物探技術(shù)在鐵路工程中的應(yīng)用

王建能，胡文富

浙江省地球物理技術(shù)應(yīng)用研究所，浙江杭州 310005

0 引言

鐵路工程物探探測的主要對象是與工程有關(guān)的地質(zhì)問題和工程結(jié)構(gòu)質(zhì)量。它是在地表、空中或井下通過儀表測試地球物理場物性參數(shù)及其變化，如電性、磁性、電磁性、彈性、放射性等，通過對所獲得的物性資料的分析、研究，推斷、解釋地質(zhì)體、巖土體和工程結(jié)構(gòu)的形態(tài)、性狀、分布等。由于物探設(shè)備輕便， 勘測周期短，成本低，成果質(zhì)量直觀形象，可用二維或三維表現(xiàn)，在勘測中應(yīng)用的范圍逐漸擴大。

1 物探在鐵路工程中的應(yīng)用領(lǐng)域及其特點

初期鐵路工程物探只應(yīng)用于找水和土石界線劃分，現(xiàn)在的應(yīng)用領(lǐng)域已深人至從初測到定測的鐵路勘測各個階段，并已延伸至施工和運營的工程質(zhì)量檢測中。

按解決的地質(zhì)問題分類，應(yīng)用領(lǐng)域有：劃分土石界線；進行第四系松散地層和巖石的分層；測定斷裂構(gòu)造的存在，產(chǎn)狀和富水狀況；圈定密集節(jié)理帶；不良地質(zhì)中巖溶、滑坡、巖堆和地下洞穴探測；特殊土中軟土、裂土、凍土、膨脹土探測；在找水中圈定富水帶、劃分咸淡水界線，尋找熱水等。

按應(yīng)用于工程分類，應(yīng)用領(lǐng)域有：選線工程物探；路基工程物探；隧道工程物探；橋梁工程物探；站場工程物探；地鐵工程物探；地下埋藏物物探；考古工程物探；水源工程物探；病害整治工程物探等。

按應(yīng)用于工程質(zhì)量檢測分類，應(yīng)用領(lǐng)域有：隧道襯砌混凝土質(zhì)量檢測；支擋建筑物質(zhì)量檢測；公路路面和鐵路路基質(zhì)量檢測；地基灌漿等處理效果檢測；管線、堤壩、滲漏檢測；樁基檢測等。

按測定物理參數(shù)分類，應(yīng)用領(lǐng)域有：測定大地導(dǎo)電率；測定土壤電阻率；測定剪切波速率；測定常時微動；土石密度；彈性模量及有關(guān)土體動力學(xué)參數(shù)等。

物探與鉆探一樣同是地質(zhì)工作的一種手段，但物探能提供更豐富的地質(zhì)信息。地質(zhì)是物探工作的基礎(chǔ)，只有從已知地質(zhì)資料獲得物性參數(shù)才能根據(jù)物探曲線特征對未知的地質(zhì)問題做出推斷解釋。

物探是一種間接的勘探手段，是通過地質(zhì)體的物性表現(xiàn)推斷解釋未知的地質(zhì)問題。數(shù)據(jù)采集受地形、地質(zhì)、物性不均等人文和自然多種因素的影響，因此物探成果做出的地質(zhì)推斷需要其它直接手段如地質(zhì)調(diào)繪、鉆探等代表性的驗證，以了解其真實的地質(zhì)內(nèi)涵。根據(jù)驗證結(jié)果，應(yīng)該允許物探做再解釋以完善物探最后成果。這是正常解釋程序，不是有些人說的“根據(jù)地質(zhì)資料修改物探成果”。其取得的成果需經(jīng)其他勘察手段做代表性的驗證，然后經(jīng)地質(zhì)專業(yè)人員與其它勘察手段所取得的資料匯總分析，去偽存真再納入巖土工程勘察報告才能提供設(shè)計使用。鉆探資料與物探資料對比分析，是綜合分析最主要的工作方法之一，對發(fā)揮地質(zhì)綜合勘探的效果有重要的作用。在一般情況下，綜合勘探的程序是先物探，后鉆探，但是兩種方法不宜截然分開，應(yīng)有必要的交叉。這有利于兩種方法互相滲透，起到“物探指導(dǎo)鉆探布孔，鉆探驗證物探，又為物探提供解釋參數(shù)，提高物探解釋精度”相輔相成的作用。

2 物探在地質(zhì)勘察工作中的內(nèi)容

2.1 按工作程序大體可分為3個基本階段：

1）下達任務(wù)階段

地質(zhì)資料是工程物探工作的基礎(chǔ)，地質(zhì)人員要想用好物探這一勘探手段，首先要根據(jù)勘察目的向物探人員提供盡可能詳細的基礎(chǔ)地質(zhì)資料和線路平剖面圖等，并概略介紹工程概況，方案比選情況及控制方案比選的主要工程地質(zhì)問題，介紹工作區(qū)地形地貌特征，交通條件以及工作中應(yīng)注意的問題。

