新型物探儀器在高職院校水文與工程地質專業野外綜合實習中的應用研究

鄒立 閆勝

摘 要：野外地質實習是高職院校水文與工程地質專業重要的實踐教學環節，在高職院校地質類相關專業的教學中愈發受到重視。目前新型的物探設備及技術，對于地下隱伏構造、隱伏目標地質體、水文地質條件等探測，可視化程度高，探測結果可靠，很適合做為水文與工程地質專業綜合地質實習的輔助勘探手段。文章以電法勘探、地震勘探、地質雷達勘探等物探技術的應用分析為基礎，探討研究物探技術在地質綜合實習中的應用，旨在激發學生學習地質知識的興趣、提高學生的動手能力，同時提高高等職業教育學生地質綜合實習的實踐效果和不斷提升水文與工程地質專業高職學生的綜合素質。

關鍵詞：物探技術；地質綜合實習；應用研究

中圖分類號：P631 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）12-0162-02

Abstract： Field geological practice is an important practical teaching link of hydrology and engineering geology in vocational colleges， and has been paid more and more attention to in the teaching of geological related majors in vocational colleges. At present， the new geophysical exploration equipment and technology have high degree of visualization and reliable results for the detection of underground concealed structures， hidden target geological bodies， hydrogeological conditions， etc. It is very suitable for the auxiliary exploration means of comprehensive geological practice of hydrology and engineering geology. Based on the application and analysis of geophysical exploration techniques such as electrical exploration， seismic exploration and geological radar exploration， this paper discusses the application of geophysical exploration technology in geological comprehensive practice. The purpose of this paper is to stimulate the students' interest in geological knowledge and improve their practical ability， at the same time， to improve the practical effect of comprehensive geological practice of students in higher vocational education and to continuously improve the comprehensive quality of students majoring in hydrology and engineering geology.

Keywords： geophysical exploration technology； geological comprehensive practice； applied research

1 概述

野外綜合實習是課堂教學知識的補充及深化，是地質專業學生不可或缺的學習環節。在近幾年的高職水文與工程地質專業地質野外實習教學中，不斷改革實習教學的方法和手段，引導學生運用所學的專業知識分析、解決各類地質問題，增強了學生的實踐能力和創新能力。雖然教學方法和手段有較大的改進，但所采用的教學設備沒有大的改變，依舊為羅盤、地質錘等傳統工具，對各種新型物探儀器在水文與工程地質專業野外實習中的應用相對較少。通過地質綜合實習教學工作的分析，引入各種物探設備完善實習教學環節，更好地幫助學生認識實習區域地層、地質構造和水文地質條件。對研究實習區域地層分布統計、地質構造調查、水文地質條件，相比以往只能通過觀察露頭情況進行推測、預測，采用物探技術豐富了地質實習的內涵，同時對推測、預測情況進行了復核確認。

2 物探方法應用的條件和原則

地球物理勘探方法的應用是以目標體與其周圍介質物理性質的差異為前提，這些差異有導電性、彈性、磁性、密度、導熱性、放射性等，工作中必須選擇正確的方法與儀器進行勘查。當應用物探方法來解決各種地質問題時，它必須具有一定的條件，才能取得滿意的效果。這些條件主要為以下三個方面：一是勘探目標與周圍介質之間必須有較明顯的物性差異；二是勘探目標必須具有一定規模，可以產生能夠觀測的異常場；三是各種干擾因素的影響必須足夠小，或者具有不同的物征，與有效異常場能夠區分。針對開展物探工作的條件，為了取得較好的效果，則必須明確物探工作應用的原則。物探裝置的布置必須遵循由點到面、由簡單到復雜的原則。對同一地質問題適用的方法綜合分析，在經濟合理范圍內，應盡可能多的利用數種物探方法來獲取多組異常參數，以便得到確切的地質結果。物探方法之間優化組合，合理地選用有效的物探方法進行組合，以達到保證勘探效果、 提高經濟效益的目的。

3 地球物理勘探新技術在地質綜合實習的應用

3.1 高密度電法勘探

電法勘探是一種重要的物探方法，它主要是以巖土介質的導電性差異為基礎，通過一組電極裝置對平面方向以及縱深方向的地質條件進行分析探究，能根據地下不同區域的電性差異來探查地質問題的一種技術方法。應用較為廣泛的是采用高密度電法勘探系統和電測深勘探系統來對地質現象進行勘探觀察。該項技術對實習區內溶洞地質、山體滑坡災害、礦產采空區、地表塌陷區以及水利工程滲漏等地質條件具有較好的勘察效果。如采用電法勘探技術對實習區的山體崩塌災害進行勘測，可在電測深曲線和電剖面曲線上顯示地下視電阻變化，對山體地下介質的電性變化情況進行分層分析，再通過測線的剖面圖進行分析研究，能夠獲得探測深度范圍內的地質特征。

