工程物探在地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用

聶西坤

（山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第四地質(zhì)大隊(duì)，山東 濰坊 261021）

近年來(lái)，隨著城市化進(jìn)程的加快，可持續(xù)發(fā)展是城市發(fā)展的重中之重。目前城市建設(shè)中的可持續(xù)發(fā)展面臨地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)和空間資源不足，來(lái)解決這些問(wèn)題就要積極的應(yīng)用物探地質(zhì)調(diào)查的工作，城市的地質(zhì)物探技術(shù)作為信息的重要手段，發(fā)揮著重要的作用。工程物探技術(shù)是一種通過(guò)分析所觀察到的地球物理場(chǎng)，利用目標(biāo)體的物理性質(zhì)(電阻率、磁力、波速等)與周圍環(huán)境之間的差異來(lái)識(shí)別目標(biāo)體的大小和性質(zhì)的方法。城市地質(zhì)調(diào)查方法相比傳統(tǒng)地質(zhì)物探調(diào)查中使用的方法的特點(diǎn)是大量的干擾因素，施工地點(diǎn)和時(shí)間有限，探測(cè)目標(biāo)的不同和探測(cè)精度要求高[1]。隨著城市基礎(chǔ)設(shè)施的快速發(fā)展，工程物探技術(shù)越來(lái)越多地應(yīng)用于城市地質(zhì)調(diào)查。實(shí)踐證明，該方法取得了良好的效果。

1 城市地質(zhì)調(diào)查中物探技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)和價(jià)值

（1）城市地質(zhì)調(diào)查中物探技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)?？蚣軆?nèi)實(shí)施的城市地質(zhì)調(diào)查是必要的，以確保工程的質(zhì)量和效率，建立有效的技術(shù)手段，有機(jī)地整合城市地質(zhì)以及工程物探技術(shù)和研究工作，并從而有助于提升質(zhì)量。工程物探技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)主要體現(xiàn)在幾個(gè)層面:工程物探技術(shù)在城市地質(zhì)研究中的應(yīng)用是科學(xué)的，是有效的。利用工程物探技術(shù)，可以及時(shí)探索大規(guī)模的工程地質(zhì)條件，綜合物探方法可以提高物探技術(shù)工作的效率，保證質(zhì)量分析的準(zhǔn)確性和有效性。使用不同的控制技術(shù)可以有效地提高工作質(zhì)量和效率。第二個(gè)是高精度。城市地質(zhì)調(diào)查要求較高。為了保證地質(zhì)調(diào)查的質(zhì)量和相關(guān)數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性，必須科學(xué)地應(yīng)用工程物探技術(shù)，利用工程物探技術(shù)的高精度優(yōu)勢(shì)，提供最準(zhǔn)確的結(jié)果。第三，探測(cè)深度較低。工程物探技術(shù)在城市地質(zhì)研究中的應(yīng)用主要包括對(duì)地下淺層地質(zhì)層的勘探，一般為幾米至幾十米，深度約為100m。就工程探測(cè)器的深度而言，它相對(duì)較小。

（2）城市地質(zhì)調(diào)查中物探技術(shù)應(yīng)用價(jià)值。工程物探技術(shù)在城市地質(zhì)研究中的應(yīng)用有幾個(gè)方面，包括:城市水文條件調(diào)查以及物探技術(shù)勘探技術(shù)的使用上，它可以探測(cè)物探技術(shù)勘探技術(shù)問(wèn)題的處理、地下水文條件為規(guī)劃提供技術(shù)支助，以確保其有效對(duì)等點(diǎn)的城市建設(shè)。它反映了開(kāi)發(fā)和開(kāi)發(fā)城市地下水資源的應(yīng)用價(jià)值。城市化導(dǎo)致城市人口急劇增加，給城市供水帶來(lái)了巨大壓力[2]。地下水資源的開(kāi)發(fā)必須考慮到科學(xué)的方向，避免盲目的挖掘和鉆探。因此，有必要科學(xué)地應(yīng)用物探技術(shù)勘探技術(shù)，從而指導(dǎo)地下水資源的開(kāi)發(fā)和利用，并合理地評(píng)估其開(kāi)發(fā)潛力，從而科學(xué)地利用地下水資源。

