賈世俊，周 鵬，李朝輝，朱洪瀟，崔楊洋

（中國(guó)冶金地質(zhì)總局第三地質(zhì)勘查院，山西 太原 030002）

當(dāng)前階段下，因我國(guó)的交通建設(shè)取得了比以往更多的投資，一些大型的公路工程對(duì)于工程勘探以及環(huán)境的評(píng)定有著重要的意義。而采用綜合物探技術(shù)，相比一般的鉆探方法更加能夠確保施工周期正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此本文就水利工程建設(shè)地質(zhì)資源勘查中物探方法的實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行合理的分析，以供參考。

1 物探技術(shù)的意義

隨著我國(guó)工程地質(zhì)行業(yè)的不斷發(fā)展，探測(cè)相關(guān)技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始變得越來(lái)越成熟，在許多新的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，并且在經(jīng)濟(jì)和社會(huì)上得到了良好的評(píng)價(jià)。物探技術(shù)可以顯著提高工程進(jìn)度和建設(shè)速度，并為工程質(zhì)量和安全提供重要保證[1]?？梢钥闯?，物探技術(shù)在建設(shè)公共安全體系和維護(hù)社會(huì)安全與穩(wěn)定方面具有重要的地位和作用?？偠灾锾郊夹g(shù)人員必須具備深厚的技術(shù)知識(shí)和綜合能力，才能滿(mǎn)足這一任務(wù)的需要，并應(yīng)對(duì)地質(zhì)勘探產(chǎn)生的各種問(wèn)題做出正確的處理。

2 物探方法的分類(lèi)

地下物探的探測(cè)方式多種多樣，截止目前為止，一般來(lái)說(shuō)可以細(xì)分為月球地面物測(cè)、鉆井物測(cè)、航空跑道物測(cè)等。在工業(yè)鉆井地質(zhì)物探中，主要特點(diǎn)是通過(guò)利用地球物理的分析方式，對(duì)各個(gè)鉆孔井的地質(zhì)剖面情況進(jìn)行具體分析，有效地解決地質(zhì)探測(cè)技術(shù)上的問(wèn)題，具體分析包括鉆孔密度、側(cè)向、視角的電阻和曲率、產(chǎn)狀、中子、自然振動(dòng)電位、井溫、聲波、水文空氣流量、干硬、壓力等等。常見(jiàn)的地質(zhì)物探探測(cè)方法主要包括以下幾種：地震探測(cè)法，主要原理是通過(guò)借助全球地震波的徑向傳播運(yùn)動(dòng)規(guī)律對(duì)地殼層下地質(zhì)結(jié)構(gòu)活動(dòng)進(jìn)行地震探測(cè)，判斷地下結(jié)構(gòu)是否已經(jīng)存在有價(jià)值的地質(zhì)礦藏。地震震波法具體分類(lèi)包括縱向透射波法、反射地震波法和橫向折射地震波法等[2]。在實(shí)際應(yīng)用的研究過(guò)程中，主要目的是將自然巖石的化學(xué)性質(zhì)作為研究依據(jù)，對(duì)巖石地下水、地下油和礦藏等資源進(jìn)行科學(xué)發(fā)掘，同時(shí)還希望能對(duì)巖石地質(zhì)學(xué)的構(gòu)造原理進(jìn)行解釋?zhuān)Ｒ?jiàn)開(kāi)發(fā)方式主要包括利用自然界的電場(chǎng)法、電磁觀測(cè)法勘探法、電磁觀測(cè)法以及電磁感應(yīng)法等。

