關于物探技術在工程地質(zhì)勘查中的應用探討

賈世俊，周 鵬，李朝輝，朱洪瀟，崔楊洋

（中國冶金地質(zhì)總局第三地質(zhì)勘查院，山西 太原 030002）

當前階段下，因我國的交通建設取得了比以往更多的投資，一些大型的公路工程對于工程勘探以及環(huán)境的評定有著重要的意義。而采用綜合物探技術，相比一般的鉆探方法更加能夠確保施工周期正常運轉。因此本文就水利工程建設地質(zhì)資源勘查中物探方法的實際應用問題進行合理的分析，以供參考。

1 物探技術的意義

隨著我國工程地質(zhì)行業(yè)的不斷發(fā)展，探測相關技術已經(jīng)開始變得越來越成熟，在許多新的專業(yè)領域中已經(jīng)得到了廣泛的應用，并且在經(jīng)濟和社會上得到了良好的評價。物探技術可以顯著提高工程進度和建設速度，并為工程質(zhì)量和安全提供重要保證[1]?？梢钥闯觯锾郊夹g在建設公共安全體系和維護社會安全與穩(wěn)定方面具有重要的地位和作用?？偠灾?，物探技術人員必須具備深厚的技術知識和綜合能力，才能滿足這一任務的需要，并應對地質(zhì)勘探產(chǎn)生的各種問題做出正確的處理。

2 物探方法的分類

地下物探的探測方式多種多樣，截止目前為止，一般來說可以細分為月球地面物測、鉆井物測、航空跑道物測等。在工業(yè)鉆井地質(zhì)物探中，主要特點是通過利用地球物理的分析方式，對各個鉆孔井的地質(zhì)剖面情況進行具體分析，有效地解決地質(zhì)探測技術上的問題，具體分析包括鉆孔密度、側向、視角的電阻和曲率、產(chǎn)狀、中子、自然振動電位、井溫、聲波、水文空氣流量、干硬、壓力等等。常見的地質(zhì)物探探測方法主要包括以下幾種：地震探測法，主要原理是通過借助全球地震波的徑向傳播運動規(guī)律對地殼層下地質(zhì)結構活動進行地震探測，判斷地下結構是否已經(jīng)存在有價值的地質(zhì)礦藏。地震震波法具體分類包括縱向透射波法、反射地震波法和橫向折射地震波法等[2]。在實際應用的研究過程中，主要目的是將自然巖石的化學性質(zhì)作為研究依據(jù)，對巖石地下水、地下油和礦藏等資源進行科學發(fā)掘，同時還希望能對巖石地質(zhì)學的構造原理進行解釋，常見開發(fā)方式主要包括利用自然界的電場法、電磁觀測法勘探法、電磁觀測法以及電磁感應法等。

3 物探方法在工程地質(zhì)勘查中的應用

（1）直流電阻率。直流電阻率測量物探的方法常應用于一些重要數(shù)據(jù)密集型基礎工程。如企業(yè)工程師在地質(zhì)地理勘查中需要利用該探測方法采集密集型物探數(shù)據(jù)時，直流高壓電阻率二維物探計算法器就能準確測量各種地面地質(zhì)斷面二維物探數(shù)據(jù)：它是利用二維測探的方法與各種常規(guī)地質(zhì)剖面的相互集合作用功能，埋設一次探測導線，之后就有可能同時獲得大量的輸出數(shù)據(jù)，工作人員可將輸出所得與采集到的數(shù)據(jù)同時進行，從而提供更加準確、全面的工程地質(zhì)勘查信息，有效地提升了企業(yè)工程地質(zhì)勘查工作效率與提高工程地質(zhì)勘查的智能化應用程度。高密度和低電阻率地質(zhì)分析方法主要分為有地質(zhì)目標對應相關、邊界相應單元以及有限相關單元三種，在巖土工程地質(zhì)勘查中可根據(jù)具體巖土地質(zhì)層面的形態(tài)進行科學選擇。因此，直流電阻率對于我國工程地質(zhì)勘查工作的發(fā)展有著重要的影響和意義。