2 方法要素

（1）地質(zhì)災(zāi)害與地質(zhì)環(huán)境調(diào)查。早期規(guī)劃對(duì)城市規(guī)劃、選擇特定地質(zhì)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對(duì)城市土地的未來(lái)發(fā)展規(guī)劃、綜合評(píng)估、地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估的適宜性和地質(zhì)災(zāi)害影響，確定地區(qū)建筑用地范圍和合理的規(guī)劃，以確保安全、有效的用地。因此，有必要對(duì)城市地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)和地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行研究和評(píng)價(jià)，作為制定城市總體規(guī)劃的基礎(chǔ)。這是確保城市可持續(xù)發(fā)展和建筑長(zhǎng)期穩(wěn)定的必要條件。

（2）地質(zhì)資源調(diào)查與評(píng)價(jià)。城市的可持續(xù)發(fā)展需要持續(xù)的資源供應(yīng)，與城市發(fā)展密切相關(guān)的地質(zhì)資源包括地下水資源、礦產(chǎn)資源、土地資源和地質(zhì)遺產(chǎn)資源。。隨著城市用地需求的增加與土地資源日益稀缺之間的矛盾，必將改變傳統(tǒng)發(fā)展模式，并出現(xiàn)地下空間的優(yōu)勢(shì)。地質(zhì)形成層的空間容量不是無(wú)限的。在一定深度下，一旦使用，內(nèi)部容量是有限的。因此，即使是地下空間的使用也需要科學(xué)的規(guī)劃。鑒于城市地質(zhì)環(huán)境的現(xiàn)狀和城市發(fā)展趨勢(shì)，城市地質(zhì)資源的研究和評(píng)價(jià)應(yīng)集中于地?zé)豳Y源、淺層地?zé)豳Y源、地下水資源和地下空間資源。

（3）城市地質(zhì)環(huán)境綜合評(píng)價(jià)。城市地質(zhì)環(huán)境的總體評(píng)價(jià)包括區(qū)域地殼的穩(wěn)定性、地下空間的適宜性、城市工程的適宜性、土地利用的適宜性和城市地質(zhì)環(huán)境的適宜性。

（4）資源環(huán)境綜合承載評(píng)價(jià)。資源和環(huán)境的承載能力對(duì)城市發(fā)展至關(guān)重要。一方面，礦物、水、土壤和能源等資源的狀況和潛力;另一方面，空間場(chǎng)址的安全，即地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)和土壤和水環(huán)境的安全?？梢哉f(shuō)，這與城市發(fā)展的能力限制問(wèn)題有關(guān)。這是涉及到城市發(fā)展中的極限能力問(wèn)題，城市資源的固有稟賦和獲得的環(huán)境發(fā)展能力直接影響城市規(guī)劃的功能方向，必須與區(qū)域經(jīng)濟(jì)和區(qū)域發(fā)展相協(xié)調(diào)，并與地方發(fā)展相結(jié)合[3]。監(jiān)測(cè)地質(zhì)和環(huán)境資源的承載能力，使其處于適宜居住環(huán)境的控制之下，避免環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題，提高城市發(fā)展的安全性和可靠性，實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展。

