物探技術(shù)在工程地質(zhì)中的應(yīng)用研究

【摘 要】本文主要從物探技術(shù)的概述入手，系統(tǒng)分析了物探技術(shù)的原理，并針對直流電阻勘查技術(shù)、地質(zhì)雷達(dá)勘測技術(shù)以及瑞雷波技術(shù)在工程地質(zhì)中的具體應(yīng)用進(jìn)行了分析研究。

【關(guān)鍵詞】直流電阻勘查技術(shù)；地質(zhì)雷達(dá)勘測技術(shù)；瑞雷波技術(shù)；工程地質(zhì)；應(yīng)用

一、物探技術(shù)的概述

物探是對地球物理勘探的一種簡稱，實踐中，該技術(shù)的應(yīng)用使根據(jù)被測地質(zhì)體對象以及周圍介質(zhì)的物性差異來開展相應(yīng)的地質(zhì)探測工作。物探技術(shù)就是通過先進(jìn)的物探儀器的使用來對地下巖土層或地質(zhì)體的天然地理場、人工地理場的分布進(jìn)行勘察，并將其與均勻介質(zhì)條件下的地理場進(jìn)行一定的比較分析，發(fā)現(xiàn)其中的異常部分，以此來研究其與被勘察對象的對應(yīng)關(guān)系，達(dá)到解決一些工程地質(zhì)方面的問題。

就物探技術(shù)而言，其種類比較豐富，以地理場的性質(zhì)來進(jìn)行分類，物探方法主要有電法，磁法以及重力等。當(dāng)物探技術(shù)用于工程建設(shè)中時，其被稱為工程物探，在工程中常用的一些物探方法有電法勘探，電磁法，地震勘探，地質(zhì)雷達(dá)，彈性波測試，井中成像等。在工程建設(shè)中的物探技術(shù)更多的是以不同性質(zhì)的地質(zhì)巖土層，以先進(jìn)的探測工具來對施工現(xiàn)場進(jìn)行一定的勘察。探測深度淺，目標(biāo)體小，精度要求高，干擾因素多，因此要仔細(xì)從勘察結(jié)果來分析并結(jié)合鉆探技術(shù)得出不同地質(zhì)體分布情況，土層的歷史厚度以及形態(tài)等，從中發(fā)現(xiàn)巖土中及某些工程特性參數(shù)。因勘察對象的不同，所使用的物探技術(shù)和形式也不盡相同，其勘察成果對于城市建設(shè)也有積極的促進(jìn)作用。

在工程地質(zhì)中，物探技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)根據(jù)實際情況來擇適宜的物探設(shè)備以及方法，一般情況下，常用工程物探方法有以下幾種，一是電法，該種方法包括一些電剖面技術(shù)，高密度法，自然電場法，充電法，激化極化法，電測深法等來實現(xiàn)物探勘察的目標(biāo)。二是利用地震勘察的方式，通過對淺層折射波，淺層反射波和瑞雷波的利用來實現(xiàn)勘察的目的。三是探地雷達(dá)技術(shù)，這在工程地質(zhì)中應(yīng)用也相對較多。通過電磁波的投射技術(shù)在巖層中遇到探測目標(biāo)時，所產(chǎn)生的反射訊號，經(jīng)過儀器接收，放大處理來實現(xiàn)工程勘察目標(biāo)。四是彈性波勘察，這種技術(shù)將地震波以及聲波等方式有機結(jié)合，根據(jù)工程的實際情況選擇應(yīng)用，更好地實現(xiàn)工程勘察的目標(biāo)。

二、物探技術(shù)在工程地質(zhì)中的應(yīng)用

1、直流電阻勘查技術(shù)在工程地質(zhì)勘查工作中的應(yīng)用

直流電阻電測探法是通過相關(guān)設(shè)備，從觀測點入手直達(dá)地下的方式，同時通過電阻率的現(xiàn)實情況，對地下巖體進(jìn)行了解的一種方式。因為這種情況在一定程度上可以清晰了解地下巖體的分布情況和規(guī)模，進(jìn)而在很多勘查技術(shù)中都得到了廣泛運用。最近幾年，高密度電阻率的勘查方式取得了飛躍性的發(fā)展，特別是在城市建設(shè)中，對淺層地下物質(zhì)的勘測更是充當(dāng)了主流力量。在對地下巖層進(jìn)行勘查的過程中，對于地下垂直距離或者比較小傾角的范圍內(nèi)，都可以進(jìn)行良好的勘測，但是一旦傾斜角度加大，就會增加電測探的難度。由此可知，通過前期的探測確定了地下物質(zhì)在物理性質(zhì)方面有很大差異，而且已經(jīng)了解巖層分布情況的條件，可以通過電測探的方式為中小型工程項目服務(wù)。圖1所示采用高密度電阻率法對地下防空洞探查的結(jié)果，實際工作中，能夠有效提高探查工作的整體質(zhì)量水平，可保證結(jié)果的有效性和準(zhǔn)確性。