3 物探方法在工程地質(zhì)勘查中的應(yīng)用

（1）直流電阻率。直流電阻率測(cè)量物探的方法常應(yīng)用于一些重要數(shù)據(jù)密集型基礎(chǔ)工程。如企業(yè)工程師在地質(zhì)地理勘查中需要利用該探測(cè)方法采集密集型物探數(shù)據(jù)時(shí)，直流高壓電阻率二維物探計(jì)算法器就能準(zhǔn)確測(cè)量各種地面地質(zhì)斷面二維物探數(shù)據(jù)：它是利用二維測(cè)探的方法與各種常規(guī)地質(zhì)剖面的相互集合作用功能，埋設(shè)一次探測(cè)導(dǎo)線，之后就有可能同時(shí)獲得大量的輸出數(shù)據(jù)，工作人員可將輸出所得與采集到的數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行，從而提供更加準(zhǔn)確、全面的工程地質(zhì)勘查信息，有效地提升了企業(yè)工程地質(zhì)勘查工作效率與提高工程地質(zhì)勘查的智能化應(yīng)用程度。高密度和低電阻率地質(zhì)分析方法主要分為有地質(zhì)目標(biāo)對(duì)應(yīng)相關(guān)、邊界相應(yīng)單元以及有限相關(guān)單元三種，在巖土工程地質(zhì)勘查中可根據(jù)具體巖土地質(zhì)層面的形態(tài)進(jìn)行科學(xué)選擇。因此，直流電阻率對(duì)于我國(guó)工程地質(zhì)勘查工作的發(fā)展有著重要的影響和意義。

（2）三維地震技術(shù)。三維水下地震觀測(cè)技術(shù)主要為了能夠得到目標(biāo)清晰的地震圖像與準(zhǔn)確的地震位置。三維深度地震觀測(cè)技術(shù)相較于其他二維地震觀測(cè)方法，能更好的把沿地震測(cè)量曲線的地震觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度拓展，使其更適用于與三維空間的觀測(cè)。利用該項(xiàng)技術(shù)，可以準(zhǔn)確得到觀測(cè)地質(zhì)體的三維立體數(shù)據(jù)。另外，三維地震技術(shù)在數(shù)據(jù)儲(chǔ)量和偏移歸位方面都具有較為明顯的優(yōu)勢(shì)，數(shù)據(jù)儲(chǔ)量大且偏移歸位精準(zhǔn)。其設(shè)計(jì)基本原理主要是通過(guò)借助現(xiàn)代計(jì)算機(jī)成像技術(shù)，將數(shù)據(jù)模型最終收集完成成像，并把數(shù)據(jù)收集后得到的地下三維空間中的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析綜合處理，使之最終可以形成一個(gè)通過(guò)剖面、平面和立體的地下空間地質(zhì)物理圖像所構(gòu)造出的圖像。三維地震技術(shù)的使用范圍十分廣泛，尤其適用于地質(zhì)構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜的煤礦采空區(qū)的地震勘探工作，借此可以直接或間接反映采空區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害情況。

（3）探地雷達(dá)的應(yīng)用。探地電磁雷達(dá)的主要科學(xué)原理類(lèi)似于太空光學(xué)發(fā)射原理，主要功能是向特定目標(biāo)探測(cè)介質(zhì)內(nèi)部發(fā)射高頻矢量電磁波，并通過(guò)篩選和測(cè)量分析其所反射的高頻電磁波源和頻率，對(duì)與相關(guān)地具體地質(zhì)地理?xiàng)l件狀況進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)調(diào)查和測(cè)量分析。為了更準(zhǔn)確地深入理解和準(zhǔn)確掌握全球地質(zhì)的基本性質(zhì)，有必要嚴(yán)格遵守地質(zhì)電磁波在其工作時(shí)的原理，并通過(guò)對(duì)目標(biāo)部位的地形，地質(zhì)等條件進(jìn)行綜合分析。發(fā)射方式天線以高頻寬帶信號(hào)脈沖的發(fā)射形式連續(xù)發(fā)射高頻無(wú)線電磁波，該高頻電磁波從而向目標(biāo)接收對(duì)象進(jìn)行反射或連續(xù)發(fā)射并由位于接收器的天線進(jìn)行接收。地面發(fā)射雷達(dá)可以在各種環(huán)境中使用，并具有許多優(yōu)勢(shì)，包括操作非常簡(jiǎn)單，分辨率高，無(wú)損且抗干擾能力強(qiáng)。

