工程物探方法探測覆蓋層的工程地質(zhì)效果分析

王 玉

（山東省煤田地質(zhì)局，山東 濟南 250104）

作為一種高新技術(shù)，物探方法在勘察工程地質(zhì)的過程中，表現(xiàn)出很多優(yōu)勢，如可靠、便捷、準確、迅速等。而伴隨先進技術(shù)的快速進步，工程物探也發(fā)展得越來越快，并且在工程地質(zhì)等的勘查中，發(fā)揮著日益重要的作用。而針對不同的工程地質(zhì)及勘查目的，在具體的工程勘察過程中，常常需要選擇相應的物探方法，以增強獲得的地質(zhì)信息效果。

1 工程物探方法概述

工程地球物理勘探方法以工程物探方法為簡稱。工程物探方法是指基于地質(zhì)目標體、四周介質(zhì)的基本物性差異，比如，電磁性、主體密度、溫度、波速、放射情況等，以一定的儀器來觀測天然或者人工物理場所的變化，進而明確地下面的地質(zhì)體的有關(guān)空間展布情況，并最終獲得巖土體的各項物性參數(shù)信息，如覆蓋層深度等的物理勘探方法之一。目前，在工程物探領(lǐng)域，方法技術(shù)紛繁復雜，相應的原理及探測儀器、方式也不盡一樣。伴隨現(xiàn)代科技的快速進步，極大地推動了物探技術(shù)的進步，涌現(xiàn)越來越多的新技術(shù)方法?，F(xiàn)階段，物探方法的推廣應用及發(fā)展，業(yè)已成為衡量工程地質(zhì)勘察效果的關(guān)鍵性標志。

2 某水電站的工程概況

2.1 區(qū)域地質(zhì)

某水電站在一盆地過渡到高原的地帶，整體地質(zhì)構(gòu)造相當復雜；具體在地史方面，歷經(jīng)前震旦紀，整個區(qū)內(nèi)屢次變化，在三疊中生代紀末，逐步開始形成陸地，且地表有承受三疊紀內(nèi)外力的雙重塑造作用；尤其是在地表巖性方面，復雜且日趨多樣化，在東北走向，多陸逐步沉積下來紅砂巖、頁泥巖等之類的軟質(zhì)巖石，而在西南走向，則經(jīng)由多火山噴發(fā)逐步形成一種硬質(zhì)玄武巖，非常硬且容易受溶蝕；在整體角度上看，工程地貌以一線為界，主要涉及以下兩大部分：在西南方向，主要分布著低山，當屬盆地延展到山原的區(qū)域；而在整個東北向，主要分布著平原或者丘陵，位居盆地以內(nèi)。以上兩大部分具有不一樣的地貌，且地勢明顯懸殊，在整個區(qū)域中，總的地勢趨勢為東北低、西南高。

2.2 地層巖性

在物探區(qū)域，主要是丘陵地貌，區(qū)間的整個地勢，呈現(xiàn)出東低西北高的特點。通過分析前期資料和具體的本鉆探數(shù)據(jù)知，在本擬建現(xiàn)場以內(nèi)，上覆地層是第4系的人工新填土類型的雜填土。而第4系沖積層當屬更新粉質(zhì)類粘土，并且在下面為灌口白堊系類型的卵石，但下伏基巖又是遂寧組之類的侏羅泥巖。

2.3 水文氣象

在海陸季風不斷交替的種種影響下，測區(qū)區(qū)域在夏季大多受源于西太平洋帶來的副熱帶氣溫高壓的相互影響，而相應的冬季則整體上受源于蒙古西等冷空氣的大幅影響。鑒于周年持續(xù)更改太陽輻射度，在測區(qū)區(qū)域內(nèi)，往往涉及諸多氣候類型。鑒于氣溫會被整個地形、地勢綜合影響，故此在場地區(qū)域，全年的平均氣溫表現(xiàn)出東區(qū)高氣溫、西區(qū)低氣溫的趨勢。按照現(xiàn)場水文環(huán)境、區(qū)域工程地質(zhì)的分析結(jié)果知，在場地地下相對穩(wěn)定的水位處，一般有泥巖，且潛水水位的總埋深位于5m～7m的區(qū)間。

2.4 地球物理基本特征

據(jù)場探查現(xiàn)場地球物理基本條件知，在測試的過程中，顯示出第4系松散層（也即粉黏土、復雜填土）在縱波上表現(xiàn)出600m/s～800m/s上下的速度，對應的介電常數(shù)在8～12區(qū)間變化；卵石層在縱波上表現(xiàn)出1300m/s～1600m/s上下的速度，對應的介電常在10～15區(qū)間變化；泥巖在縱波上表現(xiàn)出1000m/s～2400m/s上下的速度，對應的介電常數(shù)在5～7區(qū)間變化?？紤]到覆蓋層大多是堆積來的不良松散地層，所以總的巖性一度松散無度，且成因也多種多樣、快速變化巖性巖相、風化程度各異等。在以上種種因素的影響下，令覆蓋層和基巖在物性參數(shù)上面，較容易出現(xiàn)交互、重疊部分，所以在處理解釋資料中，需要綜合考量以上這些方面，并從鉆孔資料出發(fā)，更加精確地予以解釋。