2）外業(yè)工作過程中的配合

地質(zhì)與物探人員共同踏勘工地，結(jié)合現(xiàn)場工作條件和對要探測的問題的認識，共同商定測線布置以及變通原則。對物探初步成果要及時和已有的地質(zhì)推斷相對照。對物探發(fā)現(xiàn)的異常點要及時核對，先以地質(zhì)調(diào)繪的方式判別異常的可信度，必要時布置其它勘探手段加以驗證，為鉆孔布置提供指導(dǎo)。

3）物探資料詳細解釋及報告編寫階段

地質(zhì)人員一方面把不斷豐富、深化的地質(zhì)資料及時提供給物探，充實物探資料解釋的基礎(chǔ)；另一方面把物探成果及時提交總體組，需要驗證的及時布置驗證，比較有把握的推斷做為方案比選的依據(jù)。

2.2 配合工作方式

目前，地質(zhì)對物探的配合主要有兩種方式：一是由地質(zhì)專業(yè)人員下達物探工作任務(wù)書，并配合物探人員踏勘現(xiàn)場。在現(xiàn)場針對工程特點概略介紹地質(zhì)情況，解答物探人員就工作內(nèi)容和技術(shù)要求提出的問題。物探工作期間地質(zhì)人員不再到現(xiàn)場，必要時做階段檢查；二是地質(zhì)專業(yè)人員僅下達任務(wù)書，而地質(zhì)配合工作由物探地質(zhì)專業(yè)人員承擔(dān)。物探工作期間，地質(zhì)專業(yè)人員基本不再過問，僅在最后組織專家對物探成果進行評審驗收。第一種方式是經(jīng)常采用的一種配合模式。這種配合方式要求地質(zhì)專業(yè)人員在下達物探任務(wù)書前已對工程所在區(qū)域做過比較詳細的地質(zhì)調(diào)查，對存在的地質(zhì)問題吃的比較透，因而任務(wù)書的針對性比較強，物探勘察的目的僅是對地質(zhì)認識的驗證和修正及補充，沒有這個前提，難于取得良好的勘察效果。第二種方式是一種地質(zhì)物探緊密配合的新模式。

3 物探在鐵路工程中的應(yīng)用展望

物探是地質(zhì)信息產(chǎn)業(yè)，隨著工程物探的不斷發(fā)展，地質(zhì)信息的探測領(lǐng)域?qū)⒉粩鄶U大，探測精度也不斷提高。工程信息的探測，將有一個較大的飛躍。環(huán)保信息的探測將有所涉及和發(fā)展。使用物探成果的地質(zhì)、工程、環(huán)保專業(yè)技術(shù)人員，對物探取得的信息將十分了解，對其成果資料能運用自如，物探專業(yè)技術(shù)人員也必將十分了解地質(zhì)、工程、環(huán)保對物探的要求，專業(yè)之間互相滲透已是趨勢，但專業(yè)之間不能互相取而代之。對不同的信息技術(shù)，應(yīng)采取不同的技術(shù)方法和儀器設(shè)備。應(yīng)當(dāng)有探測之間的厘米級精度儀器，也應(yīng)當(dāng)有探測千米以上的儀器，儀器的探測深度與精度要求不能兩全。

物探是地質(zhì)調(diào)查工作中技術(shù)含量高、技術(shù)更新快的重要學(xué)科，是地質(zhì)勘查關(guān)鍵的核心技術(shù)之一，是提高地球認知、地質(zhì)調(diào)查、資源勘查、災(zāi)害預(yù)警和地學(xué)研究水平的主要勘查技術(shù)，是我國鐵路工程地質(zhì)勘察工作的重要組成部分，將大大推動鐵路工程巖土勘探與巖土工程測試技術(shù)面貌的改變。

4 結(jié)論

程物探具有工作效率高、成本低、周期短、見效快等優(yōu)點。實踐表明，在鐵路工程地質(zhì)勘察的規(guī)劃、可行性研究、初步設(shè)計及技施等階段，根據(jù)其地質(zhì)、地貌特點，因地制宜地采用物探方法，配合必要的鉆探、坑槽探等工作，物探一定能取得較好的地質(zhì)效果。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，物探理論的不斷完善和儀器設(shè)備的更新以及物探方法手段的多樣化，物探技術(shù)必將在鐵路建設(shè)事業(yè)中發(fā)揮重要的作用。

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