（4）地震勘探。地震時(shí)空勘探一般認(rèn)為有兩種不同的觀測(cè)方法，分別稱(chēng)為是光線折射兩波法和其他反射兩波法，其主要原理就是通過(guò)對(duì)折射波和其他反射波的地震時(shí)間，沿地震側(cè)向軸線運(yùn)動(dòng)方向的實(shí)際地震時(shí)空運(yùn)動(dòng)分布給出規(guī)律，明確確定折射波平面、反射波平面的地震深度與鄰近地址地震構(gòu)造的基本性質(zhì)、形態(tài)等。在地質(zhì)覆蓋層面的探測(cè)研究過(guò)程中，淺層勘探折射式微波法雖然具有較為顯著的效果，能夠通過(guò)勘探發(fā)掘出許多隱伏的地質(zhì)空洞以及地體構(gòu)造，從而能夠取得更加顯著的工業(yè)應(yīng)用探測(cè)效果，但是，這種探測(cè)方法很容易受到工程施工以及場(chǎng)地各種因素的嚴(yán)重限制。隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)數(shù)字信息處理技術(shù)的不斷發(fā)展，地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)分析的效率也已經(jīng)開(kāi)始不斷得到提升，對(duì)于地下地質(zhì)構(gòu)造的研究可以產(chǎn)生較為顯著的應(yīng)用效果。

（5）重力勘探。重力地質(zhì)勘探方法作為一種現(xiàn)代地質(zhì)物探方法的一種，主要用途是用于指根據(jù)不同礦體間以及不同巖體間可能存在的地表密度變化，通過(guò)進(jìn)行地表密度變化觀測(cè)來(lái)準(zhǔn)確勘查具體地質(zhì)。重力地質(zhì)勘探在我國(guó)現(xiàn)代水利工程建設(shè)地質(zhì)物探勘查中廣泛運(yùn)用較為普遍，并已經(jīng)取得了顯著的地質(zhì)勘查研究效果，結(jié)合其他地質(zhì)物探勘查資料和當(dāng)前擬建設(shè)的區(qū)域性地質(zhì)的物探資料，有效地推斷和找出地質(zhì)覆蓋層的具體地質(zhì)物理構(gòu)造以及地層礦體結(jié)構(gòu)性質(zhì)，為現(xiàn)代工程建設(shè)勘查提供更多的科學(xué)資料以及技術(shù)信息。因此，為了充分保證這種勘查方法效果所達(dá)到的準(zhǔn)確性和符合科學(xué)性的勘查要求，在對(duì)這種勘查方法進(jìn)行實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，還要對(duì)當(dāng)前擬建勘查區(qū)的自然地形、天氣以及大地振動(dòng)帶的狀況等進(jìn)行綜合考慮。

（6）電磁法。電磁輻射法就是需要根據(jù)固體巖層的具有導(dǎo)電性的物理特點(diǎn)作用來(lái)準(zhǔn)確進(jìn)行巖層探測(cè)，這樣才能夠真正達(dá)到巖層勘察的最終目的。這種移動(dòng)電磁法其中擁有很多重要的實(shí)際工作作用原理，根據(jù)這些工作原理的不同將其中的應(yīng)用大致分為連續(xù)移動(dòng)電磁法和瞬間移動(dòng)電磁法兩種。對(duì)它們結(jié)構(gòu)進(jìn)行地質(zhì)尋找主要目的是通過(guò)對(duì)一些地質(zhì)礦床結(jié)構(gòu)的科學(xué)探測(cè)或是對(duì)一些金屬礦床結(jié)構(gòu)進(jìn)行地質(zhì)勘查。在這兩種電磁工作法的原理中，瞬變發(fā)射電磁法一般是都需要通過(guò)一定的瞬變電源發(fā)射裝置，它主要利用特定電磁場(chǎng)和波脈沖的物理特點(diǎn)作用來(lái)對(duì)水文地質(zhì)中的結(jié)構(gòu)主體進(jìn)行瞬變發(fā)射產(chǎn)生電磁場(chǎng)，然后再對(duì)它進(jìn)行對(duì)一些地質(zhì)主體結(jié)構(gòu)的進(jìn)行勘查，在對(duì)一些水文地質(zhì)中的結(jié)構(gòu)主體進(jìn)行地質(zhì)勘查時(shí)，瞬變發(fā)射電磁法就能夠?qū)ζ浒l(fā)揮重要的引導(dǎo)作用。

