物探與鉆探在工程地質(zhì)勘察中的具體應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)分析

朱樂(lè)平

（廣西華藍(lán)巖土工程有限公司，廣西 南寧 530001）

近年來(lái)，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速增長(zhǎng)，各行業(yè)欣欣向榮的大背景下，全國(guó)各地掀起了空前的工程建設(shè)高潮，從高層建筑到高速公路，從煤礦到水利工程，每天都有新項(xiàng)目上馬。而做好工程地質(zhì)勘察，爭(zhēng)取在最短的時(shí)間內(nèi)探明項(xiàng)目所在地工程條件 （包括地質(zhì)結(jié)構(gòu)、水文條件、地質(zhì)條件、地層巖性等等） 也顯得越來(lái)越重要。這就需要工程地質(zhì)勘察人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，靈活應(yīng)用各種勘探方法。

1 物探方法與鉆探方法

1.1 物探法

工程地質(zhì)勘測(cè)需要和各種巖石打交道，而不同的巖石在物理性質(zhì)上又存在著明顯的區(qū)別。因此，物探技術(shù)員可以應(yīng)用不同的儀器，探測(cè)巖石的密度、彈性、磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率、放射性，摸清巖石的地理物理場(chǎng)變化，繼而推測(cè)出勘測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)構(gòu)造情況、巖石含水率、巖層的裂隙性、巖石分布等等。

常用的物探方法有重力勘探法、磁力勘探法，電法勘探、地震波勘探法，放射性物探法、地溫勘探法等等[1]。采用物探法，可以在短時(shí)間內(nèi)迅速探測(cè)較大的面積，獲取高精度的三維資料。但物探方法是一種間接性的勘測(cè)方法，勘測(cè)資料存在著多解性，需要測(cè)繪人員仔細(xì)分析、研究勘測(cè)資料。

1.2 鉆探法

鉆探法屬于直接勘探方法。工程地質(zhì)勘察人員使用鉆機(jī)，在現(xiàn)場(chǎng)地層上鉆孔，沿孔深取樣，從而分析并劃分地層，描述巖石的巖性、成分、產(chǎn)狀，了解地質(zhì)構(gòu)造及不良地質(zhì)現(xiàn)象的分布、形態(tài)、界限，揭露并測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)地下水的埋藏、分布。

使用鉆探法，可以獲取第一手的地質(zhì)資料。但鉆探法耗時(shí)較長(zhǎng)、作業(yè)強(qiáng)度大、成本高[2]。

2 分析工程地質(zhì)勘察中物探與鉆探的具體應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)

工程地質(zhì)勘測(cè)雖然只是工程建設(shè)的前期工作，但對(duì)整個(gè)工程建設(shè)項(xiàng)目的質(zhì)量有很大的影響。因此，勘測(cè)人員必須根據(jù)工程項(xiàng)目的具體要求及實(shí)際情況，靈活應(yīng)用物探法與鉆探法。從工程地質(zhì)勘測(cè)的實(shí)踐來(lái)看，絕大多數(shù)勘測(cè)人員綜合應(yīng)用物探法與鉆探法，取得了很好的效果。

2.1 應(yīng)用雷達(dá)波勘探法與鉆探法

雷達(dá)起源第二次世界大戰(zhàn)，原是防空軍事裝備，通過(guò)無(wú)線電波探測(cè)飛機(jī)的方位、高度、距離、飛行速度。外國(guó)專家們經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究后發(fā)現(xiàn)，在地質(zhì)勘測(cè)中雷達(dá)同樣可以大顯身手，因而發(fā)明了地質(zhì)雷達(dá)。

使用雷達(dá)波勘探法，首先須開(kāi)啟地質(zhì)雷達(dá)，向地下發(fā)射高頻電磁波 （中心頻率為12.5～1 200 MHz[3]）；然后接收反射回來(lái)的反射波與沿巖層表層傳播的直達(dá)波，根據(jù)直達(dá)波與反射波的數(shù)據(jù)分析地下情況 （雷達(dá)波在水中的波速為0.033 m/ns，衰減系數(shù)為0.1 dB/m；雷達(dá)波在灰?guī)r中的波速為0.11 m/ns，衰減系數(shù)為0.4～1 dB/m；雷達(dá)波在黏土中的波速為0.06 m/ns，衰減系數(shù)為1～300 dB/m）。