2、地質(zhì)雷達(dá)勘測技術(shù)在工程地質(zhì)勘查工作中的應(yīng)用

地質(zhì)雷達(dá)的勘測技術(shù)較為復(fù)雜，其勘測深度、分辨率等會受到技術(shù)措施的影響，如天線的方向、距離、電磁波功率等。目前工程中常用的為剖面法和寬角法構(gòu)成的雙天線地質(zhì)雷達(dá)的觀測方法。所謂寬角法測量就是在一個天線沿著測線移動而另一個則固定不變，利用地下不同地層對雷達(dá)波的反射率不同來進(jìn)行測量與分析，計算獲得地下不同介質(zhì)的分布情況。剖面法的定義就是發(fā)射和接受天線在勘測是進(jìn)行同步的移動并保持間距相同。在勘測中做好相關(guān)記錄就可獲得雷達(dá)對地下探測時間剖面圖像，體現(xiàn)出測線下方的目標(biāo)物的改變。地質(zhì)雷達(dá)的資料分析與地震波的數(shù)據(jù)處理類似，利用專業(yè)的軟件可以實現(xiàn)實時化的觀測與分析，利用多次疊加、數(shù)字濾波等技術(shù)可以獲得不同的分析效果。在實際工程運用中，地質(zhì)雷達(dá)具有操作簡單，攜帶方便的特點，而且具有非常強的抗干擾性能，能夠得到較高分辨率的圖像資料。其應(yīng)用的范圍也十分廣泛，如地質(zhì)勘測、公路質(zhì)量控制、考古發(fā)掘等。其應(yīng)用廣泛，也是物探和鉆頭技術(shù)相結(jié)合的典型技術(shù)形式。如在某個工程中地質(zhì)雷達(dá)探測地下溶洞的案例就可說明其應(yīng)用價值。在某個工程中為了勘察地下的溶洞情況，并在施工中有效躲避溶洞影響，就采用了地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)，然而，在對地下物還沒有明確的情況下，不能夠僅僅使用物探技術(shù)進(jìn)行分析，因為這種技術(shù)具有正對性較低的特點，而且每次使用的成本不低，因此采用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行勘測溶洞，并進(jìn)行了灌漿處理，最終才完成了工程勘測，可見利用地質(zhì)雷達(dá)配合鉆探技術(shù)可以獲得高效率的勘測，并獲得準(zhǔn)確的勘測結(jié)果。

3、瑞雷波技術(shù)在工程地質(zhì)勘查工作中的應(yīng)用

瑞雷波技術(shù)相對而言還比較新，不過期在實際運用過程中所取得的成績得到了許多人的認(rèn)同，這種技術(shù)是通過瞬時狀態(tài)和穩(wěn)定狀態(tài)相機和的方式進(jìn)行觀測。但是，在穩(wěn)定狀態(tài)時，其設(shè)備體積大，資金耗費貴，因此在實際并沒有得到廣泛運用。相對而言，瞬時狀態(tài)的瑞雷技術(shù)操作簡單、設(shè)備要求不高、測定效率高等優(yōu)點，所以在工程中運用很多。瞬態(tài)瑞雷波測試的信號主要是來源與垂直作用在地面上的沖擊地震波，在其影響的范圍內(nèi)可以將瑞利波信號進(jìn)行集中，并利用其反射波來實現(xiàn)正演和反演，而且這種技術(shù)的兼容性比較強，技術(shù)智能化程度相對較高。利用瑞雷波法可以測定在深度改變的同時其面波速度和實際鉆孔深度測定的巖層情況，經(jīng)過比對可以發(fā)現(xiàn)在頻散曲線的之字形拐點和鉆孔分層的位置是一致的，所以在實際的礦山勘測中與測量、鉆探資料的相互結(jié)合可以清晰的描述鉆孔結(jié)構(gòu)和巖層走向。

