地球物理勘探技術(shù)在地質(zhì)工程勘查中的應(yīng)用研究

張軍

遼寧省有色地質(zhì)一〇五隊(duì)有限責(zé)任公司 遼寧 葫蘆島 125000

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，我國(guó)很多先進(jìn)技術(shù)運(yùn)用到各行業(yè)中，助其發(fā)展更為迅速。地球物理勘探是指利用地球物理原理，根據(jù)各巖石間的電性、彈性、磁性以及反射性等物理性差異，而采取不同物探儀或其他物理方法解決地質(zhì)問題的勘探方式。隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展，地球物理勘查技術(shù)也逐步走向成熟，應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷增加。雖然目前地球物理勘探技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，但也存在著一定的發(fā)展瓶頸。

1 地球物理勘探技術(shù)的定義

地球物理勘探技術(shù)，也稱之為工程地球物理勘探技術(shù)，是較為實(shí)用的一種技術(shù)，因?yàn)榈厍蛭锢砜碧郊夹g(shù)在施工過程中可以為人們提供準(zhǔn)確的質(zhì)量分析和良好的應(yīng)用效果，所以經(jīng)常廣泛地用于各項(xiàng)工程地質(zhì)的勘察工作中，并發(fā)揮著巨大作用。地球物理勘探技術(shù)在當(dāng)代經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和工程地質(zhì)施工中具有重要意義。地球物理勘探技術(shù)在資源開發(fā)、環(huán)境和地質(zhì)工程等領(lǐng)域做出巨大的貢獻(xiàn)力量。這項(xiàng)技術(shù)是基于不同地質(zhì)體的物性差異，使用不同的機(jī)器設(shè)備和不同的檢測(cè)技術(shù)來測(cè)量工程。由于現(xiàn)代工程建設(shè)具有較高要求，傳統(tǒng)的地質(zhì)勘探工作已經(jīng)無法滿足需求，傳統(tǒng)的地質(zhì)勘探工作通過技術(shù)性控制孔、一般性控制孔和地點(diǎn)所在的地質(zhì)獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，缺乏對(duì)深層次地質(zhì)的研究，所以不被廣泛采納。地球物理勘探技術(shù)通過機(jī)器設(shè)備進(jìn)行觀察測(cè)量，得出的相關(guān)結(jié)論更加具有準(zhǔn)確性。如水文地質(zhì)勘測(cè)，由于不同地區(qū)的地下水地質(zhì)均具有堅(jiān)硬的硬巖、次堅(jiān)硬的軟巖、不同程度的地下水和其他特征等，所以在選擇地球物理勘探技術(shù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、場(chǎng)地條件、當(dāng)?shù)貤l件進(jìn)行充分結(jié)合，確保勘探結(jié)果無誤差。除了需要獲取地理位置信息外，使用地球物理勘探技術(shù)還應(yīng)分析和提前預(yù)測(cè)重大災(zāi)害。傳統(tǒng)的地質(zhì)勘探主要是使用地質(zhì)勘探鉆孔機(jī)深度取土、雙橋靜探燈方法，所以適用范圍也存在差異。通常單一的方法無法滿足在調(diào)查過程中勘察的需求。必要時(shí)需通過多種方法或措施將優(yōu)勢(shì)進(jìn)行互相補(bǔ)充，準(zhǔn)確寫出重大災(zāi)害的數(shù)據(jù)報(bào)告，然后對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析，采取相應(yīng)的措施方法，確?？梢栽诎踩闆r下進(jìn)行施工[1]。