（2）三維地震技術。三維水下地震觀測技術主要為了能夠得到目標清晰的地震圖像與準確的地震位置。三維深度地震觀測技術相較于其他二維地震觀測方法，能更好的把沿地震測量曲線的地震觀測數(shù)據(jù)進行深度拓展，使其更適用于與三維空間的觀測。利用該項技術，可以準確得到觀測地質(zhì)體的三維立體數(shù)據(jù)。另外，三維地震技術在數(shù)據(jù)儲量和偏移歸位方面都具有較為明顯的優(yōu)勢，數(shù)據(jù)儲量大且偏移歸位精準。其設計基本原理主要是通過借助現(xiàn)代計算機成像技術，將數(shù)據(jù)模型最終收集完成成像，并把數(shù)據(jù)收集后得到的地下三維空間中的數(shù)據(jù)模型進行進一步的數(shù)據(jù)分析綜合處理，使之最終可以形成一個通過剖面、平面和立體的地下空間地質(zhì)物理圖像所構造出的圖像。三維地震技術的使用范圍十分廣泛，尤其適用于地質(zhì)構造相對復雜的煤礦采空區(qū)的地震勘探工作，借此可以直接或間接反映采空區(qū)的地質(zhì)災害情況。

（3）探地雷達的應用。探地電磁雷達的主要科學原理類似于太空光學發(fā)射原理，主要功能是向特定目標探測介質(zhì)內(nèi)部發(fā)射高頻矢量電磁波，并通過篩選和測量分析其所反射的高頻電磁波源和頻率，對與相關地具體地質(zhì)地理條件狀況進行詳細的地質(zhì)調(diào)查和測量分析。為了更準確地深入理解和準確掌握全球地質(zhì)的基本性質(zhì)，有必要嚴格遵守地質(zhì)電磁波在其工作時的原理，并通過對目標部位的地形，地質(zhì)等條件進行綜合分析。發(fā)射方式天線以高頻寬帶信號脈沖的發(fā)射形式連續(xù)發(fā)射高頻無線電磁波，該高頻電磁波從而向目標接收對象進行反射或連續(xù)發(fā)射并由位于接收器的天線進行接收。地面發(fā)射雷達可以在各種環(huán)境中使用，并具有許多優(yōu)勢，包括操作非常簡單，分辨率高，無損且抗干擾能力強。

（4）地震勘探。地震時空勘探一般認為有兩種不同的觀測方法，分別稱為是光線折射兩波法和其他反射兩波法，其主要原理就是通過對折射波和其他反射波的地震時間，沿地震側向軸線運動方向的實際地震時空運動分布給出規(guī)律，明確確定折射波平面、反射波平面的地震深度與鄰近地址地震構造的基本性質(zhì)、形態(tài)等。在地質(zhì)覆蓋層面的探測研究過程中，淺層勘探折射式微波法雖然具有較為顯著的效果，能夠通過勘探發(fā)掘出許多隱伏的地質(zhì)空洞以及地體構造，從而能夠取得更加顯著的工業(yè)應用探測效果，但是，這種探測方法很容易受到工程施工以及場地各種因素的嚴重限制。隨著現(xiàn)代計算機數(shù)字信息處理技術的不斷發(fā)展，地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)分析的效率也已經(jīng)開始不斷得到提升，對于地下地質(zhì)構造的研究可以產(chǎn)生較為顯著的應用效果。

（5）重力勘探。重力地質(zhì)勘探方法作為一種現(xiàn)代地質(zhì)物探方法的一種，主要用途是用于指根據(jù)不同礦體間以及不同巖體間可能存在的地表密度變化，通過進行地表密度變化觀測來準確勘查具體地質(zhì)。重力地質(zhì)勘探在我國現(xiàn)代水利工程建設地質(zhì)物探勘查中廣泛運用較為普遍，并已經(jīng)取得了顯著的地質(zhì)勘查研究效果，結合其他地質(zhì)物探勘查資料和當前擬建設的區(qū)域性地質(zhì)的物探資料，有效地推斷和找出地質(zhì)覆蓋層的具體地質(zhì)物理構造以及地層礦體結構性質(zhì)，為現(xiàn)代工程建設勘查提供更多的科學資料以及技術信息。因此，為了充分保證這種勘查方法效果所達到的準確性和符合科學性的勘查要求，在對這種勘查方法進行實際運用過程中，還要對當前擬建勘查區(qū)的自然地形、天氣以及大地振動帶的狀況等進行綜合考慮。

