工程地質勘查中物探與鉆探技術的運用研究

張維樂

（佛山市測繪地理信息研究院 廣東佛山 528000）

1 引言

在工程地質勘查實踐中，鉆探技術應用廣泛。利用鉆探技術所獲得物質分布、巖層地質構造等資料客觀可靠，如針對擬建場地地下結構的工程勘查，采用鉆探技術所獲得分析結果更為詳細清晰。但是，鉆探技術也存在一定的局限性，該技術僅能依靠點線的方法探測地質結構，無法對區域地質環境進行整體評價，所以無法滿足工程地質勘查的需要。而物探技術則為解決鉆探技術的局限提供了可行方案。利用物探技術可以獲得詳細的巖體形狀、大小等信息，但是該技術較為復雜。鉆探與物探技術各有優勢，也各自存在局限性，單純應用其中一種技術明顯已經不能滿足現代工程地質勘查的要求。因此，要求將兩者緊密結合起來，優劣互補，從而在工程地質勘查中獲得更為詳細準確的勘查成果，進一步提升工程地質勘查的技術水平。

2 工程地質勘查

在擬建區建筑工作施工前，應對其潛在的地質情況進行勘查，勘查資料的詳細完整是保證工程建設順利實施的前提。同時，還需要安排合理有效的工程實施方案，對于不良地質可能存在的威脅，都要提早預防和制定有效的解決方案。

地下不同地質結構體的物理場存在性質差異，利用地質雷達、瑞雷波法、直流電阻法等探測方式，能夠對工程地質可能潛在的問題進行勘查。工程地質的勘查方法主要有物探和鉆探，由于在技術上的限制因素，鉆探難以取得宏觀數據，使用物探方法針對巖層的分析能夠從宏觀方向得到較準確的數據，兩者各有優勢，如表1所示。

由表1可知工程地質勘查技術各有優勢，其中物探技術在運用過程中，探測結果更加準確、探測效率更高、設備損壞的可能較低。而鉆探技術則以其自動化、簡單方便、省時為主，把兩者結合起來則能夠將工程地質勘查工作高效高質的進行。

3 常用的勘查方法

對于地質勘查的常用技術方案，在多年來，都是以鉆探技術為主，但是單獨使用鉆探技術的片面性和局限性隨著時間的推移越來越明顯，只有將物探與鉆探的方法結合起來的復合技術才能夠更好的解決此類問題，并能保證工程地質勘查數據的可靠性更高，對于勘查對象的損害也可以降到最低限度。相關的方法主要有以下幾個方面：

表1 各勘探方法對比

3.1 瑞雷波法勘查技術

與其他勘查技術相比，瑞雷波法勘查技術更為新穎并且在其實踐運用過程中也廣受好評。運用此技術探測采取了穩定狀態與瞬時狀態相結合的方式。當勘查處于穩定狀態階段時存在一定的不足，如資金耗費多，設備所需體積更大等，因此穩定狀態的瑞雷波法勘查技術應用較少并沒有獲得廣泛應用。另一方面當勘查技術處于瞬時狀態時技術優勢更為明顯，其設備所需條件更少，設備更為簡單，因而瞬時狀態的瑞雷波法勘查技術較穩定狀態時應用更為廣泛。瞬時狀態的測試信號源自地面產生的地震波，在其作用的整個區域內能夠使瑞利波集中分布，同時結合反射波完成正演與反演，并且瞬時瑞雷波法兼容性更強，技術更為智能。

3.2 地質雷達勘查技術

相對而言，地質雷達勘查技術較為復雜，在分辨率、探測深度等方面存在限制?，F階段引用最為廣泛的是由寬角法與剖面法組成的雙天線地質雷達的觀測技術。寬角法即一個天線固定不變同時另一個沿測線移動，通過探測分析雷達波在地層中反射率差異，計算獲取地層介質的分布狀況。剖面法就是兩個天線即發射接收天線在一定的間距下同步移動，從而獲取數據。地質雷達勘查技術需要使用專業軟件進行實時探測分析，運用濾波、增益校準等多種技術獲取相應的分析效果。

地質雷達勘查技術在工程實踐過程中，其技術設備操作簡單，便于攜帶，抗干擾能力較高，數據處理后所得圖像分辨率更高，廣泛應用于地質勘查、道路空洞檢測、考古探測等領域。在云南探測地下溶洞案例就充分利用了地質雷達勘查技術，有效避免了施工過程中溶洞的影響。然而在無法獲取地層下真實情況時僅利用物探技術進行探測計算存在明顯不足，如針對性低、成本較高等，該工程在運用地震雷達探測的方法，得到了較為精確的測量成果。

3.3 直流電阻勘查技術

直流電阻勘查技術是利用一系列專業設備，從觀測點開始直至地下的一種勘查技術。它可以通過電阻率的實際分布獲取地下巖層的分布情況與規模，因此該技術廣泛運用到眾多工程勘測中。目前高密度電阻率勘查技術在城市規劃建設等各領域的發展突飛猛進，在淺層的地下巖體探測中居于主導地位。在勘查過程中，針對地下垂直一定范圍內的異常體具有良好的探測效果，然而隨著傾角的增大，電阻勘查的難度也會隨之提高。綜上所述，基于直流電電阻勘查技術，只適用于中小型項目。

4 應用實例

案例：對某煤礦工作層采取探放水技術的設計上采用物探和鉆探技術相結合。

地層簡介：工作面的煤層平均厚度5.75m，最高6.3m，煤層較厚，且煤層傾角平均7°，最高16°。煤層頂以粉砂巖、泥巖等構成，底部則以砂質泥巖構成。煤層裂縫含水層，富水能力較差，裂縫中含水會通過滲透滲出。

設計：根據“先物后鉆，先探后掘”的原則，利用物探和鉆探相結合，先用瞬變電磁儀進行物探，分析異常的低阻區是否存在，再用鉆探進行查驗。

4.1 物探施工

物探采用瞬變電磁場技術，向接地線源下方發射脈沖波，或者不接地回線發射脈沖電磁波，并觀察渦流場的發射變化。對于頂板和底板低阻的實際狀況，以及分布情況，對裂縫含水層的水力進行勘測，對其結構進行分析，為科學治理提供物探方案。

4.2 鉆探施工

利用鉆孔技術進行探水是礦井檢測的常用方法，該方案的布置要素包含鉆孔密度、掘進長度、幫距等，形式上呈現扇形與半扇型，依據不同的掘進方案選擇相應的形式。根據實際情況提高礦井的排水能力，完備隔水系統，保證礦井安全。

4.3 結果

所開發的礦層并未發生突水現象，當產生頂板裂隙水和地質發生改變時，也能夠隨時使用勘查和排放的方案，以防漏水等工業事故的發生。

5 結語

在工程勘查過程中，鉆探技術僅能采取點線探測方式，而物探技術本身也存在局限性，因此在針對地下巖層進行探測的過程中單純應用一種技術勘查無法取得準確的地下巖體信息。只有將兩種技術有效的結合起來，才能取得更好的勘查效果。