淺析綜合物探方法在工程勘探中的應用

高祖有

（中國有色金屬工業(yè)昆明勘察設計研究院有限公司，云南 昆明 650051）

綜合物探對于其余物探方法來說，工作密度高，不需要較高造價成本，有更為普及的應用價值。在實際的勘探工作中，僅僅使用單一的物探方法并不能實現(xiàn)復雜環(huán)境下的工作需求，容易導致勘探過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)失真問題。綜合物探則可以有效改善單一探測方式帶來勘探數(shù)據(jù)信息的不足之處。

1 綜合物探方法的定義和功能

1.1 綜合物探方法的定義

綜合物探方法的定義：為了得到同一個工程測量區(qū)域的真實數(shù)據(jù)，在工程基礎勘探過程中不止使用一種勘探方式。具體的綜合物探方法需要根據(jù)工程測量區(qū)域的特點以及勘探目的需求進行勘探方法的選擇。具體的開展需要工作人員首先明確勘探工程測量區(qū)域的地質資料，對勘探內容進行全面的分析與交流，結合現(xiàn)場調查的具體結果，選擇勘探工程測量區(qū)域適合的多種勘探方法。

1.2 綜合物探的功能

綜合物探方法在實際使用過程中會應用多種的儀器設備以及勘測方法，常見為淺層的反射法、高密度電法以及地質雷達等，有著較高的地質的勘測精準度以及物探分析成果質量水平。由于不同勘探的方式使用不同的技術方法以及儀器設備，就需要勘探工作人員可以在具體工作開展前，根據(jù)工程的基礎性質，對不同勘探的方法進行綜合對比分析，選擇最佳的綜合物探方法，提高勘探結果的精準性[1]。

傳統(tǒng)的單一勘探方式往往會受到來自地質情況以及地球物理條件的不同程度影響，存在很大的不足之處。例如：勘探工作人員使用雷達探測法，由于地面太過濕潤，勘測結果存在較大誤差，所以需要使用其余勘探方式或者增加勘探方式挽救雷達探測的誤差；部分勘探人員在煤礦采空區(qū)探測工作選擇使用綜合物探的探測法，由于其不同工程測量區(qū)域的基礎性質存在差距，選擇多種勘探方式可以對勘探數(shù)據(jù)進一步完善，提高探測數(shù)據(jù)的準確性[2]。

2 綜合物探法的特點

2.1 工程地質探測方法的選擇會受到不同原因干擾

在工程基礎勘探過程中地底情況十分復雜。在收集以及整理相關地底數(shù)據(jù)的過程中，就一定需要根據(jù)具體實際情況開展不同的物質變化的記錄。常見的變化物質為：電場、地震能源、磁場以及重力場等。不僅如此，在開展工程基礎勘探的過程中，選擇探測方式還需要考慮到不同工程測量區(qū)域的地底溫度以及濕度情況。因為不同的工程基礎勘探方法對環(huán)境有著一定的要求，環(huán)境不滿足方法使用條件會導致方法使用得到結果出現(xiàn)誤差，所以不同工程測量區(qū)域的工程基礎勘探一定需要考慮周圍的環(huán)境，尤其是水域、陸地等環(huán)境不不同，選擇的探測方法就存在不同。

另外，巖土的物理性質也會影響勘探結果的精準程度，尤其是地底的結構以及是否滑坡等情況均會影響檢測方式結果精準度。綜合物探法的普及使用則可以有效改善其他物探方法存在的缺點，但是其在實際過程中，探測的深度在一百米以內，使用于較淺的層次。綜合物探法雖然工程地質探測深度較小，但是其自身有著較為廣闊的使用范圍，對于豐富的原始資源均可以進行探測，綜合物探法的經(jīng)濟需求不高，綜合物探法的勘測成果的質量水平高的同時，施工方法的多樣性也是綜合物探法的優(yōu)勢[3]。

2.2 工程地質中探測精度較高

當前建筑行業(yè)正在不斷的前進發(fā)展，工程建筑的難度越來越高，對于工程的地質要求也隨之增加，為了更好的保證層次較高的建筑的安全施工，所以工程基礎勘探工作要求也越來越嚴格。為了保證建筑壽命以及使用舒適度，很多建筑施工工程就會對工程地質中探測精度有高要求，保證同一個部分的探測深度所出現(xiàn)的誤差控制在合理范圍之內[4]。

