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物探方法在工程地质勘察中的应用

作者：周忠兴刘建平日期：2013-12-14 14:07 来源：《电子制作》

四川省煤炭设计研究院 610031

【文章摘要】
物探技术主要是通过探测的方法对不同地域的地质状况进行深度的分析的技术，随着社会的飞速发展，这种技术在工程地质勘查中也等到了广泛的应用。本文通过对工程地质工作和物探方法之间的关系介绍，分析了物探方法在工程地质勘查中的运用。
【关键词】
物探方法；地质勘察；应用
1 工程地质工作与物探方法之间的关系
物探是地球物理勘探的简称。物探为我国资源的开发和环境的保护方面提供了一定的借鉴。近些年来物探工作主要为资源、环境、工程领域服务。物探方法随着我国科学技术的发展也取得了很大的突破，促进了我国经济的发展。传统的工程地质勘查方式主要包括钻探取土、标准贯入实验、双桥静力触探等，这些常用的技术都为各个领域的发展做出了积极的贡献，如果只选择一种勘查的方式其作用有限，不能满足所有勘查的需求，多种勘查手段相结合，可以取长补短，提高地质勘查的质量。
随着我国经济的飞速发展，工程建设的水平也有很大程度的提高，同时工程项目对地质勘查要求也越加严格。工程地质勘查是工程中重要的环节，对工程的质量也有很大的影响。物探工作和地质工作必须要结合起来，这样才能完成地质勘探的工作，也是对地质工作方式的扩展。传统地质工作和地点一般是通过对地质资料的研究来进行勘查，但是对地质的深层次的研究资料还不准确，需要运用很多精密的仪器进行勘测，这样才能保证勘测的质量，提高地质勘测的整体水平。
2 工程物探工作的特点
2.1 工程探测深度小
工程设计的探测遇到了问题一般都发生在浅层，地球物理探测的深度也都在一定的范围内，没有超过百米，所以勘测的深度比较浅。
2.2 探测精度高
工程建设单位通常对城市物探方法的准确具有很高的要求，勘测的深度和地表的位置误差很小，物探的准确度得到了保证。
2.3 施工场地要求不高
工程地球物理探测主要的工作内容是完成地质的勘探以及资料的分析，勘测的时间一般在半个月以内就能完成，其中对工程危险程度的分析，也可以在比较短的时间内得出答案，节约了大量的时间，保证了工程的顺利进行。
3 地质勘察中常用的物探技术方法及基本原理
3.1 电法勘探
电测深法，通常是对观测点的深度和电阻率的变化进行观察，分析其在深度变化时的岩层分布规律。在对比较厚的岩层进行勘测时，这种方式被普遍的应用。近些年来高密度电阻率法在很多城市得到了应用，它是以后一种相对灵活的勘测方法，可以对地质的机构进行详细的分类，对地下管道的勘测也具有一定的积极作用。该勘测方法主要是对在不同电阻率下的水平岩层的分布进行研究，如果岩层呈水平的方向或者有轻微的倾斜，一般的勘测方法就很难分清其分布的规律，通过电极装置都的使用可以勘测到大范围岩石的分布规律，这里所说的电阻率是岩层中分布不均匀的一种反应。供电电极之间的距离的差异，可以对不同深度的岩层进行勘测，通过不同的电阻率我们可以了解到不同岩层中的分布情况。近些年来，我国在实际的勘测中运用这种方法取得了一定的成绩，特别是对西北地区的勘测，发现了大量的水资源，以及一些工程建设会用到的珍稀的建筑材料。随着我国科学技术水平的不断提高，电阻率也会为我国工程地质勘测做出更多的贡献。
3.2 电剖面法
电剖面法和电测深法没有本质不同，都是以研究人工电场在地下的分布规律为基础，是广泛采用的一种方法。它与电剖面法配合，对研究基岩面起伏规律、断裂带分布等效果较为明显。主要有对称四极法及联合剖面法等。电法勘探主要研究对象是沉积岩。在电法勘探中，岩层电性差异是进行电法工作的物理前提（即电阻率差异）。影响电阻率（主要是离子导电）的主要因素是岩层含水情况，同时还决定于水溶液的矿化度、水溶液的存在状态。如果水在岩石中呈分散和不连通方式，则对电阻率的影响较小，而互相连通状态则使岩层电阻率大大降低。因此在同样含水情况下，矿化度不同电阻率也不同，甚至差异较大。沉积岩在含水情况下电阻率可达数千万，另外孔隙度小的岩石电阻率较高（岩浆岩及大部分变质岩），而孔隙度大、渗透性小的岩石（各种泥岩）其电阻率较低。
3.3 地震勘探
地震勘探主要有反射波法及折射波法。主要原理是根据对反射波或折射波时间场沿测线方向的时空分布规律的观测确定地下反射面或折射面深度及构造形态及性质。地震勘探相比其它物探方法，具有精度高、解释成果单一的优点，但是成本相对较高。我们所看到的物探剖面是一种经过校正后的并赋以地质内涵的反射波或折射波时间剖面（实质是不同地质体的反射波或折射波波速差异）。地震勘探成果同其它物探解释成果一样，由于物理力学指标差异，不同地质体的波速有可能相近，而相同地质体由于所遭受的内力或外力地质作用不同，波速也有可能不同。浅层折射法在覆盖层探测中具有技术优势，在隐伏构造、空洞以及考古探查中也有成功应用，但是该方法受施工场地影响明显。直达波法或透射波法是波速测试的主要方法，对测试条件的依赖较强。弹性波 CT 技术已可为工程建设场地动力学研究提供有价值的参数。
3.4 重力法
重力测量受干扰较小，精度较高，为物探方法的辅助手段之一，在探测近地表地层不均匀性、空洞、小型地质密度异常体和人工结构的地下遗址等方面取得较好效果。但是在工作中应注意考虑天气，地形以及振动影响。
3.5 钻孔彩色电视全孔壁成像技术
钻孔彩色电视伞孔壁成像系统是能够直接观察钻孔壁360°范围图像的新技术，是将人们的视线直接延伸到钻孔到达的地下岩体等地质体内部，为准确了解地下隐蔽工程的内部结构提供了极其有效的测试手段。该成果的关键技术主要有： 360°孔壁成像的实现、干涉光斑的消除、密封结构的设计、图像处理软件系统的研究与开发等。
4 结束语
对各种物探手段原理的了解有助于我们正确使用物探成果，提高对各种地质体工程地质性质的认识。因为相似的物探曲线或接近的数值并不一定属于同一地质体，而同一岩性也可能有不同的的物探曲线或接近的数值。物探成果是地质研究的理论依据，对其正确使用必将能提高地质工作效率和精度，为生产和科研带来可观效益，促进生产力更快发展。
【参考文献】
[1] 宋光润, 赵虎, 李瑞, 封崇德, 钟邱平. 可控音频电磁法在叙永关深埋隧道勘察中的应用[J]. 物探化探计算技术. 2008(03)
[2] 薛永军, 武秀芳. 浅层地震反射波法在煤矿采空区勘查中的应用[J]. 华北国土资源. 2007(02)
[3] 王滨, 赵铁龙. 工程地质钻探中的智能控制技术[J]. 林业科技情报. 2011(03)