工程物探在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用分析

孫傳林

(山東省核工業(yè)二四八地質(zhì)大隊，山東 青島 266041)

1 工程物探技術(shù)原理分析

物探技術(shù)是通過地球物理原理，借助物理探索設(shè)備以及物理手段，對工程所處環(huán)境的物理場景進行測量。工程物探技術(shù)能實現(xiàn)對相應(yīng)地質(zhì)密度以及放射性的差異性分析，但據(jù)相關(guān)研究顯示，單一應(yīng)用某種物探技術(shù)進行地質(zhì)勘查工作，無法保證勘查結(jié)果的科學(xué)性與準(zhǔn)確性，因此多數(shù)地質(zhì)勘查工作都會綜合應(yīng)用多種工程物探技術(shù)，以確保所獲數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性與全面性。

在進行地質(zhì)勘查時，綜合利用多種工程物探技術(shù)，同時利用相關(guān)新型、精密電子設(shè)備有效捕捉各項地質(zhì)信息，獲得地質(zhì)影像，并對地質(zhì)影像數(shù)據(jù)做進一步分析，便能得出準(zhǔn)確的關(guān)于地質(zhì)結(jié)構(gòu)結(jié)論。

2 幾種工程物探技術(shù)及應(yīng)用分析

2.1 大地電磁測探法的應(yīng)用

大地電磁測探法簡稱MTI，在應(yīng)用這一方法時，需掌握以下幾點：(1)大地電磁測探法是借助天然電磁場場源，通過觀測不同頻率電磁場的變化規(guī)律，研究分析地中電性結(jié)構(gòu)，進而推斷地層巖土特性的一種勘探技術(shù)。(2)地球內(nèi)部電磁波具有趨膚效應(yīng)，當(dāng)電磁波在地下介質(zhì)中傳播時，會表現(xiàn)出高頻成分衰減快、穿透深度較小等現(xiàn)象。(3)電磁波處于不同頻率當(dāng)中時，會表現(xiàn)出不同的電性信息，因此，當(dāng)電磁波處于不同深度地質(zhì)中時，會反映出不同深度的地質(zhì)信息，相關(guān)工作人員通過信息數(shù)據(jù)變化就能獲得地質(zhì)信息，達(dá)到勘探目的。圖1為在工程勘測中獲得的斷層高頻大地電磁異常剖面圖。

圖1 斷層高頻大地電磁異常剖面圖

2.2 淺層地震反射波法的應(yīng)用

研究表明，使用不同的介質(zhì)波可以獲得不同程度的阻抗差異，也就是說，通過研究反射波變化情況能獲得反射層變化層次。如反射波在傳播過程中遇到相對較大介質(zhì)時，會產(chǎn)生明顯變化，工作人員在觀察到反射波變化情況后，對已獲得波幅展開精準(zhǔn)分析與計算，最終能夠確定反射波所在層次。當(dāng)遇到特殊情況時，反射波變化頻率會加快，僅靠工作人員無法完成信息采集與整理工作，這時需要借助專業(yè)設(shè)備及時收集與記錄電磁波信息，避免造成信息遺漏。同時，在不同介質(zhì)下，產(chǎn)生的反射波特征會有所不同，工作人員借助具體數(shù)據(jù)與圖形，可判斷出巖土當(dāng)中的性質(zhì)。

2.3 高密度電法的應(yīng)用

高密度電法的基礎(chǔ)是常規(guī)電法，后經(jīng)過逐步完善，形成一種新型勘探技術(shù)。在理解高密度電法時，需掌握以下幾點內(nèi)容：(1)巖土介質(zhì)自身就擁有電性差異，這一電性差異是高密度電法的基礎(chǔ)。(2)在利用高密度電法進行勘查時，需要工作人員確定勘查位置并在該位置上施加點差，在試驗過程中，檢測傳導(dǎo)電流會發(fā)生變化，工作人員根據(jù)檢測傳導(dǎo)電流的分布與當(dāng)中變化可判斷出巖土性質(zhì)。(3)高密度電法的優(yōu)點是能對裝置形狀大小、所在位置、排列等多種信息進行全面測量，從而精準(zhǔn)獲得探測地面電場所產(chǎn)生變化的規(guī)律，計算出地層電阻率，之后根據(jù)地層電阻率的變化、變化規(guī)律分析出巖土性質(zhì)。具體應(yīng)用如圖2所示。