2.3 工程地質勘查的施工作業(yè)半徑較小

綜合物探法已經(jīng)滲透在工程地質探測的各個方面，不僅僅包括地質的探測，還包含了建筑工程的質量檢測。工程地質勘查的施工作業(yè)要求高質量水平，也需要其完成時間限制，由于時間緊急性的要求，開展作業(yè)半徑必定不會過大。

在實際中經(jīng)常會遇見一些搶險的工程項目，為了盡早恢復附近居民的正常生活工作以及避免風險擴大，要求必須在最短的時間之內完成，并提供準確的工程地質評估報告。因此，綜合物探法在工程地質勘查的施工作業(yè)半徑較小。

3 常用的物探技術工程方法應用

3.1 瑞利面波法

瑞利面波法的工作原理是建立在地表震源分析的基礎上，地表震源可以將其在空間上拆分為橫波以及縱波，且橫波與縱波在傳遞的過程相互，不會出現(xiàn)干涉疊加的影響。地表震源出現(xiàn)波型的轉換，根據(jù)傳播介質的不同，讓地下介質質點進行某種方式的軌跡運動。軌跡運動不僅僅在地表附近，較為容易測量，且形成一種很強的新能量。瑞利面波法的開展需要工作人員根據(jù)瑞利面波傳統(tǒng)的頻率分散的原理，在發(fā)揮人工地震探測技術的同時，收集大量數(shù)據(jù)信心，分析波速與頻率之間存在的相關聯(lián)系，得到因素之間關系式，討論得到地表層次的坐標關系。通過瑞利面波法的使用，可以滿足工作人員淺層次的地基的巖土層次問題以及地質問題。

實測面波地震記錄的頻率波數(shù)圖，并標出某一頻率所對應的高階面波和基階面波的相速度。不同模態(tài)面波的能量大小和地層的速度結構有關。將不同模態(tài)面波分開的方法是在遠距離處布置檢波器排列，因為不同模態(tài)的波以不同的相速度傳播，在遠處的不同時間到達。瑞利面波法在使用過程中會消耗較大的能源，由于不同地質情況以及地球物理條件的限制，在不同工程測量區(qū)域的介質傳播速度不同，其自身會存在頻率散開。頻率散開是誘發(fā)介質傳播速度突然變化的重要原因，此時，得到的物探結果為頻率散開的曲線的異常[5]。

3.2 電剖面方法

電剖面法主要的使用范圍為研究地電斷面橫向電性變化的電阻率法。當單獨觀測視電阻率時，稱為電阻率剖面法。當以觀測視極化率(η)為主，同時觀測ρ時，則稱為激發(fā)極化剖面法。電剖面法可以得到工程地質的斷裂部分的波動規(guī)律，精準及時的分析出工程地質的斷裂部分的排布位置。電剖面方法主要包括對稱四極裝置剖面法以及聯(lián)合三級裝置剖面法等。電法勘探的主要實際應用就是有電極的差異的地底巖土層次，得到的物探結果更為精準且有效。

在實際使用電剖面方法過程中，部分因素會影響電剖面方法的精準性。其中，主要導致電阻率影響的原因為：巖土層的含水率、巖層的水溶液礦化深度以及水溶性的機理等。巖層水溶液存在明顯差異可以減小巖層電阻率，巖層水溶液如果有很好的貫通情況則可以增大巖層電阻率[6]。

3.3 地脈動測試

地脈動測試主要實際應用情況在測量自然震源，主要包括交通、火山、雨以及風一系列不可抗力導致的自然震源。地脈動測試的應用原理為：自然震源在不同的方向的地脈動的平均振幅以及平均地脈動的主要頻率譜帶寬關系的相關聯(lián)系，數(shù)據(jù)主要被用在地震反應的檢測以及建筑結構的抗震設計分析。自然震源在地脈動測試計數(shù)下，根據(jù)建筑的動力特性分析以及檢測結果，劃分場地土類型。大量實際應用地脈動測試的案例場地地基土類型為三類中軟場地土類型以及二類中硬場地土，還存在部分的四類軟弱地土以及堅硬場地土[7]。

