物探技術(shù)在工程地質(zhì)勘查中的應(yīng)用

夏延超

摘要：物探技術(shù)具有經(jīng)濟(jì)、快速的優(yōu)點(diǎn)，但是在工程地質(zhì)勘查工作中物探方法的應(yīng)用仍然存在一些問(wèn)題，這些問(wèn)題不僅會(huì)影響到地質(zhì)勘查的質(zhì)量，甚至還會(huì)影響我國(guó)工程地質(zhì)勘查的發(fā)展。因此，為了能夠促進(jìn)物探方法在工程地質(zhì)勘查中得到更好的應(yīng)用，提高地質(zhì)勘查工作的水平和質(zhì)量，就需加強(qiáng)對(duì)物探方法應(yīng)用的研究和分析。

關(guān)鍵詞：物探技術(shù);工程地質(zhì);地質(zhì)勘查;應(yīng)用

1、工程地質(zhì)勘查中常用的物探技術(shù)概述

1.1電磁法

電磁物探技術(shù)有多種，其依據(jù)都是電磁學(xué)相關(guān)理論，常用的主要有瞬變電磁法和探地雷達(dá)法。其中，瞬變電磁法也被稱(chēng)為時(shí)間域電磁法，其技術(shù)原理的基礎(chǔ)是電磁感應(yīng)定律，具體為發(fā)射圈內(nèi)通過(guò)人為方式施加脈沖電流，產(chǎn)生瞬變電磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)從地表傳播到地下深處的過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)渦流場(chǎng)，在脈沖磁場(chǎng)的間歇期內(nèi)，二次渦流場(chǎng)可以借助接地電極、線(xiàn)圈等進(jìn)行觀測(cè)，從而測(cè)定介質(zhì)的電阻率，分析介質(zhì)的性質(zhì)。瞬變電磁法的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)為操作簡(jiǎn)單、探測(cè)效率高，對(duì)于低阻地質(zhì)體具有較高的靈敏性，不會(huì)受到地形的影響，分辨率較高，可以同時(shí)完成深度探測(cè)與剖面測(cè)量，能夠?yàn)楣こ痰刭|(zhì)勘查提供更豐富的信息。

1.2高密度電法

高密度電法即是高密度電阻率探查技術(shù)，該技術(shù)是根據(jù)巖土介質(zhì)電阻率存在差異來(lái)進(jìn)行探測(cè)的，在具體應(yīng)用中，需要對(duì)探測(cè)區(qū)域施加電廠(chǎng)，利用專(zhuān)門(mén)的設(shè)備來(lái)檢測(cè)傳導(dǎo)電流的分布與變化情況，然后對(duì)巖土性質(zhì)進(jìn)行判斷。在高密度電法中，可以準(zhǔn)確的測(cè)量出地面電場(chǎng)變化的相關(guān)信息，計(jì)算出精確的地表電阻率，提高工程地質(zhì)勘查的質(zhì)量。

1.3磁法勘查技術(shù)

磁法勘探技術(shù)依據(jù)的原理是巖土礦石都具備一定的磁性，且不同巖土層的磁性不完全相同，在這種磁性下，地區(qū)的磁場(chǎng)會(huì)出現(xiàn)不同變化，導(dǎo)致地磁異?，F(xiàn)象。在磁法勘查中，通過(guò)使用相應(yīng)的探測(cè)儀器，地磁的異常情況可以被直接觀察到，收集地磁異常的信息，來(lái)研究、分析地質(zhì)的構(gòu)造，可以得到準(zhǔn)確的勘查結(jié)果。在當(dāng)前工程地質(zhì)勘查中，磁法勘查技術(shù)應(yīng)用較為廣泛，具有較為理想的勘查效果，可以將工程地質(zhì)中的破碎帶、基地構(gòu)造、斷裂帶等情況準(zhǔn)確反映出來(lái)，作出相應(yīng)的工程地質(zhì)填圖。

1.4反射波勘查技術(shù)

反射波勘查技術(shù)的原理是不同類(lèi)型價(jià)值對(duì)于波的反射也會(huì)存在差異，當(dāng)向地下介質(zhì)發(fā)送反射波時(shí)，由于介質(zhì)的變化，反射波振幅也會(huì)出現(xiàn)改變，特別是遇到阻抗較大的介質(zhì)時(shí)，振幅會(huì)出現(xiàn)大幅度的降低。在工程地質(zhì)勘查中，運(yùn)用反射波勘查技術(shù)，可以根據(jù)現(xiàn)有的不同材料反射波信息，將其與工程地質(zhì)實(shí)際勘查中反射波數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，來(lái)確定工程地質(zhì)的具體情況。