圖2 巖土性質(zhì)分析計算示意圖

2.4 雷達(dá)物探法的應(yīng)用

雷達(dá)物探法具有操作簡單、抗干擾性強等優(yōu)點，但是雷達(dá)的探測深度、分辨率會受地下電磁波傳輸速度影響。現(xiàn)階段，雷達(dá)物探法具有兩種應(yīng)用方法，一是剖面探測法，所謂的剖面探測法，指的是在勘查過程中，雙天線雷達(dá)的發(fā)射天線、接受天線同時貼著沿線移動，形成全過程移動記錄，獲得移動圖像，工作人員對移動圖像進行分析，獲得相應(yīng)地質(zhì)變化信息。二是寬腳探測法，在利用寬腳探測法進行工程勘查時，工作人員需要將雙天線中的一個天線固定，另一個天線隨著測線移動，在移動過程中會產(chǎn)生不同反射波，工作人員根據(jù)反射波的走勢進行分析，形成對地質(zhì)參數(shù)以及電磁波傳播效率的準(zhǔn)確計算。

2.5 直流電阻率物探法的應(yīng)用

直流電阻率物探法常應(yīng)用于一些數(shù)據(jù)密集型工程。如工程地質(zhì)勘查中利用該方法采集密集型數(shù)據(jù)時，直流電阻率物探法能測量地面斷面二維數(shù)據(jù)：利用測探法與常規(guī)剖面的集合功能，埋設(shè)一次導(dǎo)線，之后就能獲得大量的數(shù)據(jù)，工作人員輸出所采集數(shù)據(jù)進行，便能提供準(zhǔn)確、全面的地質(zhì)信息，有效提升了工程勘查效率與工程勘查的智能化程度。在利用此方法時，工作人員需掌握高密度電阻率分析方法。高密度電阻率分析方法主要有目標(biāo)相關(guān)、邊界單元以及有限單元三種，在工程勘查中可根據(jù)具體巖土層形態(tài)科學(xué)選擇。

3 工程物探應(yīng)用效果分析

較之傳統(tǒng)的勘查技術(shù)，工程物探技術(shù)具有明顯應(yīng)用優(yōu)勢。首先，物探技術(shù)經(jīng)濟可行，應(yīng)用成本低且效率高，能準(zhǔn)確快速地完成地質(zhì)勘查工作，勘查結(jié)果詳細(xì)清楚，不會對勘查范圍造成破壞，應(yīng)用效果理想。其次，較之傳統(tǒng)的鉆探技術(shù)，工程物探技術(shù)主要是對地下的三維半空間的地球物理場進行測量，通過對物探數(shù)據(jù)的綜合分析，可獲得擬勘查場地三維空間的地質(zhì)信息，為相關(guān)工作提供重要參考信息。如在工程施工中，通過工程地質(zhì)勘查，對即將開工建設(shè)的地點當(dāng)中存在的各種地質(zhì)問題進行分析，可保障建筑工程的施工質(zhì)量與安全性。在利用工程物探技術(shù)勘查地質(zhì)信息時，需要注意以下幾點：(1)工程地質(zhì)勘查內(nèi)容要包括建設(shè)區(qū)域的地形地勢、地層結(jié)構(gòu)、水文地質(zhì)等多方面內(nèi)容，廣泛收集工程信息，掌握基本工程資料；(2)在獲得基礎(chǔ)信息后，根據(jù)具體工程環(huán)境、施工特點設(shè)計編寫經(jīng)濟可行的勘查方案，可為后期的勘查工作奠定基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

總而言之，目前，工程物探技術(shù)日益完善，被廣泛應(yīng)用于地質(zhì)勘查中，并取得了理想的效果，提高了地質(zhì)勘查的準(zhǔn)確性與科學(xué)性，提升了地質(zhì)勘查水平?？梢韵嘈?，在信息技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，工程物探技術(shù)在未來必有更為廣闊的發(fā)展前景。