工程物探方法探測覆蓋層的工程地質效果分析

李德智 牛蘇杰 郭榮

摘 要： 現(xiàn)如今，我國的經(jīng)濟在快速發(fā)展，社會在不斷進步，作為地球物理學的分支之一，工程物探以其種種優(yōu)勢在諸多領域獲得了十分廣泛的應用。而在覆蓋層區(qū)域，進行工程物探作業(yè)時，所選的物探方法、具體布設的測網(wǎng)、使用的方法技術等，在全面分析地質效果方面，均至關重要?；诖?，本文從某水電站工程出發(fā)，分析了在覆蓋層地質探測中，各種物探方法的效果，僅供參考。

關鍵詞： 地質效果;覆蓋層;水電站;工程物探

【中圖分類號】P631.52 ? ? 【文獻標識碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.37.009

引言：工程物探方法是水文地質、工程地質以及環(huán)境地質勘探必不可少的方法之一，與我國的工程建設事業(yè)息息相關。通過應用地球物理方法，達到探查建筑物地基、地下管線以及地下不良地質體和覆蓋層等目的，工程物探在工程建設中發(fā)揮著至關重要的作用。工程物探所采用的技術方法種類繁多，根據(jù)不同的工作環(huán)境，可以分為航空物探、地面物探和地下物探三類。根據(jù)所使用的儀器設備和所依據(jù)的原理又可劃分為：電法勘探、地震勘探以及電磁勘探、重力勘探。在工程地質勘察中勘察的對象與周圍的環(huán)境或介質往往存在著某種差異，而這些差異所呈現(xiàn)出的天然或者人為物理場的分布特征則能反映出地下的地質特征，為工程的建設以及施工提供有效的勘探依據(jù)。然而，地下介質參數(shù)并不是由單一參數(shù)決定的，如果只是考慮單一的物性參數(shù)所得出來的物探資料很難具有說服力，地下介質的復雜性造就了物探方法的多解性，因此在勘探過程中大多是結合地質以及地球物理的特征，選擇最優(yōu)的組合方法，將多種物探方法綜合使用，最終通過鉆探資料驗證，從而得出物探方法在工程勘察中的應用效果。

1 工程物探檢測方法

工程物探檢測方法技術門類眾多，它們依據(jù)的原理和使用的儀器設備也各有不同，隨著科學技術的進步，物探技術的發(fā)展日趨成熟，新的方法技術不斷涌現(xiàn)，幾年前還認為無法解決的問題，幾年后由于某種新方法、新技術、新儀器的出現(xiàn)迎刃而解的實例是常見的.因此，它是地質科學中一門新興的、十分活躍、發(fā)展很快的學科，也是工程勘察的重要方法之一，在某種程度上講，它的應用與發(fā)展已成為衡量地質勘察現(xiàn)代化水平的重要標志.工程物探用于勘探的方法：從利用的物理場來分，主要包括彈性波類勘探、電（磁）法類勘探等，在此基礎上衍生出許多相關的探測與檢測手段.從觀測方式看，又可分為地面（包括水上）與地下方法，地下方法如孔內(nèi)、孔間，硐內(nèi)、硐間的探測等.目前常用工程物探方法有：（1）電法勘探：包括電測深法、電剖面法、高密度電法、自然電場法、充電法、激發(fā)極化法、音頻大地電磁測深法（包括可控源）、瞬變電磁法等.（2）探地雷達：可選擇剖面法、寬角法、環(huán)形法、透射法、單孔法、多剖面法等.（3）地震勘探：包括淺層折射波法、淺層反射波法和瑞雷波法.（4）彈性波測試：包括聲波法和地震波法.聲波法可選用單孔聲波、穿透聲波、表面聲波、聲波反射、脈沖回波等;地震波法可選用地震測井、穿透地震波速測試、連續(xù)地震波速測試等.（5）層析成像：包括聲波層析成像、地震波層析成像、電磁波吸收系數(shù)層析成像或電磁波速度層析成像等.工程物探用于檢測的方法：經(jīng)實際檢驗成熟的方法主要有：（1）彈性波類：彈性波測試有聲波類和地震波類兩種;聲波類主要方法包括單孔聲波、穿透聲波、表面聲波、聲波反射、脈沖回波法和全波列測井;地震波類主要方法包括地震測井、跨孔地震波速測試和連續(xù)地震波測試，還可以進行動、靜彈模量對比及變形模量檢測.兩種方法都是以分析彈性波在巖體內(nèi)的傳播特征為基礎，又各有特點、可相互補充、不能彼此取代.（2）電磁波類：電磁波類主要有探地雷達和電磁波CT.探地雷達主要用于隧道施工掌子面超前預報，也可用于檢測公路施工質量、地下洞室圍巖與混凝土襯砌結合部狀況、混凝土內(nèi)部缺陷等.電磁波CT是通過巖土體電磁波吸收系數(shù)成像，可探測喀斯特等具有一定電性差異和規(guī)模的地質體，圈定構造破碎帶等不良地質現(xiàn)象，從而為工程基礎灌漿作指導，并檢測灌漿效果（通過灌漿前后對比測試證明）。

2 工程物探方法探測覆蓋層的工程地質效果分析

2.1 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。

2.2 基巖面高程的探測

（1）發(fā)現(xiàn)河床基巖面從上游至下游逐漸抬升的規(guī)律，圈定覆蓋層較淺河段，指導鉆孔布置和壩線選擇。（2）追索大灘壩上游內(nèi)側基巖淺槽延伸方向，圈定其范圍，僅發(fā)現(xiàn)（220一230）m基巖面等高線延伸到妞，線上游附近，確認VI壩線河床基巖無深槽通過。1986年鉆探隊進點，首先在大灘壩下游打2個孔，由于值班人員受原有資料影響，認為整個大灘壩覆蓋層深厚，誤將基巖面的破碎巖塊作為崩石、孤石看待，提交覆蓋層厚度分別為62.4m和59.45m。但通過兩孔附近的地震剖面的檢波點，解釋覆蓋層厚度分別為35m和27.Zm。物探成果與鉆探資料相矛盾，1989～1990年經(jīng)重新打孔揭露覆蓋層厚為39.26m和27m，證實物探解釋成果正確，從而糾正了差錯，在1990年選壩會議前后分別予以改正。

結語：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。伴隨先進技術的迅速進步，物探技術也日益提升，但其選擇環(huán)節(jié)也很重要。本研究顯示，地質條件一樣的區(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，以增強地質探測效果，促進我國的社會經(jīng)濟建設。

參考文獻

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