地質(zhì)勘探中綜合物探技術(shù)的應(yīng)用

馬 驍

由于各種物探方法的應(yīng)用都依據(jù)一定的物理前提，且地質(zhì)、地球物理條件和邊界特征對測試成果具有較大的影響，使得這些方法技術(shù)存在著一定的條件性和局限性，加之大中型重點工程大多具有比較復(fù)雜的地質(zhì)和工程問題，所以采用單一的物探方法一般難以查明或解決有關(guān)地質(zhì)和工程問題，此時應(yīng)考慮綜合物探進行施測，以提高物探成果的地質(zhì)解釋精度和成果分析質(zhì)量，滿足工程勘查之需。如在地質(zhì)勘查項目區(qū)的物探測試中，綜合物探技術(shù)提供了大量的數(shù)據(jù)，積累了豐富的經(jīng)驗，又應(yīng)用高密度電法、電測深法和聯(lián)合剖面法查明了地質(zhì)勘查項目的斷層，近乎直立,為地質(zhì)勘查項目的穩(wěn)定性評價提供了科學依據(jù)，發(fā)揮了物探技術(shù)的快速、經(jīng)濟、便于大面積測試等優(yōu)點。綜合物探的工程實例很多在此不一一列舉。總之，隨著國民經(jīng)濟建設(shè)的飛速發(fā)展，工程建設(shè)場地開發(fā)也向縱深處發(fā)展，其場地的各種自然條件（包括地質(zhì)、環(huán)境等）大多較為復(fù)雜，給前期勘查工作帶來諸多困難，此時均要求采用物探技術(shù)解決或了解地質(zhì)和工程中遇到的難題。而作為物探技術(shù)人員應(yīng)在詳細分析已有勘察資料（區(qū)域性和地區(qū)性）的基礎(chǔ)上，經(jīng)過實地踏勘和現(xiàn)場方法試驗來選擇多種物探方法投入施測，以達到最佳的測試成果，多快好省地進行工程地質(zhì)勘查，發(fā)揮物探技術(shù)的先進作用。綜合物探技術(shù)目前廣泛應(yīng)用于地質(zhì)勘查，是一種較新的技術(shù)，可以有效提高勘查工作的效果和質(zhì)量。在地質(zhì)綜合物探技術(shù)方面，不同新技術(shù)應(yīng)用的綜合應(yīng)用可以取得更加良好的效果，不同類型可以滿足不同的標準，為更好地提高綜合物探技術(shù)在地質(zhì)勘探中的實踐效果，需要根據(jù)實際需要控制各個環(huán)節(jié)的行為，遵循專業(yè)技術(shù)標準，不斷提高勘探數(shù)據(jù)信息結(jié)果的準確性。

1 地質(zhì)勘查項目實施與綜合物探技術(shù)應(yīng)用分析

各種礦產(chǎn)資源在我國現(xiàn)代化建設(shè)和經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮了極其重要的作用，一切生產(chǎn)生活都與礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用密不可分，為發(fā)展提供了充足的動力。但是，實際發(fā)展情況并不十分理想，我國目前擁有的礦產(chǎn)資源量、開發(fā)程度和有效利用水平無法與我國經(jīng)濟的發(fā)展相匹配，這使得所有的生產(chǎn)行業(yè)獲取不了足夠的發(fā)展動力。同時，我國當前礦產(chǎn)地質(zhì)勘查工作的實際水平還不能滿足其他領(lǐng)域?qū)ΦV產(chǎn)資源數(shù)量和質(zhì)量的需求，甚至不合理開采導致部分礦產(chǎn)資源枯竭?？萍寂c礦產(chǎn)資源開發(fā)資源豐富開采時代對于我國礦山地質(zhì)勘探的創(chuàng)新和綜合物探技術(shù)的合理應(yīng)用具有重要意義。

1.1 綜合物探技術(shù)的優(yōu)勢

第一個優(yōu)勢是許多新型工程物探技術(shù)可以在各個監(jiān)測點實現(xiàn)多站點數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測，無需信息交互，增加了物探任務(wù)的便利性和速度，提高了探測效率，并能夠節(jié)省運營時間、業(yè)務(wù)費用。同時，物探技術(shù)可以在多種條件下勘查，不受復(fù)雜環(huán)境的影響，使工程物探人員可以進行24小時觀測工作，提高工作效率。

