解析幾種工程物探方法在巖土工程勘察中的實踐

胡浩 吳孟超

云南省地質(zhì)工程勘察總公司 云南省昆明市 650000

摘要：在巖土工程勘察的過程中，為了能夠更好的了解巖土層界面、地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)、覆蓋層厚度、裂隙發(fā)育等情況，通常會采用各式的鉆探手段。通過各種物探方法的綜合利用，對構(gòu)造裂隙發(fā)育以及巖土層等形成的物性進(jìn)行差異性分析解釋，將有利于實現(xiàn)工程地質(zhì)勘測效果的提高，同時還具有經(jīng)濟(jì)、高效以及快速等優(yōu)點(diǎn)。因此來說，工程物探方法作為一種新的有效的勘測手段，已經(jīng)被廣大的工程設(shè)計以及建設(shè)人員所接受。

關(guān)鍵詞：物探方法；巖土；工程；勘察；實踐

隨著經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展，重大工程建設(shè)項目也在不斷增多。因此來說傳統(tǒng)的巖土工程勘察手段已經(jīng)不能夠滿足新階段的工程設(shè)計需求。近幾年來隨著工程物探技術(shù)的飛速發(fā)展，其作為一種新型的物探手段，已經(jīng)被大多數(shù)的工程設(shè)計師及建筑人員所接受。在巖土工程勘察中，物探方法的探測對于電場、重力場、磁場等各種場的變化及利用都發(fā)揮著重要作用，所能探測的場源包括不僅包括人工的，也包括自然的。

一、物探方法概述

物探方法作為一種新興技術(shù)，受使用場地以及地形條件的限制相對較小，它能夠最大程度進(jìn)行時間、費(fèi)用的節(jié)約，并能夠有效的提高勘探結(jié)果的精確度。在巖土工程的勘察中通過采用物探方法能夠取得良好的效果[1]。物探方法一般是應(yīng)用于城建、路基、堤壩、隧道及橋梁等工程勘察項目，以便能夠?qū)ふ乙约敖鉀Q工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、工程質(zhì)量評價、災(zāi)害地質(zhì)等。在巖土工程勘察中主要采用瞬間變磁法、電磁波法、直流電法以及彈性波技術(shù)。物探方法的采用均是需要根據(jù)不同地質(zhì)目的來進(jìn)行選擇的。

二、工程物探方法

（一）瞬間變磁法

瞬間變磁法是指通過利用不接地的回線源向地下進(jìn)行脈沖電磁場的脈沖發(fā)送，在一次脈沖電磁場的間斷的期間再利用線圈進(jìn)行二次渦流場的觀察[2]。瞬間變磁法的應(yīng)用相對較為廣泛，在一些接地條件差以及高阻圍的巖中進(jìn)行低阻目標(biāo)物的區(qū)分，從而充分利用多測道的剖面曲線來確定覆蓋層的下面是否存在低阻異常物。

紅層低阻覆蓋區(qū)進(jìn)行水源的尋找是物探方法的難題，但是通過瞬間變磁法將會取得顯著的效果。下圖為瞬變電磁電阻率的擬斷面，圖中5號所反映的是一種近似直立的高阻閉合圈，它會隨著探測深度的增深而增大，稍后測到會呈現(xiàn)半封閉直立異常狀態(tài)，進(jìn)而會逐漸由6號到7號點(diǎn)進(jìn)行位移，電阻率則將會隨著深度的增深而有所減少，最大值也將會由1000降低到4，通常情況下這種異常特征現(xiàn)象都會被解釋為是一條向東傾斜的石英巖脈，石英巖脈的淺部是不含水的，但是它的含水量會隨著深度的增加而增加，電阻值則會不斷降低，這是一條富含水的導(dǎo)水巖脈。通過后期在6號與7號之間進(jìn)行鉆孔，充分證明這一論證是正確的。

（二）電磁波法

電磁波探測方法需要在兩個鉆孔之間完成，一個孔是為了電磁波的發(fā)射，另一個孔則是進(jìn)行電磁波的接收。電磁波探測方法的應(yīng)用原理是根據(jù)探測孔間地層對于所發(fā)射的電磁波的吸收程度來進(jìn)行兩孔間地質(zhì)以及地形構(gòu)造情況的推斷解釋的。

（三）直流電法

巖層電學(xué)性質(zhì)的不同是直流電法的探測基礎(chǔ)，此種方法通常是通過對電場的變化規(guī)律進(jìn)行觀測來實現(xiàn)地質(zhì)問題的解決。不同巖性之間的構(gòu)成以及成分也是不相同的，這也就使得巖層的導(dǎo)電性具有差異性。直流電的物探原理就是根據(jù)其導(dǎo)電性的差異來進(jìn)行巖層的分布以及地質(zhì)構(gòu)造的形態(tài)來進(jìn)行分析。直流電法又分為電剖面法以及電測深法。采用電剖面法能夠?qū)M向電性的變化有所了解，而電測深法則能夠?qū)Υ瓜蛏疃鹊牡刭|(zhì)變化信息有所了解[3]。

（四）彈性波技術(shù)

彈性波是應(yīng)用最為廣泛以及發(fā)展最快的物探方法，此種技術(shù)主要利用介質(zhì)對彈性波傳遞的特點(diǎn)來進(jìn)行地下物體界面的揭示，如果地下物體界面的差異性較大，那么彈性波就會從動力學(xué)以及運(yùn)動學(xué)兩方面進(jìn)行表現(xiàn)。其中最主要的方法是地震波法。地震勘測主要是為了研究人工所激發(fā)的地震彈性波在巖土等介質(zhì)中傳播的規(guī)律性，從而能夠更好的對構(gòu)造以及地層的分布形態(tài)。地震勘測能夠最大程度的利用地下介質(zhì)的傳播條件的變化以及其他特征對地質(zhì)問題進(jìn)行一定的檢查?？睖y完成后再根據(jù)所采集到的地震波在介質(zhì)中的傳播的振幅及速度、波形特征進(jìn)行介質(zhì)特性、結(jié)構(gòu)以及巖性的劃分。

（1）反射波法

反射波法是指通過反射波沿側(cè)線的反射時距曲線來進(jìn)行反射界面的面深以及構(gòu)造形態(tài)的確認(rèn)。反射波法主要是應(yīng)用在石灰?guī)r地區(qū)，用來探測灰?guī)r基巖面上的覆蓋層的厚度。下圖為反射波的形剖面圖，通過此圖可以較為直觀的觀察出各道之間反射波的同向軸，時間均在130到150ms之間，存在著一條反射界面線，此線呈波浪起伏狀。此圖解釋的界面跳動為不平整的石灰?guī)r巖頂界面，根據(jù)時間進(jìn)行記錄及計算，上覆蓋層的深度為30至34m，此地震成果為石灰?guī)r的開采以及設(shè)計提供了重要的地質(zhì)依據(jù)。

（2）面波法