3 當(dāng)前城市地質(zhì)調(diào)查中存在的技術(shù)問(wèn)題

（1）工作人員素質(zhì)較低。人員作為綜合地質(zhì)調(diào)查的主體，直接影響了優(yōu)質(zhì)的過(guò)程和結(jié)果，但目前的現(xiàn)實(shí)地質(zhì)調(diào)查局的人員素質(zhì)良莠不齊，還含有其他非專業(yè)人員，不僅影響調(diào)查工作的準(zhǔn)確性，研究技術(shù)和工藝的運(yùn)行故障等等，還會(huì)造成安全調(diào)查的材料、設(shè)備和儀器損壞。城市地質(zhì)調(diào)查的人員，除了要有較高的專業(yè)技能以及敬業(yè)精神和創(chuàng)新意識(shí)，不斷改善他們的工作模式，并且在當(dāng)前情況下，雖然城市地質(zhì)調(diào)查能夠成功，但隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)日新月異，在許多現(xiàn)代儀器和設(shè)備中，由于缺乏操作能力和理論基礎(chǔ)自然會(huì)影響調(diào)查的進(jìn)行，還有一些單位為了能夠快速獲取經(jīng)濟(jì)效益，以便能夠迅速獲得利潤(rùn)，完成工作[4]。因此，最終結(jié)果是片面的，很難衡量調(diào)查的實(shí)際價(jià)值。

（2）地質(zhì)調(diào)查市場(chǎng)不完善。最早的城市地質(zhì)調(diào)查都是有國(guó)家直屬單位進(jìn)行的，主要的資金來(lái)源就是國(guó)家的財(cái)政分配，然而，計(jì)劃經(jīng)濟(jì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槭袌?chǎng)經(jīng)濟(jì)，如果不能改變單位的思想，隨著時(shí)間的推移，勢(shì)必影響地質(zhì)勘探，結(jié)合中國(guó)市場(chǎng)體系的發(fā)展，部分中小企業(yè)的發(fā)展較弱，就會(huì)影響城市地質(zhì)工作效率和服務(wù)質(zhì)量。我國(guó)城鎮(zhèn)化、地質(zhì)研究的重要性越來(lái)越明顯，在自由市場(chǎng)管理和企業(yè)之間的差異也越來(lái)越明顯，盲目競(jìng)爭(zhēng)，不僅不利于現(xiàn)階段的地質(zhì)調(diào)查工作進(jìn)度，也會(huì)影響整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

（3）設(shè)備管理力度不足。地質(zhì)調(diào)查是復(fù)雜的和具有綜合性質(zhì)的，所以，你需要結(jié)合現(xiàn)代設(shè)備，以提高效率和員工的素質(zhì)，但直到現(xiàn)在，大多數(shù)企業(yè)實(shí)際情況或測(cè)量設(shè)備不符合要求，設(shè)備維護(hù)不足，導(dǎo)致勞動(dòng)力減少。地質(zhì)調(diào)查如果設(shè)備可以很好地使用，那么城市的規(guī)劃與建設(shè)就會(huì)越來(lái)越完善，但是由于一些企業(yè)的發(fā)展實(shí)力問(wèn)題，其調(diào)查設(shè)備相對(duì)落后，通過(guò)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)設(shè)備就會(huì)有很大的成本投入，由于人手不足，及時(shí)設(shè)備的維修保養(yǎng)導(dǎo)致設(shè)備老化、磨損、效率低下。

4 工程物探在城市地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用

（1）高密度電阻率法。高密度電阻率法是基于巖石的接地電阻率差異，通過(guò)觀察和探索的空間分布特征和電場(chǎng)的變化規(guī)律與這些差異的關(guān)系，通過(guò)識(shí)別地下地質(zhì)構(gòu)造和尋找異質(zhì)性電氣(巖溶、風(fēng)化層、滑坡體等)。高密度電阻率法實(shí)地收集信息，可以完整的完成縱橫到二維物探的過(guò)程，不僅反映了巖石的水平方向以及巖層走向的變化，還可以具備測(cè)深以及剖面的能力和探索高密度電阻率法采用直流供電。與傳統(tǒng)的電氣方法相比，它的特點(diǎn)是成本更低，效率更高，信息更豐富，更直觀，數(shù)據(jù)解釋更容易。因此，電力勘探能力大大提高。相比其他物探技術(shù)勘探方法，高密度電阻率法人為噪聲的干擾小，不影響現(xiàn)場(chǎng)勘探，工業(yè)城市以及居民區(qū)中的運(yùn)用有巨大的優(yōu)勢(shì)，以地質(zhì)研究城市淺層的最常用的方法之一，但很可能對(duì)地面起伏較大的地區(qū)影響數(shù)據(jù)收集工作質(zhì)量。高密度電阻率法探測(cè)的深度一般在100m以上的范圍內(nèi)，這也是城市地下空間開(kāi)采的深度，在傳統(tǒng)的深度范圍內(nèi)。該方法在地質(zhì)構(gòu)造劃分、巖溶探測(cè)、地下巖溶勘探等工程領(lǐng)域具有重要作用。