第二個優(yōu)勢是礦產(chǎn)信息管理的智能化和自動化。許多任務(wù)現(xiàn)在無需人工干預(yù)即可自行執(zhí)行。例如，地質(zhì)勘探接收機可用于自動數(shù)據(jù)采集，同時自動控制系統(tǒng)可用于數(shù)據(jù)采集和傳輸數(shù)據(jù)處理方法。此外，可以設(shè)置異常警報，最大限度地提高勘探工作效率，降低成本的作用。

第三個優(yōu)勢是綜合物探技術(shù)在一定程度上實現(xiàn)了礦物信息的有效性，數(shù)據(jù)信息精度高，速度快，可以最大限度地減少系統(tǒng)偏差，保證采集數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，綜合物探技術(shù)的高精度、快速的地理信息系統(tǒng)的優(yōu)勢已在礦產(chǎn)資源領(lǐng)域得到普遍認可，并在勘探領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

1.2 綜合物探技術(shù)的弊端

綜合物探技術(shù)雖然具有諸多技術(shù)優(yōu)勢，但毫無疑問，在一些日常工作中仍然存在很多問題。處理好這些問題，有利于綜合地質(zhì)勘探技術(shù)的進一步發(fā)展。實際問題的關(guān)鍵在于以下幾個方面。

第一個缺陷是錨點選擇的自由性低。在實際勘探工作中，綜合物探技術(shù)采集礦產(chǎn)信息內(nèi)容時，專業(yè)技術(shù)人員必須遵循一定的操作規(guī)范，在許多環(huán)境中必須暢通無阻，確保獲得的數(shù)據(jù)和信息的嚴謹性和準確性。同時，在選擇測量點時，還要保證該部位沒有強磁場。在利用綜合物探技術(shù)采集地質(zhì)勘探信息內(nèi)容數(shù)據(jù)信息期間，測點的選取必須科學規(guī)范，降低了測點選取的自由性，降低工作效率。

第二個缺陷是準確測量的有效性低。由于視野范圍很窄，很容易出現(xiàn)多徑偏差，嚴重影響了數(shù)據(jù)信息的穩(wěn)定性。例如，在使用地理信息系統(tǒng)對堤壩、大壩等各種大中型工程項目進行測試的全過程，由于大壩周圍通常有自然地理環(huán)境和植被，因此，電離層延遲時間校準的精度會因大壩本身的自然地形和植物群落的差異而有所不同，在一定程度上受到損害。

2 綜合物探技術(shù)應(yīng)用原理

2.1 從簡單到復(fù)雜原則

要將綜合物探技術(shù)應(yīng)用于地質(zhì)勘探，嚴格遵循從點到面，從簡單到復(fù)雜原則，逐步獲取更多的勘探數(shù)據(jù)。需要對存儲的歷史數(shù)據(jù)進行分析和利用，根據(jù)地質(zhì)勘探作業(yè)的要求選擇合適的技術(shù)參數(shù)，建立綜合物探模型，開發(fā)各種信息的數(shù)據(jù)處理方法、數(shù)據(jù)分析和推斷提供正確的指導。因此，對各種信息進行詳細的收集和綜合分析，是綜合物探技術(shù)應(yīng)用的基本要求。

2.2 大信息量原則

進行地質(zhì)勘查時，必須確定災(zāi)害地質(zhì)環(huán)境的化學性質(zhì)與軟巖材料存在一定的差異。這印證了在應(yīng)用綜合物探技術(shù)時，需要結(jié)合實際情況，在綜合分析所有相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，選擇合適的綜合物探方法。同時收集各種綜合物探方法的基本參數(shù)，分析地質(zhì)體的形成原因和性能特征。這樣可以避免物探異常的模糊性問題，提高物探信息的準確性和一致性。