（7）電剖面法。電剖面法具體是以研究人工電場(chǎng)在地下的分布規(guī)律為基點(diǎn)，因而被廣泛的應(yīng)用在工程地質(zhì)勘查工作中，它對(duì)基巖面的起伏規(guī)律以及斷裂帶的分布有著較為明顯的效果，如果水在巖層中呈現(xiàn)分散和不連通的方式，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)巖層的電阻率小，而使用電剖面法可以有效的解決這種難題，從而提高我國(guó)工程地質(zhì)勘測(cè)工作的可持續(xù)發(fā)展。

4 物探技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

（1）探測(cè)技術(shù)的創(chuàng)新。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，不斷創(chuàng)新提高工程物探的應(yīng)用技術(shù)，研究現(xiàn)代工程物探相關(guān)技術(shù)已經(jīng)是現(xiàn)在非常重要的研究任務(wù)之一。在對(duì)其理論進(jìn)行深入分析的過(guò)程中，可以適當(dāng)?shù)倪x擇選用一些小波數(shù)學(xué)分析技術(shù)理論，因?yàn)樾〔ǚ治隼碚撚兴?dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。在進(jìn)行采集勘探數(shù)據(jù)的時(shí)候，不可避免的會(huì)受到各種勘探噪聲和電磁干擾，傳統(tǒng)上的去噪分析方法已經(jīng)不能完全適應(yīng)目前的工業(yè)勘探信噪精度技術(shù)要求，通過(guò)小波分析方法可以有效的提高勘探信噪的對(duì)比。

（2）對(duì)物探相關(guān)數(shù)據(jù)及時(shí)翻譯。在工程施工時(shí)，對(duì)于各工程企業(yè)物探相關(guān)數(shù)據(jù)的及時(shí)翻譯，這些翻譯數(shù)據(jù)是非常重要的。首先，數(shù)據(jù)的及時(shí)采集翻譯工作，對(duì)于一些重要的物探數(shù)據(jù)一定要具有敏銳的現(xiàn)象觀察分析能力和不斷捕捉新的能力，因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)在整個(gè)施工過(guò)程質(zhì)量中也是占據(jù)主要性的地位。如果數(shù)據(jù)出現(xiàn)任何質(zhì)量問(wèn)題，都會(huì)對(duì)整個(gè)施工的工程質(zhì)量安全造成一定的社會(huì)威脅。其次，對(duì)于這些翻譯工作來(lái)說(shuō)，每一個(gè)工程物探技術(shù)工程師都必須要具備將原始物探數(shù)據(jù)翻譯成相關(guān)工程物探地質(zhì)調(diào)查資料的技術(shù)能力，在翻譯數(shù)據(jù)上必須達(dá)到一定的準(zhǔn)確性和標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)關(guān)于巖土的一些工程物探問(wèn)題能夠有效的進(jìn)行應(yīng)對(duì)，在及時(shí)處理一些工程物探方案的情況下也應(yīng)該及時(shí)做出一些相應(yīng)的決策，這些各個(gè)方面在工程施工的環(huán)節(jié)中都要具有一定的可保障性的作用。所以，勘查工作過(guò)程中，物探技術(shù)工程師對(duì)物探工程的相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)和相關(guān)理論一定嚴(yán)格掌握，培養(yǎng)自身的各種綜合專(zhuān)業(yè)素質(zhì)，可以及時(shí)的應(yīng)對(duì)在工程施工勘查過(guò)程中出現(xiàn)的各種疑難問(wèn)題。

5 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，地質(zhì)資源勘查的主要物探應(yīng)用方法有很多種，比如化學(xué)重力物理勘探、電法勘探等，將這些物探方法進(jìn)行合理的研究分析和推廣應(yīng)用，可以有效地推進(jìn)我國(guó)工程地質(zhì)勘查工作的順利進(jìn)行。對(duì)于傳統(tǒng)物探探測(cè)儀器的便攜、計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制和測(cè)量數(shù)據(jù)處理等技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用和開(kāi)發(fā)，如此就大幅度地提升我國(guó)工程地質(zhì)勘察的技術(shù)水平和服務(wù)質(zhì)量，從而給勘察企業(yè)和社會(huì)公眾帶來(lái)更多的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益和價(jià)值。