2.5 物探方法

按照測區(qū)區(qū)域的地球物理基本特征，可知覆蓋層和工程基巖間，在對應的電阻率、整體波速、對應介電常數(shù)等數(shù)據(jù)信息，都存在一定的不同。按照各自的物性差異，可選相應的物探方法。所以，在這個場區(qū)區(qū)域，有選用以下3種物探方法：電阻率高密度法、地震淺層反射波法、工程地質(zhì)雷達法，來探測工程覆蓋層的具體厚度。同時，按照現(xiàn)場踏勘的實際情況，針對測區(qū)測線，實施了網(wǎng)格化設計。為確保數(shù)據(jù)足夠準確，又在測線上布設鉆孔。

3 地質(zhì)效果

3.1 電阻率高密度法的地質(zhì)效果

鉆探資料圖顯示，測線總長144m，且一共有穿過7個鉆孔。據(jù)高密度反演顯示，電阻率實際在0Ω·m～80Ω·m以內(nèi)進行變化著，在橫向上經(jīng)由63m～78m或105m或130m，則在對應的地表處表現(xiàn)出局部高阻特征，得出為碎石引起的，且有約0.5m的深度，而總電阻率是70Ω·m上下。而相應的地下范圍有在1m～7.5m間發(fā)生高阻表象，且會更改總的電阻率，具體變化區(qū)域是50Ω·m～70Ω·m，得出是因各種建筑垃圾或者回填土而引起的。

而位居地下面的5m～11m范圍，有發(fā)生低阻表象，根據(jù)現(xiàn)場的地質(zhì)信息，初步推斷是屬于卵石層。相應的反演圖還顯示在其下面，有相當清楚的電性界面，且有發(fā)生高阻現(xiàn)象，得出當屬基巖層。而經(jīng)由電阻率高密度法，得出的電阻率下面的剖面圖卻呈現(xiàn)出，反演圖類型的電性差別，故此獲得電性類型的分界面，在具體的第1～3電性層當屬覆蓋層，且再下層當屬基巖，由此可得出覆蓋層大致呈現(xiàn)出4.8m～9.5m上下的厚度。

3.2 反射波淺層地震法的地質(zhì)效果

通過淺震反射波法，獲得的整個水平逐層疊加的時間橫截圖顯示，橫軸當屬CDP探測點，而相應的縱軸則表示探測的具體時間（以ms為單位）。在測線中，偏移距設置為12m，道間距約2m，且進行多次覆蓋測試施工。考慮到連續(xù)不斷的同相軸，故此反射能量相當強，整體地層界限也十分凸出?？紤]到地層具有不一樣的波速，故此按照時間剖面上顯示的反射波以及同相軸的具體走勢，進行了4層劃分。然后嗎，按照時深轉(zhuǎn)換，一一算出各層的具體深度，得出的解譯圖顯示，覆蓋層約有6.75m～7.5m的厚度。

3.3 地質(zhì)雷達地質(zhì)效果

受場地條件所影響，在運用地質(zhì)雷達法進行測量時，在同條測線上分兩段進行連續(xù)測量，且測線總長95m。由雷達波地質(zhì)列圖顯示，通過地質(zhì)雷達，能顯著分辨淺部地層，且相同軸更加清晰，總的連續(xù)性相當好，界面基本上不波動。鑒于反射波表現(xiàn)出的良好軸連續(xù)性與最終的鉆探圖，能實施4層層位分割措施，且各層介質(zhì)的具體介電常數(shù)不盡一樣。按照介電常數(shù)，可以進行地層劃分，得出結(jié)果依次是雜填土層、粉質(zhì)土層、卵石層、泥巖層，故此探地雷達結(jié)果顯示覆蓋層具有5m～10m的深度。

3.4 比較覆蓋層的厚度

經(jīng)過一番比較后知，反射波淺層地震法最終探測出來的覆蓋層厚，在多個鉆孔上和原鉆探資料中的覆蓋層厚具有一樣的值；地質(zhì)雷達最終探測出來的覆蓋層厚，僅在一個鉆孔上和原鉆探資料中的覆蓋層厚具有一樣的值；電阻率高密度法因為有根據(jù)電性進行分層，故此最終探測出來的覆蓋層厚和原鉆探資料中的覆蓋層厚之間存在明顯的差異。由此可見，在本測區(qū)區(qū)域，反射波淺層地震法最終探測出來的覆蓋層厚和具體的真實值之間具有最小的偏差。具體原因就是反射波淺層地震法所用的波阻抗并不一樣，而通常不一樣的地層，相應的波阻抗其實并不一樣，所以這種方法的誤差比其余的物探方法更小。

4 結(jié)語

總之，目前，我國的物探方法擁有很多突出的特點，如采樣密度廣、小成本、快捷、應用領(lǐng)域廣、高科技含量等。鑒于國內(nèi)正值各種工程建設的高峰期，故此物探方法也在日益擴大應用范圍。伴隨先進技術(shù)的迅速進步，物探技術(shù)也日益提升，但其選擇環(huán)節(jié)也很重要。本研究顯示，地質(zhì)條件一樣的區(qū)域，針對探測覆蓋層的工程，建議引進工程類比法，優(yōu)選反射波淺層地震法進行探測，以增強地質(zhì)探測效果，促進我國的社會經(jīng)濟建設。