3 綜合物探技術(shù)在地質(zhì)勘探中的應(yīng)用要點

3.1 地質(zhì)資料收集

3.1.1 設(shè)計測線

地質(zhì)勘探中信息內(nèi)容和數(shù)據(jù)信息的收集作為綜合物探技術(shù)的基礎(chǔ)，在較大程度上對綜合物探技術(shù)的實際運用效果造成一定程度的影響。收集信息內(nèi)容數(shù)據(jù)信息的第一步是放置測線，總結(jié)過去的操作經(jīng)驗，結(jié)合被測區(qū)的具體情況，提高表層土層厚度檢測的準確性，以及地表測點和折射測點設(shè)計、維護，提高信號數(shù)據(jù)利用的一致性和效率。測線布置的技術(shù)方案很多，但必須把控技術(shù)體系實施中的每一個關(guān)鍵點，為測線的技術(shù)應(yīng)用奠定良好的基礎(chǔ)。

3.1.2 參數(shù)設(shè)計

首先，采集通道。在參數(shù)化設(shè)計層面，安全通道數(shù)量的選擇是比較基礎(chǔ)的日常任務(wù)。一些操作人員并不關(guān)心這項日常工作，認為任務(wù)并不難，導致無法保證工作的效果和質(zhì)量，在實際操作過程中相關(guān)人員必須遵守操作標準。例如，地震儀必須有一個多通道的接收端口號，通常是12個和24個安全通道。由于表層土層厚度有可能較小，在現(xiàn)場標準可接受的情況下，應(yīng)盡可能采用數(shù)據(jù)信號采集，以保證足夠的空間分辨率。在選擇采集通道數(shù)時，確保足夠的空間分辨率，由此才能確保下一階段施工的開展。

其次，激震方式。除了采集道數(shù)選擇以外，還有一個非常重要的工作，就是激震方式的選擇。我國在參數(shù)設(shè)計方面的工作之所以能夠在各個發(fā)展階段滿足社會的需求，主要原因在于能夠?qū)?shù)設(shè)計的每一項工作都細致化的進行，不僅如此，還積極的進行深化和加強工作，避免一些系統(tǒng)漏洞和安全風險，從客觀性和主觀性上，將參數(shù)化設(shè)計工作提升到一個新的水平。在參數(shù)化設(shè)計中，激震模式的選擇非常關(guān)鍵，可以說對參數(shù)設(shè)計工作具有一定的決定性影響。

從現(xiàn)階段的發(fā)展趨勢來看，主要有三種激震方式，三種激震方式的最大勘探深度分別是：錘擊震源達20m～30m；落中震源可達30m～50m；爆破源探測深度可達50m～150m。激震點土質(zhì)松軟程度影響震源所能激發(fā)的頻率，軟地面的頻率較低，硬地面的頻率較高。三種激震方式各有優(yōu)缺點，要達到理想的效果，需要結(jié)合所在地區(qū)的實際情況和激震方式的長處。

最后，道間距設(shè)計。通道間隔的選擇。多地地質(zhì)環(huán)境實地勘查雖然采用了綜合物探技術(shù)，但存在一些關(guān)鍵點不及時，結(jié)果不準確，不利于地理學發(fā)展。道間距的選擇就是一個非常重要的細節(jié)，由于我國的幅員比較遼闊，因此在應(yīng)用綜合物探技術(shù)的過程中，必須在一些細節(jié)方面進行足夠的努力，合理選擇道間距可以使工作更加完善，在提高精度的同時減少不準事故發(fā)生。從各個角度來說，道間距能夠幫助綜合物探技術(shù)更加有效的應(yīng)用到地質(zhì)勘查工作中。

3.2 數(shù)據(jù)信號分析

地質(zhì)環(huán)境綜合物探技術(shù)應(yīng)用于地質(zhì)環(huán)境研究工作時，應(yīng)對數(shù)據(jù)信號和數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，以協(xié)助綜合物探技術(shù)和地質(zhì)環(huán)境研究工作的準確性，及時發(fā)現(xiàn)問題并加以解決。在數(shù)據(jù)信號的統(tǒng)計分析過程中，最重要就是工作過程。許多地區(qū)未能取得良好的勘探結(jié)果，主要因素便是沒有按照規(guī)定步驟對數(shù)據(jù)信號進行統(tǒng)計分析。