三、物探技術(shù)應(yīng)用效果分析

1、物探技術(shù)實現(xiàn)了對地質(zhì)構(gòu)造的探查定位

在地質(zhì)構(gòu)造探查中所用的物探方法主要有淺層地震勘察，高密度電阻率法及瑞雷波法等，通過這些方法的選擇適用，更好地查明地質(zhì)構(gòu)造分布情況，為工程規(guī)劃設(shè)計及施工奠定基礎(chǔ)。比如在城市規(guī)劃中的地質(zhì)因素對于建筑的安全及穩(wěn)定都有著重要的影響，如城市地鐵、隧道、橋梁、道路、房屋建筑等，應(yīng)避免一些地震斷層帶、巖溶發(fā)育帶的影響，在城市規(guī)劃和建設(shè)時，便要做好相應(yīng)的前期探查工作。在已有的區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)圖基礎(chǔ)上，結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造變化規(guī)律以及現(xiàn)有的勘察技術(shù)，對于原構(gòu)造圖進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄U(kuò)展，使其更好的反應(yīng)工程施工地的真實地質(zhì)情況，保證城市規(guī)劃和工程建設(shè)的安全。

2、物探技術(shù)的有效開展在一定程度上有利于進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查

受自然力以及人為因素的影響會產(chǎn)生一些對于人們的生命安全，財產(chǎn)及自然環(huán)境等造成一些嚴(yán)重破壞的地質(zhì)作用力，從而產(chǎn)生較大的破壞。比較常見的地質(zhì)災(zāi)害主要有滑坡、泥石流等。地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查及防止成為城市建設(shè)和發(fā)展過程中應(yīng)考慮的主要問題之一，物探技術(shù)的應(yīng)用在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)整特別是對邊坡的調(diào)查與治理上能夠起到顯著作用。如我國南方多數(shù)城市建在山區(qū)、溝、河邊及丘林地帶，邊坡的治理和監(jiān)測尤為主要，物探工作的開展也大有前景。地質(zhì)災(zāi)害中，滑坡多是因邊坡失穩(wěn)造成，在該種情況下，為了保證勘察的效果，應(yīng)該采取相應(yīng)的護(hù)坡?lián)跬翂Υ胧?，實現(xiàn)對一些地質(zhì)災(zāi)害的有效防范。在邊坡區(qū)域開展相應(yīng)的物探工作時，應(yīng)該對區(qū)域內(nèi)的巖土層進(jìn)行一定的劃分，使得對裂縫及滑動面等探查能夠更為準(zhǔn)確，從而為滑坡的定性提供科學(xué)依據(jù)。護(hù)坡支護(hù)工程完成后，為減少直接鉆孔等破壞性探查其護(hù)坡有效性，物探技術(shù)對其施工驗收，后續(xù)監(jiān)測維護(hù)也是不可少的方法。

3、物探技術(shù)的應(yīng)用有助于工程質(zhì)量檢測

現(xiàn)代城市建設(shè)對質(zhì)量的要求越來越高，考慮到建筑物的持久性和穩(wěn)固性，大量采用灌注樁基礎(chǔ)作為建筑物或構(gòu)筑物的支撐，樁本身質(zhì)量好壞對于工程質(zhì)量有著重要的影響。通過振動波或聲波的傳播原理來對樁身質(zhì)量進(jìn)行檢測是物探技術(shù)的靈活應(yīng)用，如低應(yīng)變法，高應(yīng)變法和聲波透射法等，對這些技術(shù)的應(yīng)用能有效提高工程質(zhì)量。城市建設(shè)中的道路施工質(zhì)量的監(jiān)控，各層路基的密實性、新鋪路面厚度、是否脫空，可通過地質(zhì)雷達(dá)等技術(shù)的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)其中存在的一些問題，從而為施工提供技術(shù)支持。

結(jié)束語

綜上所述，物探技術(shù)的應(yīng)用在很大程度上促進(jìn)了工程的發(fā)展，有助于工程地質(zhì)的勘察，尤其是在城市建設(shè)工程地質(zhì)勘察中，起到了至關(guān)重要的作用，因此，在具體的工程是地質(zhì)勘察過程中，一定要充分應(yīng)用物探技術(shù)中的直流電阻勘查技術(shù)、地質(zhì)雷達(dá)勘測技術(shù)以及瑞雷波技術(shù)等，進(jìn)一步提升工程地質(zhì)勘察水平，促進(jìn)工程質(zhì)量的有效提高。

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