物探與鉆探在工程地質(zhì)勘察中的具體應用

屈偉 魯明

摘 要：在工程地質(zhì)勘查的過程中，物探方法和鉆探方法各有長短。為了保證勘察的效果，往往將鉆探手段和物探方法有機地結(jié)合起來。本文重點介紹了三種（直流電阻率法、地質(zhì)雷達、地震波CT技術(shù)）工程物探方法的相關(guān)應用問題，旨在為工程地質(zhì)勘察工作者提供一些借鑒，幫助他們更好的落實工程地質(zhì)勘查工作。

關(guān)鍵詞：物探；鉆探；工程地質(zhì)；勘察；應用

隨著時代的發(fā)展，科技發(fā)展的速度越來越快，我國的物探技術(shù)也發(fā)生了比較大的發(fā)展，在工程地質(zhì)上的應用也越來越廣泛。物探技術(shù)最大的特點在于經(jīng)濟、快速、效果好，且不損傷探測對象，這些特點使得物探技術(shù)更符合社會的需求。隨著計算機技術(shù)在各個領域的不斷滲透，物探技術(shù)也不可避免的受到了一定的影響，物探技術(shù)的發(fā)展、創(chuàng)新使得它不斷朝著精度、廣度、準確度的方向不斷的發(fā)展，而且已經(jīng)在諸多領域取得了較好的成績，并且越來越受到人們的關(guān)注。

1 直流電阻率法

在落實工程地質(zhì)勘察工作的時候，常常會遇到探測體埋深、規(guī)模不大的情況，這時如果用電法勘察，要求小點距、高密度數(shù)據(jù)采集，不僅會導致施工效率低，還會影響勘察的精度。在進行地下巖土體勘察的時候，我們一般選用的是高密度電阻率法。利用高密度電阻率法進行二維地電斷面測量的時候，不僅可以落實常規(guī)剖面檢測還可以進行測深法的相關(guān)檢測內(nèi)容。在進行導線科學、合理敷設之后，高密度電阻率法可以對數(shù)百個乃至數(shù)千個記錄點的數(shù)據(jù)進行觀測，不僅工作效率高，還可以獲得非常巨大的信息。此外，自動采集系統(tǒng)在完成了信息的系統(tǒng)采集之后，還可以利用相關(guān)的處理軟件對信息資料進行實時的處理，并根據(jù)需要將之繪制、打印成各種成果圖件，智能化程度高，在對地下目的物的探測過程中極具優(yōu)勢。高密度電法野外工作的裝置形式非常多，且總電極數(shù)與點距可根據(jù)場地與勘察深度進行隨意的選擇，一般情況下，固定斷面掃描測量，其視電阻率斷面為一梯型剖面；變斷面連續(xù)滾動掃描測量其視電阻率斷面為一平行四邊形剖面。邊界單元法、有限單元法、目標相關(guān)算法是高密度電阻率法資料反演分析方法中最常見的三種方法，三種方法各有各的特色，在進行測量的時候，需要根據(jù)沿巖土層的具體情況進行選擇。高密度電法勘探是電法勘探野外數(shù)據(jù)采集工作上一個質(zhì)的飛躍，不僅豐富了可用資料，還使得電法勘探更具智能化，使勘探數(shù)據(jù)的質(zhì)量得到了保證。下面例舉高密度電阻率法測量石灰?guī)r基巖面的實例，希望能夠為相關(guān)的工作人員提供借鑒：某工程地質(zhì)勘察共簏工鉆孔四個，其地層自上而下為砂卵石層、含礫粘土層和二疊系灰?guī)r。對其中各孔內(nèi)砂卵石層進行分析，可知厚度變化不大，但是灰?guī)r巖面的起伏卻非常的明顯，左側(cè)最淺的鉆孔僅僅只有7m，厚度往右依次增加，對右側(cè)鉆孔，孔深50m左右時仍沒有看到基巖，且鉆孔中灰?guī)r巖芯完整，未見溶蝕、溶洞現(xiàn)象。隨后再進行橋樁超前孔施工時，發(fā)現(xiàn)人巖面差距較大，且出現(xiàn)較大的溶洞；基礎處水平相距大于2m，人巖面相差10m左右。為了更全面的了解該地地下的基巖面情況，我們采用了高密度電法測量，在電距兩米左右的地方布設四條測線，再結(jié)合已有鉆探資料的基礎上選取科學的測量參數(shù)，校正深度，獲得成果圖件。通過成果圖件，我們可以看到灰?guī)r視電阻率在 280t'l·m 左右 ，灰?guī)r層面起伏分布，溶洞反應明顯，整體呈左高右深趨勢，基巖面約 60m 深，與鉆孔實際情況基本吻合。

