| 广东省地球物理探矿大队广东广州510800 摘要：随着社会的发展，在当前的工程地质勘查中各种先进的技术和理论层出不穷，而随着这些层出不穷的技术以及理论在工程地质勘查中的 发展应用，使得物探方法在现代工程地质勘查的质量和效率都得到了大幅度提高，从而为我国的工程地质工作创造了有利条件，同时也为我国的经济 建设奠定了坚实的基础。物探方法是当前工程地质勘查中应用较为广泛且实用性非常高的方法，随着物探方法在工程地质勘查中的发展应用，使我国 工程地质勘查的水平得到了显著提升。本文对物探方法在工程地质勘查中的应用与发展进行了探讨。 关键词：物探方法；工程地质；勘查；应用；发展 中图分类号：F407.1 文献标识码：A 引言 目前主要的物探方法有重力、电法、地震、磁法、放射性等， 近几年来，由于物探技术在很大程度上得到了改进，使得它在工 程地质勘查中的应用越来越普及。物探技术不仅经济、快速，而 且拥有良好的效果。在探测对象时，并没有损害对象，因此物探 技术具有强大的生命力。而且不断发展的计算机技术以及不断 创新的各种解释和反演方法，使得物探技术具有更高的探测精 度、更广的探测范围、更清晰的解释方向，对未来表现出良好的 应用前景。物探技术在工程地质、环境地质、水文地质等地质调 查中常常运用，越来越受到重视。 一、物探技术的重要意义 从以往的工程实例中发现，地球物理探测技术在工程地质 勘查中具有重大的实践意义。它在很大程度上能够对典型的地 质灾害进行相应的监测、预报、防灾、减灾，提供了较为关键的指 导作用,保证了自然灾害后的能够进行一定的重建工作、土木工 程能够顺利实施，并对灾害防护工程的出现及资源开采过程中 的工程灾害提供重大的工程意义。而且物探技术可以提高决策 者在地学工程实施科学防护措施中拥有一定的信心,能够及时采 取相应的保护措施，在最大限度内保证超前预警系统的质量,建 立公共安全保障体系,维护公共生存空间的安全。只有正确使用 物探技术，才能够保证工程的顺利进行，并保证提供一定程度上 的安全系数。 二、物探方法应用的原则 物探是基于物理学中的力、声、光、热、电、磁与核变等理论 为基础，其方法应用是以目标地质体与周围介质的物性差异为 前提，如电性、磁性、密度、波速、温度、放射性等，根据物性差异 选择正确的方法与技术进行勘查，一般都可以获得较好效果。 1、由已知指导未知的原则 物探工作的布置必须遵循由已知到未知、由点到面、由简单 到复杂的原则。应充分利用区内已有的各种地质资料，合理地选 取各种技术参数，建立地质—地球物理模型，指导面上物探数据 的正确采集，从而保证对数据处理、资料解释以及成果推断具有 参照性和可比性。因此，布置物探工作前应认真收集、分析和利 用区内已有的地质资料。 2、综合大信息量原则 一般来说，地质体与围岩介质之间不同程度地存在着多种 物性差异。因此，可投入多种物探方法来获取引起异常的地质体 参数，从多种角度、不同的物性差异产生的大信息量数据来综合 分析和研究地质体的赋存特征及形成条件，在一定程度上可以 避免物探异常的多解性，有助于提高物探资料解释成果的可靠 性和准确率。 3、优化组合原则 一般在已知地质资料的地段(点)，根据不同的物性差异，选 用不同的物探方法开展试验，然后将各自的试验成果进行对比 分析，以能够姐姐地质问题为标准，以节约资金为原则，合理地 选定有效的物探方法进行优化组合，这是保证勘查效果、提高经 济效益的重要途径。 三、工程物探工作的特点 基于地质条件多变引起的电场、地震波场、磁场、重力场、地 热场、放射性等物理场的变化，可选用电法、地震法、磁法、重力、 测温、放射性勘探等各种方法，在陆地、水域和地下( 井中及坑道) 等不同条件下很多岩土工程、环境地质问题，其中包括地下水、 地质构造、滑坡、埋藏物、物理特性的探测等。物探方法高效、经 济、施工灵活、信息丰富，能取得较好的探测效果。工程物探具有 如下特点： 1、探测深度小 工程地质中涉及探测的地下地质问题多为浅层，地球物理 探测的深度多为几米到几十米，最深的也在百米左右。 