1.5地震勘查技術(shù)

地震勘探技術(shù)主要有折射波法、反射波法兩種，在這兩種方法中，其依據(jù)的原理是對(duì)折射波、發(fā)射波形成的時(shí)間場(chǎng)在側(cè)線(xiàn)方向上的時(shí)空分布規(guī)律進(jìn)行觀察，來(lái)判定折射面、反射面的巖土性質(zhì)以及所處的深度等情況，得到勘查結(jié)果。在此種勘探技術(shù)中，地下不同介質(zhì)本身在彈性、密度方面是有所不同的，對(duì)于地震波的折射、反射作用也有所差異，根據(jù)所測(cè)得的折射波、反射波信息，可以較為準(zhǔn)確的判定地下巖層形態(tài)與性質(zhì)。相較于其他物探技術(shù)而言，地震勘查技術(shù)具有較為明顯的優(yōu)勢(shì)，操作簡(jiǎn)單、精確度高，可進(jìn)行數(shù)十千米深度下的探測(cè)，但也存在一定不足，比如成本較高、勘查結(jié)果解釋單一等。但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，地震勘查

2、物探技術(shù)在工程地質(zhì)勘查中的應(yīng)用

2.1電磁法

電磁物探技術(shù)有多種，其依據(jù)都是電磁學(xué)相關(guān)理論，常用的主要有瞬變電磁法和探地雷達(dá)法。瞬變電磁法的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)為操作簡(jiǎn)單、探測(cè)效率高，對(duì)于低阻地質(zhì)體具有較高的靈敏性，不會(huì)受到地形的影響，分辨率較高，可以同時(shí)完成深度探測(cè)與剖面測(cè)量，能夠?yàn)楣こ痰刭|(zhì)勘查提供更豐富的信息。探地雷達(dá)法是一種基于電磁波反射波形、振幅等信息來(lái)進(jìn)行勘查的方法，主要應(yīng)用于地下（或物體內(nèi)）不可見(jiàn)界面（或目標(biāo)）的定位與信息獲取。在此技術(shù)中，采取的設(shè)施為合適型號(hào)的探地雷達(dá)，組成部分包括發(fā)射單元、發(fā)射天線(xiàn)、接收天線(xiàn)與接收單元以及控制中心、其他附件等。

2.2地震勘探法

地震勘探技術(shù)主要有折射波法、反射波法兩種，在這兩種方法中，其依據(jù)的原理是對(duì)折射波、發(fā)射波形成的時(shí)間場(chǎng)在側(cè)線(xiàn)方向上的時(shí)空分布規(guī)律進(jìn)行觀察，來(lái)判定折射面、反射面的巖土性質(zhì)以及所處的深度等情況，得到勘查結(jié)果。在此種勘探技術(shù)中，地下不同介質(zhì)本身在彈性、密度方面是有所不同的，對(duì)于地震波的折射、反射作用也有所差異，根據(jù)所測(cè)得的折射波、反射波信息，可以較為準(zhǔn)確的判定地下巖層形態(tài)與性質(zhì)。相較于其他物探技術(shù)而言，地震勘查技術(shù)具有較為明顯的優(yōu)勢(shì)，操作簡(jiǎn)單、精確度高，可進(jìn)行數(shù)十千米深度下的探測(cè)，但也存在一定不足，比如成本較高、勘查結(jié)果解釋單一等。但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，地震勘查技術(shù)也得到長(zhǎng)足進(jìn)步，分辨率越來(lái)越高，地下構(gòu)造相關(guān)研究更加精密，可以提高對(duì)地質(zhì)性質(zhì)判斷的詳細(xì)程度與準(zhǔn)確性，為工程建設(shè)提供可靠依據(jù)。

