綜合物探法在水庫大壩滲漏探測中的應用與展望

任 眾

（沈陽興禹水利建設工程質量檢測有限公司，遼寧 沈陽 110006）

受壩體和壩基所處地質條件和水動力條件的影響，堤壩滲漏成為水利工程中破壞強度最大的地質災害之一。在實際施工中對壩體和壩基滲漏點進行處理前，應先查明施工體滲漏的具體情況，例如滲漏量大小、滲漏影響區域等等。我國當前測量滲漏情況時采用較多的探測方法為鉆孔取樣、人工巡查、地球物理探測等，但這些方法在測量堤壩滲漏的發展情況方面并不準確。由于物探方法存在多解性，且單一的物探方法容易受到地質條件的影響，不能解決所有的問題，精度難以取得滿意的效果，而綜合物探方法有著高效率、高密度、低成本的特點，可以有效地彌補這一不足，成為工程勘探中的重要方法，在工程基礎勘探中發揮著重要作用。

1 綜合物探法

綜合物探法是通過兩種或以上的物探方法對同一個工程的同一測區進行勘探，分析測量所得的各種數據，得到一定結論。其遵循的方法一般是：收集勘探地區的資料——分析——實地考察——確定工作的范圍和工作方式。組合過程應選取物性參數不同的幾種物探方法進行合作，從而使得勘測結果具有多樣性，從不同角度更加全面的來表現探測標的；同時，探測深度選取應遵循“深淺結合”的原則，即應該選取探測精度高與深度淺的方法進行組合或選取探測精度低與深度相對較大的方法進行組合，這樣可以使探測所得到的信息更加豐富，更加全面，對工程的解釋效果也更徹底、精確[1]。因此，綜合物探法可以有效地提高地質解釋精度和提高物探成果的分析質量。

2 綜合物探法優勢

綜合物探法“深淺相結合”的組合方式可以使所選勘探方法發揮各自的優勢，以達到相互補充的目的，從而提高探測工程的效果和解釋精度。同時，綜合物探法在選擇組成方法時應盡量選結合所要探測工程的實際情況選擇具有不同物性參數的方法，彌補單一物探法的不足[2]。

（1）探測效率高。綜合物探方法在工程基礎勘探中可以有效地完成勘測工程的諸多工作，例如工程基礎勘測、地質測繪、斷面監測等，更好地實現對工程的勘察監測。此外，由于單一物探法的參數各不相同，適用范圍也有所差異，因此，綜合物探法不僅在勘測工程工具有較高的可靠性，還具有耗時短，工作效率較高的特點。

（2）準確度高。工程基礎勘探之中，綜合物探法可以有效降低勘測誤差。例如在對實際工程中的同一個平面位置進行勘探時，其準確度非常高，勘測產生的誤差一般會控制在幾厘米范圍內。

（3）勘測探入深度小。傳統的地質勘探方法或單一的勘探方法在對工程進行勘察時，其探入深度通常要保證小于100 m，而綜合物探法只需要探入幾十米便可以獲取較為準確的地質數據，高質量的完成工程勘測任務。

3 綜合物探法工作原理

物探技術主要是依靠專業的勘探設備向勘察目標發射工程相關信號，并由專業設備接收由于介質異常而被返回的信息，并對這些被返回的信號結合相關資料進行識別與分析，根據信號所展現的傳播特征判斷介質體的特性[3]。探地雷達技術工作原理見圖1。

圖1 探地雷達技術工作原理

4 常見幾種綜合物探法

4.1 高密度電阻率法

高密度電阻率法是基于地球土壤地質中各成分介質之間的導電性能的不同而開發的一種陣列勘探方法，以巖土導電性能差異為基礎人工施加穩定電流場，研究地下介質中傳導電流的分布規律。野外測量過程的勘測流程為：將全部電極布置在觀測斷面的各個勘測點——利用微機工程電測儀和程控電極轉換裝置對數據進行快速、自動采集傳輸——利用微機接受測量結果——對數據進行處理——根據數據處理結果，給出有關地電斷面分布的各種圖示結果。實際工程探測過程中通常需要借助一些裝置來完成勘探工作，如溫納微分裝置、溫納偶級裝置、溫納三級裝置以及溫納對稱四級裝置等。為保證勘探結果的準確性，在勘測過程中應結合工程所處的環境條件進行設備選擇[4]。

高密度電阻率法勘探準確度高，采集數據量大，可以使得勘測工程獲取到豐富的勘探目標信息資源，比較適合應用在劃分地層、勘探斷層等工作中。其次，對空洞等危險工程基礎也具有相對較好的勘探效果。圖2為高密度電阻率測量儀。

圖2 高密度電阻率測量儀

4.2 淺層地震反射法

淺層地震反射法的主要工作原理是：結合物理及地理等有關知識理論，促使淺層地表產生輕微的震動——依據振動幅度及波頻等反映的信息對地質組成成分進行測量、分析——得出可靠性及精準性較高的工程基礎勘探結果。淺層地表振動勘測可通過采取爆炸等人工辦法完成對工程的勘探工作，可以獲得具有非常高分辨性的數據，能夠更加直觀地反映地下及地面的起伏形態和實際狀況，從而為工程施工方案提供較為可靠的設計依據。根據以往工程實例及經驗，對于基巖埋深較深和地質密度存在較大差異的勘測工程淺層地震反射法具有較好的勘測效果。圖3為淺層地震反射儀。

圖3 淺層地震反射儀

4.3 探測雷達法

隨著科技的不斷突飛猛進，工程基礎勘探技術也變得越來越現代化，各種工程勘探技術層出不窮，其中最為典型的就是雷達勘探技術。基于不同物質所產生的電磁波段有所差異，雷達探測勘探技術能夠實現對物質的準確勘察，其不但可以用于現在的導航工作，而且還可以對未知的地質狀況及地下結構進行勘探。探測雷達的主要工作原理是：利用電高頻電磁波形成脈沖——脈沖順著天線進入地下——不同物質的反射信號被傳回——探測雷達的其他部分接收反射回來的信號——根據對反射回來的信息進行分析，判斷出勘測區域的地下結構及地質成分，實現對工程基礎的勘測。雷達探測方法主要用于分析與勘探垂直分布的工程基礎地層，能夠探測的位置通常較淺。

5 綜合物探法發展趨勢

（1）物探技術發展。探測技術工程涉及的地質和探測的問題是未來發展的重要問題，其中使用最為頻繁的是多波理論和物理波場等。而瑞雷波是根據具有彈性的波普向超聲波頻率進行擴展，電磁波普一般使用純直流，范圍拓展到雷達波，是更加活躍大地電磁電導率剖面法、地震映像法、高密度電阻率法、陸地聲納法等探測數據的快捷連續自動采集技術。

（2）物探設備發展。復雜地質條件的勘測儀器設備必須具備防震、防塵、防潮等特點，并要求其智能化程度不斷增強、可以捕捉較大動態范圍的長遠信號。因此，勘測儀器將會從單一化的專用儀器逐漸發展為多功能化儀器。

6 結語

工程項目施工前需要對施工區域進行基礎勘察，依據勘察結果準確反映出施工區域的地質情況，為工程設計和施工提供可靠依據。而采用單一的物探技術，準確性比較低。所以，可以使用綜合物探方法來提高物探信息資料的可靠性和準確性。在實際運用中，選擇合適的組合方式將綜合物探法應用于工程基礎勘探工作中，不但可以使采集探測區段地質信息的方法變得更加多樣化，而且可以將探測失誤率降到最低，保證工程項目施工安全順利實施。