在河北省某縣公路施工中，工程地質(zhì)勘測(cè)人員便應(yīng)用了雷達(dá)波勘探法與鉆探法。他們首先使用地質(zhì)雷達(dá)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了全面勘測(cè)，分析了現(xiàn)場(chǎng)土層的分布、厚度、寬度，并發(fā)現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)下方存在著較大的空洞。然后，勘測(cè)人員使用鉆機(jī)在空洞上方鉆孔，果然發(fā)現(xiàn)了溶洞。溶洞的位置與地質(zhì)雷達(dá)勘測(cè)的結(jié)果吻合 （位于現(xiàn)場(chǎng)下方18 m）。在這次鉆探過(guò)程中，勘測(cè)人員還采集了土樣，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)土層的具體情況與地質(zhì)雷達(dá)勘測(cè)結(jié)果完全吻合 （現(xiàn)場(chǎng)地層共分為4層，第一層是填土層，深度為1.73～2.69 m，厚度為1.82～2.73 m；第二層為粉土層，深度為6.07～6.77 m，厚度為3.72～5.13 m；第三層為粉質(zhì)黏土層，深度為10.43～11.33 m，厚度為4.17～4.55 m；第四層為粉土層，深度為13.43～14.28 m，厚度為2.34～3.15 m）。

2.2 應(yīng)用直流電法與鉆探法

直流電法又分為電阻率法、充電法與自然電場(chǎng)法。在工程地質(zhì)勘測(cè)中，應(yīng)用較多的是電阻率法。電阻率法是根據(jù)不同巖石的導(dǎo)電性能，在測(cè)點(diǎn)上布置大量電極 （數(shù)十根～數(shù)百根），向地下供電，再采集穩(wěn)定電流數(shù)據(jù)，分析電流場(chǎng)的分布規(guī)律，繪制地電斷面分布圖[4]。電阻率法成本低、勘測(cè)能力強(qiáng)，可在短時(shí)間內(nèi)采集大量有用的地質(zhì)信息。

2016年，在廣東某高速公路項(xiàng)目工程地質(zhì)勘察中，物探技術(shù)員便應(yīng)用了電阻率法與鉆探法。物探技術(shù)員首先使用鉆機(jī)鉆探，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)層巖分為兩層，第一層屬于砂卵石，第二層屬于灰?guī)r，在灰?guī)r層中存在溶洞，溶洞中還有地下水。為探明溶洞情況，測(cè)繪人員采用電阻率法。他們?cè)谌芏瓷戏揭? m的間距布設(shè)6條測(cè)線，再沿每條測(cè)線鋪放10根測(cè)量電極 （共鋪放60根電極，兩根電極的間距為2 m），然后使用電測(cè)儀自動(dòng)采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，探明該溶洞基巖面有60.3 m深。之后，測(cè)繪人員又用鉆探法進(jìn)行復(fù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)實(shí)際情況與測(cè)繪結(jié)果完全吻合。

2.3 應(yīng)用地震勘探法與鉆探法

地震波是一種彈性波，地震波又分為縱波與橫波，地震波縱波在不同巖石、土體中傳播速度又各不相同（ 在黃土中，地震波縱波傳播速度為0.3～0.6 km/s；在濕黏土中，地震波縱波傳播速度為1.5～2.0 km/s；在頁(yè)巖中，地震波縱波傳播速度為2.1～4.4 km/s；在花崗巖中，地震波縱波傳播速度為5.5～6.1 km/s[5]）。因此，可以人工激發(fā)地震波，通過(guò)觀測(cè)、分析人工雷地震波在地下的傳播規(guī)律，推斷地下巖層的性質(zhì)與形態(tài)。

2017年，山西某縣煤礦，由于多年野蠻開(kāi)采、無(wú)序作業(yè)，形成了大面積的采空區(qū)，須盡快探明采空區(qū)的范圍、深度。測(cè)繪人員首先使用鉆探法在現(xiàn)場(chǎng)鉛孔，探明現(xiàn)場(chǎng)地層共有6層，分別為石灰?guī)r層（ 厚度83 m）、頁(yè)巖層（ 厚度17.9 m）、石灰?guī)r層（ 厚度107 m）、黑色泥巖層（ 厚度84 m）、砂質(zhì)泥巖層（ 厚度45 m）、夾層鈣質(zhì)結(jié)核層（ 厚度44 m）、黃土層（ 厚度5 m）。然后，測(cè)繪人員采用地震勘探法，在現(xiàn)場(chǎng)6 km2范圍內(nèi)布置7條測(cè)線，每條測(cè)線上布置8個(gè)物理點(diǎn)，每條測(cè)線長(zhǎng)80 m，采用錘擊震源，人工制造地震波；再通過(guò)垂直檢波器接收地震波，確定了采空區(qū)的范圍與深度（ 采空區(qū)埋深在200～250 m之間，寬度在50～160 m之間，分布面積較大）。

3 結(jié)語(yǔ)

物探法與鉆探法各有優(yōu)缺點(diǎn)。這就需要工程物探技術(shù)員不斷總結(jié)測(cè)繪經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況與工程項(xiàng)目的要求，靈活運(yùn)用兩種勘探方法，實(shí)行精細(xì)化勘測(cè)作業(yè)，不斷提高工程地質(zhì)勘察的質(zhì)量。