3.2 淺層地震勘探

地震勘探在地質實習中應用主要為淺層地震勘探，利用人工激發的地震波在巖土介質中傳播，探測地層和構造的分布、淺部地質問題，或測定巖土的力學參數特征。為了收集到所需要的地震波信息，可選用不同的震源。常用的震源有：錘擊激發、炸藥激發、地震槍激發、電火花激發等，在地質實習中激發地震波一般可采用落錘法或者敲擊法。在實際勘探中，為突出有效波，壓制干擾波以得到高質量的地震記錄，除正確選用震源、儀器和合理布置觀測系統外，其它采集條件和參數的選擇也非常重要。特別在選擇探測的場地時，應避免場地周邊出現較大的障礙物，比如建筑柱、墻、排水溝等等，以保證探測結果的可靠準確。對于地質綜合實習，該方法可在實習的以下工作中得到應用，如地層標準層的確定和追蹤、斷層的識別、不整合面確定，并可構制深度剖面圖、地震構造圖等進行進一步解釋分析。

3.3 地震波層析勘探

地震波層析成像勘探技術又稱為地震CT。地震 CT 成像技術可提供出清晰的圖像，具有較高的分辨率，能夠顯示出地質中的構造特征和巖性的變化情況，更全面細致的對巖體進行質量評價。其工作原理就是將一個鉆孔作為發射孔，不斷傳輸高頻地震波，將另外鉆孔作為接受孔，采用一發多收的扇形穿透，經過多點激發將在被測區域形成致密的射線交叉網絡。然后對接收點和發射點的頻率、波幅及波速進行有關計算分析，通過波速映像對巖斷裂帶位置、溶發育情況，以及巖土分層界面等進行科學合理地推斷、解釋。在地質綜合實習中，可利用實習區域內現有工程鉆孔、平硐等，通過此種物探方法進行地質條件探測，勘探的精度較高。較為適用于查明土洞、溶洞、斷裂等在垂直和水平方向的分布情況。

3.4 地質雷達勘探

地質雷達是一種現代無損物探儀器，利用高頻電磁波束在地下電性界面上反射從而達到探測有關地質對象，有著極其廣泛的實際應用，特別是在巖土工程的勘察和在工程質量檢測領域有著不可或缺的價值。在地質實習中，可以對淺層地質問題進行詳細地質填圖，對淺層埋藏物進行無損探測，測算地下空洞大小、地下不明物體的大小，對斷層破碎帶、裂隙帶、富水帶、巖溶洞穴等不良地質災害有明顯分辨能力。地質雷達測量方式、測線布置及系統參數的設置直接影響著野外數據采集的質量，必須根據實習區域內相關地形環境條件以及探測目標物的大致走向、規模、性質等情況綜合分析，做出合理安排，保證所測地質雷達圖像資料的真實準確，利用地質雷達成果對實習區域地質情況的分析和解釋，進而幫助學生深刻理解地質現象，提高野外實習教學質量。

4 結束語

物探技術應用于野外綜合實習中有助于野外現場確定地層界限、巖性變化位置、各種斷層構造點、礦化帶、地下水條件以及其它有意義的部位，并可利用計算機輔助處理勘探數據，通過野外觀測路線的調查，對地質、地形地貌等進行綜合分析和解釋，對整個實習區域進行全面詳細地質勘察。地質專業學生借助物探新技術進行地質制圖，使地質勘察更為有效。綜上所述，物探新技術的應用，淡化了地質綜合實習中各工作階段界線，物探方法在高職院校地質綜合實習中的應用質量直接影響到地質實習教學的整體效果。

參考文獻：

[1]許黨委.物探技術在地質災害勘探中的有效應用[J].中華民居（下旬刊），2012（12）：225.

[2]陳仲候.工程與環境物探教程[M].地質出版社.

[3]李遠強，陳偉，吳彬.物探方法在地質災害勘查中的應用[J].城市地質，2015，10（S1）：95-100.

[4]張明華.數字化地質填圖技術及實踐教學方法探討[J].中山大學學報論叢，2006，26（1）：11-16.

[5]于磊.解析工程勘察中物探技術的應用[J].科技創新與應用，2015（22）：292.

[6]嚴根苗.物探方法在工程地質勘察中的應用探析[J].科技創新與應用，2014（27）：287.

[7]魏向前.試論地質勘察中工程物探技術應用[J].科技創新與應用，2017（28）：157+159.