陳鴻亮

摘 要：工程建設中，地質(zhì)勘察是一項必不可少的工作，與工程質(zhì)量、安全、效益等直接相關，單一或綜合式物探技術是地質(zhì)勘察的重要手段，具有快速、經(jīng)濟、便捷、精度高等顯著優(yōu)勢，可實現(xiàn)精確地質(zhì)分析，為工程建設提供可靠依據(jù)。本文首先簡述物探技術概念與勘察特點，再詳論物探技術應用方法，最后以兩個具體工程案例，說明物探技術的應用過程。

關鍵詞：物探技術;工程地質(zhì)勘察;特點;應用

0 引言

近些年，我國工程項目建設發(fā)展迅速，至今已成為國家支柱型產(chǎn)業(yè)之一，對應地質(zhì)勘察工作也漸顯復雜與廣泛，地域環(huán)境對地質(zhì)勘察的影響越來越顯著。為追求高質(zhì)量、高效率的工程地質(zhì)勘察，開始將物探技術引入其中，工程地質(zhì)勘察單位要廣泛、聯(lián)合應用物探技術，以保障勘測數(shù)據(jù)的精確性，提升國家整體地質(zhì)勘察水平。

1 物探技術概念與勘探特點

1.1 物探技術

物探技術，又稱地球物理勘探技術，是一種有助于實現(xiàn)科學工程建設、環(huán)境保護及資源利用的先進技術，具有一定的探測深度，有些是幾十米，有些是上百米，自問世至今已被廣泛應用于工程地質(zhì)勘察中，主要包括重力勘探、地震勘探、電法勘探、磁法勘探等方式[1]。工程地質(zhì)勘察傳統(tǒng)方法包括鉆探取土法、雙橋靜力觸探法、標準貫入實驗等，雖然這些方法亦可獲取一定地質(zhì)信息，但隨著地質(zhì)勘查要求與難度的增大，由它們所形成的勘察結果已然不能充分滿足現(xiàn)實工程需求。此時，物探技術的應用為工程地質(zhì)勘察打開更廣闊的局面，可顯著提升勘察結果的全面性、準確性與可靠性。目前物探技術在工程地質(zhì)勘察中的應用呈現(xiàn)多元化、綜合化發(fā)展，工程實踐中，勘察人員以其發(fā)展趨勢與應用通常情況為基礎，充分考慮具體工程情況及要求，合理選擇物探技術，實現(xiàn)多手段、多方位應用，且地質(zhì)勘察標準高精度化是項目單位在施工中的慣常做法，一般要求探測誤差不可超出厘米之限。

1.2 物探勘察特點

要想實現(xiàn)物探技術的有效應用，就應先良好把握物探勘察特點。經(jīng)實踐總結，物探勘察特點主要體現(xiàn)在幾個方面：

（1）探測深度較淺。工程物探時，通常要對相應探測深度予以控制，要使其在幾米或幾十米范圍之內(nèi)，一般不可超出百米范圍;（2）探測精度較高。工程物探實踐中，施工單位會要求將勘察結果精度控制在厘米范圍之內(nèi)，多類物探方法應用下可充分滿足這一要求;（3）施工場地要求較低。物探勘察可以針對不斷轉(zhuǎn)變的地質(zhì)條件及不斷變化的物理場，與傳統(tǒng)地質(zhì)勘察相比，可有效解決相關變動因素與問題，受地理、地質(zhì)、天氣等影響較小，可在大多場地予以應用;（4）完成速率要求較快。物探勘察是工程基礎類、測試類任務，要在規(guī)定時間內(nèi)快速完成勘察目標、提供探測結果;（5）須進行多方法應用。由于工程施工地質(zhì)環(huán)境多變，不同工程物探地質(zhì)的地震波長、地場、磁場等具有一定差別，針對此點，物探一般以聯(lián)合方式采用多種方法，以全方位勘察分析不同地質(zhì)構造的物理情況[2]。

2 物探技術應用方法

2.1 重力勘探法

重力勘探法的基礎理論是牛頓萬有引力，主要探測與周圍礦體、巖體或地表密度變化引起的重力差異，以此準確實現(xiàn)地質(zhì)勘察相應目標，具有效果好、精度高、干擾小的特點[3]。實際工程地質(zhì)勘察時，該法要采用如重力儀、扭秤之類的精密儀器，除要精準分析礦體性質(zhì)、地質(zhì)構造外，還要結合分析當?shù)鼐唧w的震動情況、地形氣候條件等，同時應綜合分析其他有關勘察結果，以保證最終勘察結果的科學準確性。