通過科技人員和管理人員的不斷總結(jié)，數(shù)據(jù)信號的統(tǒng)計分析主要包括：面波數(shù)據(jù)信號的統(tǒng)計分析和折射波數(shù)據(jù)信號的統(tǒng)計分析。面波數(shù)據(jù)信號的統(tǒng)計分析主要包括對面波數(shù)據(jù)信號的合理采集。從設(shè)置的頻域數(shù)據(jù)信號窗口中獲取合理的面波數(shù)據(jù)信號信息的有效周期時間，獲取面波色散曲線，根據(jù)合理的面波頻域數(shù)據(jù)信號獲取面波基模色散曲線，并通過深度轉(zhuǎn)換得到深層的波速，利用圖形的基本原理和室內(nèi)空間均勻性，在測量點之間插值數(shù)據(jù)信息，得到一行面波速氣象圖。

4 物探新技術(shù)綜合分析

4.1 瞬態(tài)磁感應(yīng)法分析

瞬態(tài)磁感應(yīng)法是綜合物探的主要技術(shù)手段，該技術(shù)主要利用瞬態(tài)電磁技術(shù)對測區(qū)地質(zhì)進行分析研究，重點對礦區(qū)進行水位勘測和分析。瞬時電磁技術(shù)，也稱為TEM，廣泛應(yīng)用于地質(zhì)勘探過程中。

瞬態(tài)磁感應(yīng)法的原理主要是利用不同原材料的差異來使磁感應(yīng)工作。該技術(shù)可以分析地下礦體的電導率和磁效應(yīng)之間的差異。得到電磁分布，然后利用相關(guān)的磁感應(yīng)基礎(chǔ)理論，制定一個可行的方案。該技術(shù)可以對礦山中的非地質(zhì)構(gòu)造進行詳細的解析，進一步提高地質(zhì)勘探的高效性。該技術(shù)方法可以合理地采集礦山相關(guān)水文氣象數(shù)據(jù)信息，對數(shù)據(jù)進行全面分析，進而制定出合理的解決方案。

4.2 探地雷達法

探地雷達法工作原理與其他綜合工程綜合物探相比，探地雷達法具有很強的靈活性和可擴展性，可適用于各種地質(zhì)構(gòu)造，制定了各種技術(shù)方案，地質(zhì)構(gòu)造保證綜合物探技術(shù)的科學性和合理性。探地雷達方法在勘探過程的實際應(yīng)用中主要表現(xiàn)出以下特點。

第一，探地雷達法進行精確測量時，程序流程簡單，實際操作方便，可長時間連續(xù)采集數(shù)據(jù)。第二，綜合物探技術(shù)對地質(zhì)環(huán)境勘查效率高，數(shù)據(jù)采集速度更快，可根據(jù)地質(zhì)環(huán)境制定不同的勘探方案。第三，該技術(shù)是一種無損檢測技術(shù)，與其他技術(shù)相比，它在高效率和速度方面具有很大的優(yōu)勢。

4.3 礦井直流法

礦用直流法適用于地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的地區(qū)。隨著我國礦產(chǎn)資源的不斷開發(fā)和設(shè)計，礦產(chǎn)資源開發(fā)設(shè)計的地質(zhì)環(huán)境標準越來越復(fù)雜，雖然傳統(tǒng)綜合物探技術(shù)無法進行地質(zhì)環(huán)境勘查，但礦井直流法合理解決了這一問題。

通過礦井直流法分析不同巖石的電學差異，利用相關(guān)電場理論進行詳細的研究，制定合理的礦山水文地質(zhì)條件解決方案。

5 傳統(tǒng)勘探技術(shù)的局限性和發(fā)展趨勢

5.1 局限性分析

我國土地遼闊，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。給地質(zhì)勘查帶來了很大的困難。此外，隨著自然資源的不斷開采，自然資源的勘探和開采難度越來越大，地質(zhì)勘探領(lǐng)域帶來了新的考驗。傳統(tǒng)的勘探技術(shù)已不能滿足地質(zhì)勘探的要求。綜合物探技術(shù)的應(yīng)用，將成為勘探開發(fā)的新方向。傳統(tǒng)測繪技術(shù)存在的關(guān)鍵問題如下：