（6）電磁法。電磁輻射法就是需要根據(jù)固體巖層的具有導電性的物理特點作用來準確進行巖層探測，這樣才能夠真正達到巖層勘察的最終目的。這種移動電磁法其中擁有很多重要的實際工作作用原理，根據(jù)這些工作原理的不同將其中的應用大致分為連續(xù)移動電磁法和瞬間移動電磁法兩種。對它們結構進行地質(zhì)尋找主要目的是通過對一些地質(zhì)礦床結構的科學探測或是對一些金屬礦床結構進行地質(zhì)勘查。在這兩種電磁工作法的原理中，瞬變發(fā)射電磁法一般是都需要通過一定的瞬變電源發(fā)射裝置，它主要利用特定電磁場和波脈沖的物理特點作用來對水文地質(zhì)中的結構主體進行瞬變發(fā)射產(chǎn)生電磁場，然后再對它進行對一些地質(zhì)主體結構的進行勘查，在對一些水文地質(zhì)中的結構主體進行地質(zhì)勘查時，瞬變發(fā)射電磁法就能夠對其發(fā)揮重要的引導作用。

（7）電剖面法。電剖面法具體是以研究人工電場在地下的分布規(guī)律為基點，因而被廣泛的應用在工程地質(zhì)勘查工作中，它對基巖面的起伏規(guī)律以及斷裂帶的分布有著較為明顯的效果，如果水在巖層中呈現(xiàn)分散和不連通的方式，會導致整個巖層的電阻率小，而使用電剖面法可以有效的解決這種難題，從而提高我國工程地質(zhì)勘測工作的可持續(xù)發(fā)展。

4 物探技術的發(fā)展趨勢

（1）探測技術的創(chuàng)新。隨著經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展與進步，不斷創(chuàng)新提高工程物探的應用技術，研究現(xiàn)代工程物探相關技術已經(jīng)是現(xiàn)在非常重要的研究任務之一。在對其理論進行深入分析的過程中，可以適當?shù)倪x擇選用一些小波數(shù)學分析技術理論，因為小波分析理論有它獨特的技術優(yōu)勢。在進行采集勘探數(shù)據(jù)的時候，不可避免的會受到各種勘探噪聲和電磁干擾，傳統(tǒng)上的去噪分析方法已經(jīng)不能完全適應目前的工業(yè)勘探信噪精度技術要求，通過小波分析方法可以有效的提高勘探信噪的對比。

（2）對物探相關數(shù)據(jù)及時翻譯。在工程施工時，對于各工程企業(yè)物探相關數(shù)據(jù)的及時翻譯，這些翻譯數(shù)據(jù)是非常重要的。首先，數(shù)據(jù)的及時采集翻譯工作，對于一些重要的物探數(shù)據(jù)一定要具有敏銳的現(xiàn)象觀察分析能力和不斷捕捉新的能力，因為這些數(shù)據(jù)在整個施工過程質(zhì)量中也是占據(jù)主要性的地位。如果數(shù)據(jù)出現(xiàn)任何質(zhì)量問題，都會對整個施工的工程質(zhì)量安全造成一定的社會威脅。其次，對于這些翻譯工作來說，每一個工程物探技術工程師都必須要具備將原始物探數(shù)據(jù)翻譯成相關工程物探地質(zhì)調(diào)查資料的技術能力，在翻譯數(shù)據(jù)上必須達到一定的準確性和標準，對關于巖土的一些工程物探問題能夠有效的進行應對，在及時處理一些工程物探方案的情況下也應該及時做出一些相應的決策，這些各個方面在工程施工的環(huán)節(jié)中都要具有一定的可保障性的作用。所以，勘查工作過程中，物探技術工程師對物探工程的相關專業(yè)知識和相關理論一定嚴格掌握，培養(yǎng)自身的各種綜合專業(yè)素質(zhì)，可以及時的應對在工程施工勘查過程中出現(xiàn)的各種疑難問題。

5 結語

當前，地質(zhì)資源勘查的主要物探應用方法有很多種，比如化學重力物理勘探、電法勘探等，將這些物探方法進行合理的研究分析和推廣應用，可以有效地推進我國工程地質(zhì)勘查工作的順利進行。對于傳統(tǒng)物探探測儀器的便攜、計算機遠程控制和測量數(shù)據(jù)處理等技術進行應用和開發(fā)，如此就大幅度地提升我國工程地質(zhì)勘察的技術水平和服務質(zhì)量，從而給勘察企業(yè)和社會公眾帶來更多的社會經(jīng)濟效益和價值。