2.2 地震勘探法

地震勘探法方式可分為折射波法、發(fā)射波法，主要依據(jù)反射、折射兩種波的沿側(cè)線方向的時間場時空分布規(guī)律明確反射、折射兩面的深度與地質(zhì)結果[4]。與其他物探法相比，其具有精度更高、探測深度更深、解釋成果單一、成本較高等特點。實際工程勘察中，可通過明確地下介質(zhì)的物理性質(zhì)，如密度、彈性差異，分析大地地震波程度，推測地下巖層性質(zhì)和形態(tài)。實際工程勘察中，若不作探測深度控制，該法可勘察到數(shù)千米深的地質(zhì)巖層，且由于會形成單一的解釋成果，因此整體勘察過程需要更高的維持成本。在科學技術的推動下，地震勘探法分辨率獲得持續(xù)提升，由此而開展的地下地質(zhì)構造研究呈現(xiàn)出精細化發(fā)展態(tài)勢，促使所掌握的地質(zhì)地層分布構造信息具有詳細化、全面化的優(yōu)勢，逐漸成為工程建設的有用奠基石。

2.3 電法勘探

電法勘探，主要通過觀測待測目標體電阻率或深度變化，分析隨著地質(zhì)深度的變化呈現(xiàn)出的巖層分布規(guī)律，進而掌握地質(zhì)結構類型，通常應用于厚巖層地質(zhì)勘探中，在城市地下管道工程的應用效果更好。具體工程勘察中，該法以供電電極差距差異性為基礎，旨在獲取不同深度的地質(zhì)巖層數(shù)據(jù)及資料，可反映不同電阻率巖層水平分布情況，保障地下水開采的合理性及工程材料選擇的科學性，且當針對水平方向傾斜巖層，其的應用效果會有所降低。物探技術研究與推行過程中，電法勘探的應用前景良好，可強力推動工程地質(zhì)勘察的發(fā)展。常規(guī)電法勘探又可衍生出高密度電法勘探，其是一種可被廣泛應用于工程勘察的全新技術，實現(xiàn)基礎是地質(zhì)巖土介質(zhì)本身會存在一定差異。當在特定勘察點施加電場時，傳導電流變化及分布情況將會被清晰檢測到，繼而以此判斷巖土本身性質(zhì)，電阻率密度越高的情況下，裝置的位置、大小、排列等越會被準確測量，地面電場變化的本身規(guī)律獲取可通過密切監(jiān)測電流分布準確實現(xiàn)，繼而計算得到高精度地表電阻率，最后由電阻率規(guī)律推斷地質(zhì)巖土性質(zhì)。

2.4 磁法勘探

磁法勘探的實現(xiàn)基礎是同種礦巖石集中存在的狀態(tài)下會存在大量磁性物質(zhì)，繼而對地質(zhì)磁場產(chǎn)生顯著影響，表現(xiàn)出異常磁場現(xiàn)象，且隨著地質(zhì)勘察范圍的擴大，這種現(xiàn)象的出現(xiàn)頻率不斷加快，而地質(zhì)礦巖石間恰好會達到這種集中狀態(tài)。該法需借助特殊勘測儀器完成地磁異?，F(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)與收集。工程地質(zhì)勘察實踐中，主要工作內(nèi)容有分區(qū)處理勘察地質(zhì)、劃分巖土實際分布范圍、明確勘探區(qū)域地質(zhì)情況、制作相應地質(zhì)填圖等，具有極好的應用效果。

2.5 淺層分辨反射波勘探法

淺層分辨反射波勘探法通過分析不同介質(zhì)波收集多類型阻抗差異，原理是反射波進入地下遭遇不同介質(zhì)時會呈現(xiàn)出不同振幅，特別當針對差異較大介質(zhì)時，振幅將會發(fā)生大幅度變化，結合式利用現(xiàn)有材料計算與分析波幅，而后確定不同反射層[5]。該法也需要借助可收納與記錄反射波的專業(yè)儀器，針對反射波穿過不同介質(zhì)呈現(xiàn)出的不同程度、不同類型的傳播途徑變化，準確判斷巖土性質(zhì)。

