代工程地質(zhì)勘查中常用的方法,因此為了提高工程地質(zhì)勘查的水平,就必須要加大對物探方法的分析研究力度,從而才能夠?yàn)槲覈慕?jīng)濟(jì)建設(shè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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[2]高云升.物探方法在工程地質(zhì)勘查中的應(yīng)用.科技論壇（J）.2013(25).

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P641.4+3[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-3-177-2