地脈動測試作為常見就是用在地震的監(jiān)測工作，一旦某地區(qū)發(fā)生了地震，其自身的地基的周期與振動的周期類似的前提下會出現(xiàn)似共振以及共振等情況，延長似共振以及共振的時間長度，提高似共振以及共振的振動幅值，甚至會導致某一地區(qū)地面上建筑物受到嚴重破壞。地脈動測試使用的專業(yè)測量震動的儀器，在自然震源出現(xiàn)的時候，第一時間記錄震動的頻率，結合全面的深入研究后得到的結論可以為工程建筑物與地基的共振情況進行有效解釋，且保證數(shù)據(jù)的真實性以及可靠性[8]。

3.4 地震勘探

地震勘探不同于地脈動測試，其主要利用地下介質密度以及彈性的差異，經(jīng)過測量數(shù)據(jù)的分析進一步觀測自然對人工激發(fā)地震波帶來的影響作用，主要被用在地下巖層形態(tài)以及性質的推斷工作中，是較為常見的一種地球物理勘探方法。地震勘探的具體使用是工作人員激發(fā)彈性波定位礦藏，從而通過儀器設備收集到不同工程測量區(qū)域的具體地質信息。具體的應用情況為：固體資源地質找礦、天然氣資源找礦、鉆探前探測石油資源定位等，常被運用在區(qū)域地質研究、區(qū)域地殼研究、煤田和工程地質勘查等工作中[9]。

地震勘探可以分為折射波法以及反射法?？碧降墓ぷ髟硎歉鶕?jù)波的規(guī)律開展勘探，具體根據(jù)反射波的方向以及折射波的時間進行計算，明確不同工程測量區(qū)域的地下反射面、地下結構形式、地下結構性質、地下結構狀態(tài)以及折射面的深度。在勘探工程測量區(qū)域的地下信息時，有著高質量結果，得到的數(shù)據(jù)信息十分精準，但是其勘探過程需要花費大量的經(jīng)濟成本以及時間成本分析，不適用于大部分的勘探工作，也不實用勘探的推廣使用。地震勘探方法在實際應用中，部分人員將校正之后的時間剖面方式進行了物探剖面的勘探修改，工作原理建立在淺層折射的基礎上，但是其淺層折射發(fā)生在覆蓋層次中往往會受到地質情況以及地球物理條件的影響，導致收集得到最終數(shù)據(jù)的不真實[10]。

3.5 航空甚低頻電磁法

電磁法勘探建立在地質體的電磁響H=ωμ α2的函數(shù)基礎上。在函數(shù)中，α是與地質體尺度相關的特征長度，具體數(shù)值大小與地質體形狀以及大小存在直接關系。在函數(shù)圖像分鐘過程中，ω、μ、 任何一數(shù)值均可以在某一足夠大的定值實現(xiàn)飽和狀態(tài)，此時的航空甚低頻電磁法則假像為頻率較高的均勻水平場。航空甚低頻電磁法被主要使用在走向長度的近于直立的板狀地質體激發(fā)，其次還可能被使用在弱至中等導電率的非礦地質體。航空甚低頻電磁法對于一些規(guī)模很小的良導礦體的測量則沒有很高的精準度。

在使用航空甚低頻電磁法過程中也會存在一定的異常，主要造成原因為非導電與導電之間過渡層存在。所以，航空甚低頻電磁法主要被用在圈定導電性不高且規(guī)模較大的地質構造，常見的使用范圍為：低阻蝕變帶、斷裂破碎帶、窄斷層以及接觸帶等[11]。

4 結語

綜上所述，在實際綜合物探方法的使用過程中，需要分析工程測量區(qū)域的地質情況以及地球物理條件，分析勘探結果的使用目的以及使用方式，調整物探方法使用的搭配組合，在保證數(shù)據(jù)真實且滿足勘探要求的前提上，減少不必要的勘探工作量。綜合物探方法不僅僅包含不同種類物探方法的配合使用，同樣也可以根據(jù)其自身特點以及組合要求開展不同的應用實踐，提高物探信息資料收集工作的可靠性以及精準程度，為后續(xù)工程工作開展提供扎實的前提基礎。