首先，如何科學、規(guī)范地進行合理有效的區(qū)分，區(qū)分問題關(guān)鍵是如何區(qū)分巖土工程與巖層的邊界，以及地質(zhì)構(gòu)造、弱構(gòu)造面、不良地質(zhì)環(huán)境體的差異。

其次，合理處理地質(zhì)環(huán)境形態(tài)。在整個地下勘查過程中，可能存在不明物體、地下結(jié)構(gòu)和不明狀況。如何使用綜合物探技術(shù)來提高埋藏位置和基礎(chǔ)深度的可預(yù)測性。

最后，如何改進和設(shè)置巖土工程主要參數(shù)。在測試巖層樣品時，很難對大量樣品進行取樣或進行相應(yīng)的測試。常見的原材料，如粗粒土層和巖石風化層。地質(zhì)工程設(shè)計方案的主要參數(shù)（承載力、應(yīng)變指數(shù)值等）基本相同。這個主要參數(shù)可以根據(jù)以下數(shù)據(jù)信息進行設(shè)置。綜合探測包括了面坡法、折射波法，土層厚度分為較薄、較厚，采用坡面法時，測試道數(shù)分別為12、24、24，檢波器為104HZ，激震方式為垂直、落重，偏移距離為3m～6m或6m～12m這一區(qū)間，采樣點分別為1024點、2048點，采樣率為0.20ms、0.25ms；采用折射波法時，測試道數(shù)分別為12、12、24、24，檢波器為1028HZ，激震方式為錘擊、落重、放泡，偏移距離為3m～6m或6m～12m這一區(qū)間，采樣點分別為1024點、2048點，采樣率為0.205ms、0.25ms。

5.2 發(fā)展趨勢分析

地質(zhì)勘查過程中綜合物探技術(shù)的應(yīng)用雖然已經(jīng)取得了良好成績，但是由于還存在很多不足之處，因此，在未來發(fā)展的過程中，應(yīng)強化技術(shù)創(chuàng)新力度，構(gòu)建信息化的綜合物探技術(shù)模式，增強綜合物探技術(shù)在地質(zhì)勘探中的應(yīng)用效果。首先，提升綜合物探技術(shù)的信息化水平，使用計算機總線控制技術(shù)、輔助技術(shù)等，提高綜合物探技術(shù)的靈活性、數(shù)字化、智能化程度，借助數(shù)字技術(shù)和“三遙”技術(shù)等，增強綜合物探技術(shù)應(yīng)用的便利性、可靠性。同時還需將總線控制技術(shù)應(yīng)用于綜合物探的儀器設(shè)備上，使其向著模塊化、插卡式的方向發(fā)展，能夠智能化、自動化完成地質(zhì)勘探的工作。另外，也可以使用單片數(shù)字信號處理器技術(shù)增強綜合物探技術(shù)的應(yīng)用效果，完善誤差修復(fù)的功能。其次，理論的創(chuàng)新化發(fā)展。地質(zhì)勘探中的綜合物探技術(shù)在未來發(fā)展的過程中，會向著理論創(chuàng)新性的方向進步，通過小波理論、分形幾何理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算理論、地理信息技術(shù)理論等，完善綜合物探技術(shù)的應(yīng)用功能，準確進行地質(zhì)勘探，獲得精準、詳細、全面的勘探數(shù)據(jù)信息，通過計算機計算進行數(shù)據(jù)的采集、存儲、查詢和輸出，得到最佳的地質(zhì)勘探結(jié)果，便于準確開展各項勘探工作，充分發(fā)揮新理論的作用價值，達到預(yù)期的創(chuàng)新發(fā)展目的。

6 結(jié)論

總之，傳統(tǒng)的勘探技術(shù)已經(jīng)不能融入時代進步的需要，合理利用綜合物探技術(shù)，提高地質(zhì)勘探應(yīng)用的嚴謹性和合理性，還可以提高地質(zhì)勘探、礦產(chǎn)資源管理方法的工作效率。