2.3天然磁場(chǎng)法

就巖石來(lái)說(shuō)，其本身就具有一定的磁場(chǎng)，因此，在進(jìn)行地質(zhì)勘查工作時(shí)可以結(jié)合巖石的磁場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)。這里所說(shuō)的天然磁場(chǎng)法中天然磁場(chǎng)就是指巖石本身具有的磁場(chǎng)，根據(jù)巖石的磁場(chǎng)性質(zhì)來(lái)運(yùn)用的一種地質(zhì)勘查法。天然磁場(chǎng)法的技術(shù)應(yīng)用首先應(yīng)該充分對(duì)巖石的磁場(chǎng)情況進(jìn)行了解，比如數(shù)據(jù)測(cè)量巖石磁場(chǎng)的頻率、對(duì)不同的巖石地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和研究。其次在實(shí)際天然磁場(chǎng)法應(yīng)用過(guò)程中，地質(zhì)勘查工作還要注意防止外界的諸多影響，因?yàn)樘烊淮艌?chǎng)法很容易受到外界的影響。比如在實(shí)際地質(zhì)勘查工作中，如果有電子通訊設(shè)備，那么則會(huì)對(duì)天然磁場(chǎng)法的應(yīng)用產(chǎn)生干擾，在干擾的影響下，地質(zhì)勘查的結(jié)果數(shù)據(jù)將會(huì)受到不同程度的影響，而后續(xù)數(shù)據(jù)的進(jìn)一步分析也受到連續(xù)影響。

2.4高密度電法

高密度電阻率法是一種在技術(shù)上有較大進(jìn)步的電阻率法。就其原理而言，它與常規(guī)電阻率法完全相同。由于它采用了多電極高密度一次部極，并實(shí)現(xiàn)了跑極和數(shù)據(jù)采集的制動(dòng)化，因此相對(duì)常規(guī)電阻率法來(lái)說(shuō)，它具有很多優(yōu)點(diǎn)：①可以防止因電極移動(dòng)的問(wèn)題而引起的故障和干擾;②在同一條觀測(cè)剖面上，電極和數(shù)據(jù)進(jìn)行變化和轉(zhuǎn)換，可以獲得多種裝置的等值線(xiàn)圖;③應(yīng)用成本低，工作效率高，勘探能力也有明顯的提高。

2.5反射波勘查技術(shù)

反射波勘查技術(shù)的原理是不同類(lèi)型價(jià)值對(duì)于波的反射也會(huì)存在差異，當(dāng)向地下介質(zhì)發(fā)送反射波時(shí)，由于介質(zhì)的變化，反射波振幅也會(huì)出現(xiàn)改變，特別是遇到阻抗較大的介質(zhì)時(shí)，振幅會(huì)出現(xiàn)大幅度的降低。在工程地質(zhì)勘查中，運(yùn)用反射波勘查技術(shù)，可以根據(jù)現(xiàn)有的不同材料反射波信息，將其與工程地質(zhì)實(shí)際勘查中反射波數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，來(lái)確定工程地質(zhì)的具體情況。

2.6電流法

電流法相對(duì)電磁法來(lái)說(shuō)有很大的差異，電流法的應(yīng)用需要根據(jù)不同的巖石之間的電阻率和含水性來(lái)進(jìn)行物探，所以電流法具有一定的針對(duì)性。通過(guò)電流法進(jìn)行地質(zhì)勘查其能夠?qū)Σ煌牡刭|(zhì)結(jié)構(gòu)中的巖石電阻率進(jìn)行測(cè)定，對(duì)于探測(cè)結(jié)果再進(jìn)一步進(jìn)行科學(xué)的分析，從分析結(jié)果中判斷地質(zhì)結(jié)構(gòu)中巖石含水量以及巖石的種類(lèi)。電流法的優(yōu)勢(shì)在于能夠?qū)r石的分布情況以及變化情況進(jìn)行詳細(xì)分析和判斷，因此，在地質(zhì)勘查工作中電流法受到了一定的關(guān)注。

3、結(jié)束語(yǔ)

隨著物探方式在工程地質(zhì)勘察過(guò)程中的廣泛應(yīng)用，促使我國(guó)工程地質(zhì)勘查技術(shù)水平得到有效提高。結(jié)合相關(guān)案例，對(duì)物探方式進(jìn)行深入研究，為了有效提升物探技術(shù)在工程地質(zhì)勘察過(guò)程中技術(shù)水平，就需要進(jìn)一步加大對(duì)物探方式的分析力度，最終為我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)奠定強(qiáng)有力的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]周緒鴻.探究工程地質(zhì)勘查中常用的工程物探方法[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2017，No.21303：174-175.

（作者單位：河北省地礦局第九地質(zhì)大隊(duì)）