2 地球物理勘探技術(shù)在地質(zhì)工程勘查中的應(yīng)用

2.1 在礦產(chǎn)資源地質(zhì)工程勘查中的應(yīng)用

同樣為了保證礦產(chǎn)資源地質(zhì)工程勘查的準(zhǔn)確性，在進(jìn)行地球物探技術(shù)勘探前也需要先收集資料，并根據(jù)收集的資料確定勘查方案，選擇合適的物探技術(shù)、方法以及勘查儀器。利用地球物探技術(shù)對(duì)礦產(chǎn)資源進(jìn)行勘探的操作如下：①選擇測(cè)量?jī)x器：音頻大地電場(chǎng)儀，因其設(shè)備小巧，受地形地貌特征影響小，操作簡(jiǎn)單，獲取的礦產(chǎn)資源勘查信息量大等優(yōu)勢(shì)成為目前最常用的礦產(chǎn)資源地質(zhì)勘探儀器。②對(duì)勘探區(qū)地層進(jìn)行掃描探測(cè)：測(cè)量需選擇電位差值較穩(wěn)定的地點(diǎn)放置探測(cè)儀；同時(shí)為了保證準(zhǔn)確性需進(jìn)行至少3次掃描測(cè)量。③得出地球物探結(jié)果報(bào)告：通過終端計(jì)算機(jī)對(duì)掃描探測(cè)到的地層圖像、圖表以及數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析整合，最后得出地球物探結(jié)果報(bào)告。④確定鉆孔位置：將地球物探結(jié)果與技術(shù)人員的勘探經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行結(jié)合，最終得出勘探區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源鉆孔位置。隨著地球物探技術(shù)在地質(zhì)工程勘查中的應(yīng)用，不僅大幅降低了地質(zhì)工程勘查的難度，提高了工作效率，還有效增加了勘探結(jié)果的準(zhǔn)確性和科學(xué)性，為了地質(zhì)資源的開發(fā)利用提供了依據(jù)和安全保障。

2.2 地球物理勘探技術(shù)之地震勘探

地震勘探技術(shù)是利用人工激發(fā)的地震波來反映不同地質(zhì)特征，提前預(yù)測(cè)隧道前方的地質(zhì)情況，觀測(cè)人員需要仔細(xì)觀察反射波和折射波，并獲得測(cè)量線的分布規(guī)律等，分析后得到反射波的距離、折射波的距離和地質(zhì)的結(jié)構(gòu)等相關(guān)信息。與其他地球物理勘探技術(shù)相比較而言，地震勘探技術(shù)不需要對(duì)勘探研究結(jié)果進(jìn)行復(fù)雜的解釋。但是為了確保測(cè)量時(shí)的準(zhǔn)確性，需要在測(cè)量時(shí)消耗大量的成本。在實(shí)際過程中，地震勘探員所觀察的地球物理勘探技術(shù)都是經(jīng)過改進(jìn)的，所提交的觀測(cè)報(bào)告都包含施工所在地段的地質(zhì)條件，可以很好地進(jìn)行地質(zhì)區(qū)分的特性。淺層折射法的優(yōu)點(diǎn)，可用于勘測(cè)混凝土內(nèi)部的孔洞或具有潛伏性的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，地質(zhì)勘察結(jié)果精準(zhǔn)度較高。淺層折射法的缺點(diǎn)，實(shí)際使用過程中需要注意施工場(chǎng)地是否滿足實(shí)際使用要求，且勘察結(jié)果存在一定的誤差。

2.3 深度域成像技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，近年來，深度域成像技術(shù)也獲得了極大提升呈現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)，在該方法的研究方面，一大批美國(guó)專家，在研究共方位角波動(dòng)方程深度偏移技術(shù)方面在研究共方位角波動(dòng)方程深度偏移技術(shù)方面獲得了顯著的工作成效。我國(guó)近年來在此方面的研究也在日漸加深，具有代表性的是，同濟(jì)大學(xué)近年來在深度偏移成像技術(shù)方面研究日漸推進(jìn)，獲得的成果領(lǐng)先于世界先進(jìn)水平。伴隨近年來，國(guó)內(nèi)外在深度成像技術(shù)方面的研究日漸加深，很多物理勘探服務(wù)公司也非常重視深度成像技術(shù)的研究工作，正在著力產(chǎn)品化深度域成像技術(shù)。然而，對(duì)于此項(xiàng)技術(shù)而言，在具體應(yīng)用時(shí)，還有很多方面亟待進(jìn)行改進(jìn)，隨著研究工作的不斷深入，在此方面，也出現(xiàn)很多經(jīng)過改進(jìn)的先進(jìn)技術(shù)，過去成像技術(shù)在技術(shù)速度方面，對(duì)于傾角技術(shù)方面的應(yīng)用還是一個(gè)難題，而通過加疊后偏移方法，使這一問題得到了良好解決，但是在勘探過程當(dāng)中，由于現(xiàn)實(shí)求取技術(shù)在應(yīng)用過程當(dāng)中還有偏差存在，所以具體應(yīng)用時(shí)加疊后偏移方法，有成像不精準(zhǔn)的問題存在，還會(huì)引發(fā)虛擬構(gòu)造情況發(fā)生，因此利用改良方法，對(duì)于水平疊加速度不精準(zhǔn)問題的解決，主要是通過疊加深度偏移成像來實(shí)現(xiàn)，對(duì)提高成像精度起到了重要的促進(jìn)作用，然而當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)疊前深度偏移方法有造成一定影響，隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的高速推進(jìn)，在此方面的影響也會(huì)得到很好的解決[2]。