（2）地質(zhì)調(diào)查中淺層地震法應(yīng)用。淺層地震法可以在地質(zhì)研究中發(fā)揮積極作用，工程物探技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，提供了有效的探測(cè)和高精度，特別是淺層反射法，具有較好的分辨率和探測(cè)精度。例如，在應(yīng)用淺層折射法時(shí)，覆蓋檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)甚至更大，在檢測(cè)隱蔽結(jié)構(gòu)和空洞時(shí)非常有用。利用淺層地震方法在城市地質(zhì)調(diào)查等主要依靠人工震源的機(jī)械沖擊和地震波引起的地震波，以及對(duì)其規(guī)則的巖層中傳播，并在土壤和其他介質(zhì)中進(jìn)行判斷。在地質(zhì)研究的發(fā)展過(guò)程中，地震勘探具有脈沖能量低、網(wǎng)絡(luò)密度大、準(zhǔn)確度高的特點(diǎn)，可以在研究水資源和環(huán)境的地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)方面發(fā)揮積極作用。在淺層地震方法的應(yīng)用中，現(xiàn)場(chǎng)要求相對(duì)較高?？碧礁浇慕ㄖこ毯瓦\(yùn)輸可能會(huì)造成干擾，其中一些可能會(huì)掩蓋真實(shí)的波浪。因此，有必要避免干擾因素對(duì)特定數(shù)據(jù)收集的影響。在進(jìn)行勘探實(shí)驗(yàn)之前，必須進(jìn)行分割實(shí)驗(yàn)，選擇觀測(cè)系統(tǒng)來(lái)抑制擾動(dòng)波，從而確定采集參數(shù)。

（3）城市地質(zhì)調(diào)查電法應(yīng)用。地質(zhì)調(diào)查中工程物探技術(shù)的選擇應(yīng)與實(shí)際調(diào)查需要密切結(jié)合，電法應(yīng)與工作轉(zhuǎn)移調(diào)查密切結(jié)合，以促進(jìn)地質(zhì)調(diào)查的良好發(fā)展。電法包括幾種探測(cè)技術(shù)，其中電阻率法和自然電場(chǎng)法是最顯著的探測(cè)方法之一，是地下水勘探中常用的工程物探技術(shù)[5]。探索高密度電阻率為例，是巖石和土壤的電阻率物理特性的基礎(chǔ)上對(duì)空間中電磁場(chǎng)的設(shè)備的技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行研究。在以直流為主的控制技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，成本低，效率高，信息更豐富、更直觀。在城市地質(zhì)研究中，淺層電特性的獲取起著重要的作用。

5 結(jié)語(yǔ)

城市地質(zhì)研究對(duì)于解決當(dāng)前城市化的許多問(wèn)題至關(guān)重要，是城市規(guī)劃和建設(shè)以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)。作為地下空間的重要方法和獲取信息技術(shù)在城市地質(zhì)調(diào)查、物探技術(shù)研究中廣泛使用，近幾年的城市地質(zhì)調(diào)查期間設(shè)備和技術(shù)的快速發(fā)展和不斷更新的數(shù)據(jù)的處理和應(yīng)用比較廣泛，令人矚目。

城市地質(zhì)調(diào)查工作中更為廣泛地應(yīng)用了物探方法，并且取得了顯著的應(yīng)用效果。