2、探测精度高 最近几年，伴随着我国城市化进程的不断加速，在城市工程 建设中，其对工程地质的要求日益严格，特别是高层或者超高层 建筑的不断兴建，使得这一标准更加严苛，工程建设部门认为城 市工程建设中的物探方法应该具有较高精度，其工程探测的深 度必须同平面位置的误差控制在厘米以内。 3、施工场地狭小 工程地球物理探测作为工程地质勘查、工程勘测任务，常要 求在几天或十几天内快速完成，其中抢险工程评价项目，则可能 要求在一天或几个小时提供探测结果。 四、地质勘查中常用的物探技术方法及基本原理 1、电法勘探 1.1 电测深法 电测深法是测量观测点深度方向以下视电阻率变化规律， 以研究地下不同深度的岩层的分布状况的一种方法。在研究覆 盖层厚度及岩性变化情况等有广泛应用。新近发展起来的高密 度电阻率法在城市工程中，成为以获取浅层导电性信息较为活 跃的方法，在地质结构划分、地下管道探测中发挥着重要作用。 所研究的对象主要是有不同电阻率的水平岩层，最有利的条件 是呈水平或倾角不大的岩层，而对倾角很大的岩层，解译工作也 会变得困难。所以采用此方法的前提条件：探测的目的层和周围 的物质必须存在明显的物性差异，通过一定的电极装置测得视 电阻率异常的分布规律，达到认识地下地质体电性结构的目的。 1.2 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。 2、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、地质雷达勘探 地质雷达又称探地雷达是一种以地下不同介质的介电常 数、电导率及磁导率差异(统称地电参数)为基础的物探方法。高 频电磁波（主频为数十兆赫至数百兆赫，以至数千兆赫）以宽频 带短脉冲形式，由地面通过发射天线T 送入地下，此脉冲在向地 下传播过程中遇到地电参数发生变化的介质界面时，高频电磁 波产生反射、绕射及透射，其中反射波返回地面，为另一接收天 线R所接收。该反射的电磁脉冲波，其传播路径、电磁场强度与 波形将随所通过介质的地电性质及几何形态而变化，因此，从接 收的雷达反射回波走时，幅度及波形资料可以推断地下介质的 位置与结构形态。 脉冲波双程旅行时当地下介质中的波速v为已知时，可根据 测到的t（ns）值由上式求得反射体的深度h（m）。雷达图象是以脉 冲反射波的波形形式记录的。波形正负峰以灰阶区分，这样，同 相轴即可形象地表征出地下反射界面。 地质雷达是一种非破坏性探测技术，可以安全的用于城市 和正在建设的工程现场，工作条件宽松，适应性强；抗电磁干扰 能力强，可以在城市的各种环境下使用，环境影响小；具有工程 上普遍适用的探测深度和分辨率，现场直接提供剖面记录图，图 像清晰直观。 结束语 工程物探是为了解决工程地质中存在问题的一种科学有效 地方法技术，工程物探在现代的公路、桥梁、隧道、铁路、水利、核 电站等勘查领域早已经得到了广泛的应用和推广。通过本文对 物探方法在工程地质勘查中的应用分析，相信读者对物探方法 在工程地质勘查中的应用也有了更深刻的认识。总而言之，物探 方法是现代地质勘查中提高勘查水平的重要手段，因此，为了加 快我国经济建设的步伐，还必须要加大对物探方法的分析研究 力度，从而才能够促进工程地质勘查的发展。 参考文献 [1]王正常,孟利,王学文.浅谈物探技术在地质勘查中应用[J]. 城市建设理论研究(电子版),2012(16). [2]曲为责,赵振华,孔祥栋.物探技术综述及综合物探探讨[J]. 大科技·科技天地,2011(3). [3]叶阳胤.浅析地球物理勘探技术的发展与应用[J].应用科 学,2008(2):78-79. [5]雷卓翰.地球物理勘查及地球化学勘查方法在城市建设中 的应用[J].2006. [5]蔡国军，刘松玉，童立元等.电阻率静力触探测试技术与分 析[J].2007. |
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