2.4 在地下水資源地質(zhì)工程勘查中的應(yīng)用

為了保證地下水資源地質(zhì)工程勘查的準(zhǔn)確性，在進(jìn)行地球物探技術(shù)勘探前，技術(shù)人員需要先收集勘探區(qū)域的地形地貌特征、氣候特征、人文環(huán)境、交通狀況等資料，并根據(jù)上述資料制定合適的勘查方案，選擇合適的物探技術(shù)、方法以及勘查儀器。其中激發(fā)極化法因?yàn)閷?duì)水文環(huán)境和地貌特征的影響較小，且可以同時(shí)對(duì)多個(gè)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，是目前地下水資源勘查中最常用的地球物探技術(shù)。激發(fā)極化法在地下水資源地質(zhì)工程勘查中的操作如下：①選擇在勘探區(qū)的3處地點(diǎn)平均安放3個(gè)探測(cè)儀進(jìn)行激電探測(cè)，收集測(cè)量到的極化率、偏離度以及電阻率等參數(shù)。②將3個(gè)探測(cè)儀收集到的參數(shù)信息，通過終端計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，得到地球物探結(jié)果；為了數(shù)據(jù)處理過程中出現(xiàn)參數(shù)信息丟失的問題，需要先對(duì)原始數(shù)據(jù)備份。③將地球物探結(jié)果與技術(shù)人員的勘探經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行結(jié)合，最終得出勘探區(qū)內(nèi)地下水鉆孔的位置。

2.5 地球物理勘探技術(shù)之電磁法勘探技術(shù)

電磁法勘探技術(shù)是指在自然磁場(chǎng)或者人工磁場(chǎng)中觀察被測(cè)量位置的深度變化或者各種物質(zhì)的電阻所引起電阻率的變化，從而分析地質(zhì)在巖石層的總體分布規(guī)律，并獲得不同巖石的電學(xué)性質(zhì)。電磁法勘探技術(shù)的勘探深度較大，具有剖面性和測(cè)深性兩大特點(diǎn)。電磁法勘探技術(shù)目前成為最重要的地球物理勘探技術(shù)，由于電磁法勘探技術(shù)對(duì)巖層的勘探有著明顯效果，因此電磁法勘探技術(shù)的應(yīng)用較為廣泛。大地電磁法是人工控制的一種電磁勘探方法，大地電磁法可以克服在自然磁場(chǎng)中信號(hào)差的缺點(diǎn)。大地電磁法數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜性取決于非平面波的特征。

3 地球物理勘探技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

①因計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)采集技術(shù)的應(yīng)用，物探技術(shù)朝著智能化、簡(jiǎn)約化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，很多發(fā)達(dá)國(guó)家的淺部礦產(chǎn)資源瀕臨消失，地質(zhì)工作者開始朝著更多有難度的領(lǐng)域進(jìn)軍。在建設(shè)重大工程的過程中，要對(duì)地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行事先勘探，包括巖洞、巖溶等，針對(duì)這些任務(wù)，需要借助新技術(shù)、新方法和新儀器，數(shù)字化和遙感技術(shù)實(shí)現(xiàn)了這些難度高地區(qū)的地質(zhì)勘測(cè)。②總線技術(shù)的發(fā)展成為模塊化、積木式和插卡式物探儀器的關(guān)鍵技術(shù)。通過這些技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)測(cè)量，企鵝包括多種功能和參數(shù)的選擇。便于組成結(jié)構(gòu)緊湊的模塊式物探儀器系統(tǒng)，表示新一代物探技術(shù)的發(fā)展方向和發(fā)展趨勢(shì)。③集成化的計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試技術(shù)和功能強(qiáng)的軟件，使得測(cè)量?jī)x器和測(cè)試技術(shù)的發(fā)展朝著更高的層次前進(jìn)，用戶可以快速便捷的實(shí)現(xiàn)所需要的測(cè)量系統(tǒng)，具有很強(qiáng)的功能和個(gè)性，反映出了軟件開發(fā)和誤差修復(fù)功能的大大增強(qiáng)[3]。

4 結(jié)束語(yǔ)

相比傳統(tǒng)的勘探方式，可以根據(jù)不同地質(zhì)狀況選擇不同物探方案的地球物探技術(shù)，不僅在保證工程質(zhì)量的基礎(chǔ)上提升了地質(zhì)工程勘探的能效，還增加了地質(zhì)工程勘查的成礦率和成井率?？偠灾厍蛭锾郊夹g(shù)在地質(zhì)工程勘查中運(yùn)用效果顯著，帶來了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。