綜合物探方法在工程地質勘察中的應用

楊振杰

（貴州正業工程技術投資有限公司 貴州貴陽 550000）

1 引言

工程物探方法作為工程地質勘察的重要手段之一，在大型工程或地質構成復雜的地段勘察工作中扮演著必不可少的角色，在工程設計和現場施工工作中也發揮著一定作用。工程物探方法的應用能夠達到節省資金、加快進度、提高質量。并在大面積、長距離勘察工作中有著突出作用。我國十分重視工程物探方法的利用和發展，通過引進先進設備、培訓專業人員等方法提高我國工程建設的效率和質量。不同的物探方法有著各自的局限性，因此僅使用一種物探方法難以得到理想的勘察結果。在實際工程地質勘察中必須積極、合理地使用不同物探方法，重視綜合物探方法的利用，才能取得較為理想的地質勘察效果。

2 綜合物探方法的總體思路

綜合物探就是根據勘測地點的地質情況、物理特性，地形等條件，以工程勘察、設計的要求為基礎，合理利用多種物探方法并將其進行有機結合，從而完成工程勘察任務，為工程設計提供理論依據，其步驟如下：

（1）物探方法的初選。首先，應根據工程地質勘察任務的目標對當地地質資料和物探信息進行收集，結合各種勘探方法的適用范圍和優缺點初步選取幾種物探方法。

（2）物探方法的正式確定。按照初步選定的物探方法，在工程現場進行嚴格、仔細的勘察，并對典型地段進行現場試驗。根據試驗結果選出適合該工程的最佳勘探方法。

（3）正式開始物探工作，并對測試結果進行分析及解釋。

（4）在關鍵部位布置鉆孔。根據初步物探成果，在現場的異常、正常部位布置適量地質鉆孔，為定量解釋勘察成果提供數據參數，提供代表巖性，驗證和修改物探資料對現場地質的解釋。

（5）補充性工作。在必要時，可根據物探工作和鉆孔結果有目的地在異常地段進行補充或加密工作。

3 綜合物探方法在工程地質勘察中的應用

本文以某大橋橋址區的工程地質勘察為例，對綜合物探方法的應用及其效果進行分析。

該大橋橋址區覆蓋層由粘性土和砂土組成，前者主要分布在覆蓋層上部，后者則主要在下部，基巖的主要組成成分為砂巖和礫巖。從物性條件分析，覆蓋層與基巖間存在著不同程度的電性和波阻抗差異，因此可以采用的勘測方法有直流電測深法、淺層地震反射波法、水域淺地層剖面法等。但這些方法的優點、效果、對勘測現場要求各不相同。直流電測深法的特點是適應性強，垂直勘探距離長，設備輕便，勘測速度快，對不同巖性的區分效果好，但定量精度差，特定地段布線困難。淺層地震反射波法所用設備可以自動采集數據并對數據進行處理，其規律性強，定量精度高，并且可以提供彈性力學參數，但其對不同巖性的區分度低，設備的布置隨著現場地形的變化會有很大差異。水域淺地層剖面法在涉水工程中被廣泛應用，其特點是勘探迅速，不影響正常水上活動及水域生產工作，勘探結果能夠直觀地反映水中地質及河床蔓延趨勢。

根據以上分析結果，該工程在勘察中選用直流電測深法、淺層地震反射波法、水域淺地層剖面法三種物探方法，并在橋址區對相關設備進行合理布設。直流電測深法主要用于勘測橋址區巖性分界線、確定巖性類型、探測橋址區地質構造等，因此其所用設備的主要布置地點為橋址區的陸地；淺層地震反射波法的目的是定量解釋橋址區基巖起伏情況和地質構造，與直流電測深法的結果相結合，進行綜合比對，因此相關設備布置在在陸地的特定地段；水域淺地層剖面法的目的是查明水底河床的基巖起伏情況和地質構造，因此主要布置在水域