2 地質(zhì)雷達

地質(zhì)雷達最大的優(yōu)點在于輕便、抗干擾性強、分辨率高，基于以上，地址雷達這種物探方法被廣泛的應用于地質(zhì)勘探、公路質(zhì)檢、考古發(fā)掘的過程中。天線的中心頻率、天線的距離、偶極方向、地下介質(zhì)、電磁波在介質(zhì)中的傳播速度、巖土層的物理性質(zhì)等都會對地質(zhì)雷達的探測深度產(chǎn)生影響?，F(xiàn)階段，雙天線地質(zhì)雷達的觀測方式主要有兩種：剖面法和寬角法。 剖面法最大的特點在于可以精確的反應正對側(cè)線下方的物體的變化，因為這種測量方法是利用發(fā)射天線、接收天線以固定間隔沿側(cè)線同步移動，每移動一步記錄一個數(shù)值的方式進行地質(zhì)測量，因此整條測量的記錄所反映的就是地下探測的實際剖面圖象。寬角法觀測與剖面法不同，雖然測量的過程中也涉及兩根天線，但是一根天線固定，只通過一根天線的移動記錄地下不同層面反射波的雙程走時，進而求得地下電磁波在地下介質(zhì)中的傳播速度和地下介質(zhì)的電性參數(shù)。 地下雷達的資料處理可以應用數(shù)字濾波、偏移繞射處理、多次疊加等技術(shù)手段，一般情況下都具有專門的處理軟件。以下例舉地質(zhì)雷達探測溶洞的實例：某地分道路及地面出現(xiàn)了裂紋和下陷的情況，根據(jù)相關(guān)的經(jīng)驗，懷疑地下有溶洞等物體，需進行勘探。但是因為不知地下物體的具體位置和形狀，如果純粹利用鉆探方法盲目地進行勘探，不僅費時費力，而且還可能勞而無功，拖延處理。因此，我們采用LTD-3 型地質(zhì)雷達配以 100MHz 天線進行探測，通過強反射軸和典型的雙曲線特征確定地下物體的位置和深度，最后利用鉆探的方法證明了溶洞的具體位置和大小，并對之進行了灌漿處理，既節(jié)省了時間和精力，更出色的完成了勘查任務。

3 地震波 CT 技術(shù)

1、地震波 CT 技術(shù)原理

地震波 CT 技術(shù)利用來自不同方向的地震波走時來探測對象內(nèi)部速度結(jié)構(gòu)的成像技術(shù)。其工作的原理是在不同的地質(zhì)條件下采用恰當?shù)募ぐl(fā)和接收點的排列接收地震波，再利用波動走時對各個單元的彈性波速進行反演，繼而確定被探測地的波速分布圖象，完成地質(zhì)的有效勘探。

2、地震波CT技術(shù)的發(fā)展和應用

地震波 CT 技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種地球物理方法，早在上個世紀石油勘探的過程中就已經(jīng)獲得了非常好的地質(zhì)效果。然而由于客觀技術(shù)的限制，一直未被有效的推廣，然而隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，這項技術(shù)已經(jīng)被應用到了地質(zhì)勘探工作的范疇之內(nèi)，并也已經(jīng)取得了非常顯著的效果，例如，在對長江三峽永久船閘高邊坡卸荷影響的探測中，地震 波CT技術(shù)就幫助人們成功地調(diào)查了相關(guān)的地質(zhì)情況，為地質(zhì)概化模型分析、邊坡穩(wěn)定性分析等首次提供了完整的力學參數(shù) “體 ”數(shù)據(jù)。再例如，地震波 CT 成像技術(shù)應用于深圳羅屋田水庫滲漏勘察，也幫助人們確定了主要滲漏通道與滲漏點位置。由此可見，地震波CT技術(shù)分辨率非常高，不僅能夠?qū)r溶和巖體破碎進行確定。還能對巖體的穩(wěn)定性進行細致全面的評價，找尋出地質(zhì)異常的空間位置，進而為巖體分區(qū)及波速成像開拓新的途徑。

3、地震波 CT 技術(shù)的前景

由于 CT 所用儀器為淺層地震儀，所以涵蓋了淺層地震儀所有的優(yōu)點，但凡是地質(zhì)鉆探能達到的場地，CT 均可以在不受文化層和地表障礙物影響的情況下進行有效的剖面測試。值得一提的是，CT 探測深度受電纜線長度和井深的約束，只有確保了電纜線長度和井深，才能保證剖面的深度足夠。CT技術(shù)不僅成圖效果好，而且勘探結(jié)果直觀，是非常值得大力推廣的新技術(shù)。

4 結(jié)束語

因為地質(zhì)、物理條件、邊界特征等會對物探測試產(chǎn)生較大的影響，而物探的相關(guān)方法在應用的時候需要一定的物理條件作為依據(jù)，這就使得很多的方法、技術(shù)在使用的時候存在條件性、局限性，又因為大型工程往往牽扯著復雜的地質(zhì)、工程問題，所以單一的物探方法很難科學的查明、解決相關(guān)的地質(zhì)工程問題?；谝陨?，在進行地質(zhì)勘探的時候，需要全面的考慮，用綜合物探的方式進行地質(zhì)勘探，以保證物探成果的精細度、科學度、合理度，繼而保證滿足工程勘察的根本需要。

參考文獻

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