3 物探技術在工程地質(zhì)勘察中的應用過程

3.1 工程實例1

以找水工程實例，經(jīng)初步地質(zhì)勘查，發(fā)現(xiàn)該地地質(zhì)環(huán)境簡單。本工程地質(zhì)層表層為第四系，基巖由二疊系老山段砂巖、泥巖及常夾煤層組成。為避免具體施工受擾，現(xiàn)組織工作人員測定工程所涉區(qū)域的詳細地質(zhì)狀況，并分析與預測相關影響。

應用過程：（1）充分考慮工程區(qū)周圍地質(zhì)狀況、設備與裝置選址點、安全防護等，并詳細收集有關地質(zhì)材料。為確?？睖y數(shù)據(jù)的準確性，以高密度電法勘探針對該工程。（2）實地探查完實際地形后，在充分了解障礙地形的前提下，在南北、東西兩方向布置高密度電法勘探剖面，設定電極數(shù)125根，各點距不大于3m。（3）具體測量中，電性結果顯示：南北向剖面基巖電性比較均勻，無異?，F(xiàn)象出現(xiàn);東西向剖面出現(xiàn)異常，在130～180樁點號基巖內(nèi)顯現(xiàn)出低阻區(qū)域，電阻率在140Ω以下，表明呈現(xiàn)第四系狀況;電阻率大于600Ω，表示其上為基巖。綜合這些結果，推測基線構造裂隙含水或疊層夾有薄煤層，導致基巖出現(xiàn)相對低阻狀況。

3.2 工程實例2

以橋梁工程為例，地質(zhì)環(huán)境復雜，主要由粘性土、沙土等組成，其中粘性土大多分布在地層上部，沙土大多分布在地層下部，基巖成分包括砂巖與礫巖。為全面了解橋梁地質(zhì)分布狀況，現(xiàn)組織工程人員測定區(qū)域地質(zhì)活動，預測與分析相關影響。

應用過程：（1）依舊先對工程現(xiàn)場狀況進行踏勘，選定橋址區(qū)設備布置點后，決定配合應用傳統(tǒng)電法勘探電流直測法、淺層地震法、水域淺層坡面法精確測定實際地質(zhì)地理環(huán)境。（2）電流直測法，適合應用于距離較長的狀況下，在具體勘測中精度相對較差，且裝備布線較為困難。實際應用時要以緊密貼合際工程狀況的方式實現(xiàn)，結果發(fā)現(xiàn)泥巖電阻率較低、礫巖電阻率加較高，形成上升與下降至少兩種類型的基巖曲線，分析多樣化曲線分布。（3）淺層地震法實際精度較高，可提供有效彈力參數(shù)，但較難區(qū)分實際巖層性質(zhì)且與實際環(huán)境關聯(lián)較大，在布置相應設備時要與電流直測法互相配合，并應選擇布于陸地階段。具體應用時以高頻檢波器為檢測設備，設置好儀器及相應參數(shù)后，分析出主要為落錘震源，以疊加方式獲取有關信息數(shù)據(jù)，并借助計算機系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)換圖形，以剖面圖分析后續(xù)建設方案，分析過程為圖例制作、標明各巖石名稱、標明各地層形成時序、標明地質(zhì)涵義及相關接觸關系、確定地質(zhì)構造特點（褶皺、斷層）等。（4）以水域淺層坡面法檢測水底河床基巖起伏狀況及地質(zhì)構造，獲取實際地理情況。（5）各方法相互補足、互相配合，最終形成價值較高的勘探成果，成為后續(xù)施工的可靠依據(jù)。

4 結語

綜上所述，物探技術在工程地質(zhì)勘察中具有必要性應用價值，通過單一或聯(lián)合應用各類物探技術，可充分獲取勘察區(qū)域地質(zhì)地理數(shù)據(jù)，形成可靠性施工依據(jù)。實際應用中，勘察單位與人員要良好把握各物探技術的應用優(yōu)勢與局限性，在充分踏勘工程現(xiàn)場狀況后，科學選擇物探技術，并嚴格依照國家、行業(yè)及項目標準，展開高效勘察，切實保證地質(zhì)勘查結果的質(zhì)量。

參考文獻

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[3] 李瑞波.物探技術在山東省威海城鎮(zhèn)化擴展區(qū)城市地質(zhì)調(diào)查中的應用[J].工程技術研究，2019（12）：89-91.

[4] 劉百祥，鮮鵬輝.淺層地震及地質(zhì)雷達在地鐵工程勘察中的應用[J].工程地球物理學報，2019（6）：792-798.

[5] 周西西.礦井綜合物探技術在隱伏含水構造超前探測中的應用效果觀察[J].世界有色金屬，2019（2）：187-188.