4 綜合物探方法的應用效果

4.1 直流電測深法

直流電測深法所用設備為某單位生產的ZWD-2型數字電法儀，因該工程實際條件的限制，在使用該型號設備進行室外勘測時沒有采用常用的四級裝置，而采用了適應性更強的三極裝置進行勘測。

由于地質條件較復雜，整個區域的實測電測探曲線類型較多，主要有“D”、“G”、“H”、“K”、“HK”五種，對應的基巖尾支曲線分為上升和下降兩種類型。對實際測得的電測深曲線圖及地質鉆孔結果進行分析，結果如下：

（1）泥質砂巖具有較低的電阻率，平均電阻率為18Ω·m，實際電測深曲線的尾支曲線為下降型。

（2）礫巖具有較高的電阻率，平均電阻率為680Ω·m，實際電測深曲線的尾支曲線為上升型。

（3）地質鉆孔ZK1和ZK2證實了電測深曲線的探測結果，同時證明了通過對基巖電測深曲線的尾支曲線類型的分析，可以較為準確地判斷出基巖巖性。

4.2 淺層地震反射波法

淺層地震反射波法所用設備為某公司生產的數字地震儀，設備內置了高頻檢波器，以落錘震源為主要內置震源。在實際操作前首先通過試驗確定所用系統和儀器的相關參數，采用迭加法獲得地震波反射數據并用計算機進行處理，形成淺層地震波反射時間剖面圖，對該圖形進行時深轉換便可推算出基巖埋深和地質構造。

通過對地震反射雙程時間剖面圖（圖1）的分析，可以看出基巖反射波組較為清晰，說明該圖反映了所在測線基巖起伏情況，對應的覆蓋層波速為1300～1400m/s。ZK1鉆孔的基巖為泥質砂巖，埋深為71.6m，震探解釋深度為71.4m；ZK2鉆孔的基巖為礫巖，埋深為51.9m，震探解釋深度為52.1m，兩者結果一致。

ZK1鉆孔和ZK2鉆孔的電探、震探反映出基巖埋深由深變淺，90～1O0號樁尤為明顯，與此處是泥質砂巖與礫巖的分界線的電探結果吻合。實測電測深曲線的尾支曲線按以下順序呈現明顯變化趨勢：“下降型”、“緩慢下降型”、“平緩型”、“緩慢上升型”、“上升型”，該變化實際上正反映了基巖的過渡。在確定巖性類型、劃分巖性界線時主要根據直流電測深的結果，而在確定基巖起伏情況和埋深時主要根據淺層地震反射波法的結果，兩種方法互相補充，使探測結果更加準確。

圖1 地震反射雙程時間剖面圖

從圖1還可看出，基巖反射波組較為連續，但52～62號樁對應的基巖反射波組缺失，對應的電測深曲線的尾支曲線分別為“下降型”和“上升型”，80號樁鉆孔表明此處的基巖為硅質巖，對應電測深曲線的尾支曲線為“上升型”，綜合上述結果，可以推斷出58號樁附近存在斷層。

4.3 水域淺地層剖面法

水域淺地層剖面法的設備為美國MEP-3O5系列淺地層剖面儀，從時間剖面圖及對地質斷面圖的分析可知，水底反射波組和基巖反射波組較為連續，有很高的分辨度。河床有較為明顯的起伏，反射波較強，基巖界面的起伏則較為平緩。經觀測，1～16號測試點的水域基巖埋深逐漸變淺，依據鉆孔結果分析得出，水的波速大約為1500m/s，覆蓋層的波速為1750m/s。

5 結束語

地質勘探對于我國的經濟發展來說有著重要作用，地質勘探行業的發展有利于我國社會主義現代化建設的進行，單一的物探方法不能滿足日益復雜的地質勘察工作的需要。在工程地質勘察中，綜合物探方法有著明顯優勢，能夠應對大范圍的地下勘察工作，提高勘察效率，降低勘察成本。在進行工程地質勘察工作時應合理選用不同的物探方法，將各種方法的優點結合起來，以提高工程勘察的質量。