地質(zhì)勘測(cè)中的綜合物探技術(shù)應(yīng)用分析

紀(jì)銀濤

摘 ?要：本文對(duì)地質(zhì)勘測(cè)中的綜合物探技術(shù)應(yīng)用問題進(jìn)行了探討，文章從闡述綜合物探技術(shù)概念入手，進(jìn)一步分析了綜合物探技術(shù)的信號(hào)數(shù)據(jù)采集操作要點(diǎn)，最后對(duì)主要的綜合物探方法展開了研究。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)勘測(cè);綜合物探技術(shù);概念;信號(hào)數(shù)據(jù)采集

前言

在現(xiàn)代社會(huì)中，各種工程建設(shè)、煤礦開采、地籍管理等工作的開展都離不開專業(yè)的測(cè)繪作業(yè)，地質(zhì)勘測(cè)工作也因此顯得尤為必要。在地質(zhì)勘測(cè)過程中，運(yùn)用專業(yè)的物探技術(shù)，有利于保證工作準(zhǔn)確性，同時(shí)提升工作效率，為后期一系列工作的開展奠定信息基礎(chǔ)。而對(duì)于我國(guó)工程與環(huán)境物探來講最大的不足在于儀器設(shè)備生產(chǎn)這塊，方法與技術(shù)方面還算比較先進(jìn)，現(xiàn)在的很多設(shè)備都要靠進(jìn)口，國(guó) 產(chǎn)的分辨率達(dá)不到要求，因此如何對(duì)各類綜合物探技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新運(yùn)用，值得思考。

1.綜合物探技術(shù)概述

物探技術(shù)是地球物理勘探的簡(jiǎn)稱，它之所以能夠解決或查明有關(guān)地質(zhì)和工程問題，是因?yàn)樗綔y(cè)的地質(zhì)對(duì)象與周圍介質(zhì)間存在某種物性差異。而這種物性差異可影響被尋找地質(zhì)體周圍某種天然或人工物理場(chǎng)的分布特征。物探技術(shù)就是利用先進(jìn)的物探儀器來攝取這些物理場(chǎng)的分布并與均質(zhì)條件下的物理場(chǎng)相比較，找出差異的部分來研究與勘探對(duì)象之間的關(guān)系，達(dá)到解決地質(zhì)問題或工程問題之目的。物探技術(shù)方法門類眾多，它們依據(jù)的原理和使用的儀器設(shè)備也各有不同，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，物探技術(shù)的發(fā)展日趨成熟，而且新的方法技術(shù)不斷涌現(xiàn)，但因?yàn)楦鞣N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?xiàng)l件和邊界特征對(duì)測(cè)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(diǎn)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(shí)應(yīng)考慮綜合物探進(jìn)行施測(cè)，以提高物探成果的地質(zhì)解釋精度和成果分析質(zhì)量，滿足工程勘察之需。

2.綜合物探技術(shù)的信號(hào)數(shù)據(jù)采集

2.1測(cè)線布置

信號(hào)數(shù)據(jù)的采集工作包括多個(gè)方面，其中任何一個(gè)步驟都將直接影響到綜合物探的整體勘測(cè)效果。這里首先要做到的就是保證測(cè)線布置的合理性。從當(dāng)前的工作情況來看，測(cè)線布置工作的內(nèi)容主要是要保證綜合物探能夠準(zhǔn)確的探測(cè)到表層土層的厚度，因此現(xiàn)場(chǎng)測(cè)線布置必須確保面波測(cè)點(diǎn)與折射波測(cè)點(diǎn)的位置一致，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)的綜合應(yīng)用。對(duì)于測(cè)線布置來講，通常需要采取針對(duì)性的布置技術(shù)和措施。在實(shí)際的信號(hào)數(shù)據(jù)采集過程中，盡管不同的步驟可以使用不同類型的技術(shù)措施，但是對(duì)于測(cè)線布置則最好還是采用針對(duì)性的技術(shù)措施來保證綜合物探的質(zhì)量。

2.2參數(shù)設(shè)計(jì)

測(cè)試參數(shù)的設(shè)計(jì)，是為了確保現(xiàn)場(chǎng)采集到的信號(hào)數(shù)據(jù)，能夠科學(xué)精確的地反映地層地質(zhì)的物理力學(xué)特點(diǎn)。另外，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)收集時(shí)，應(yīng)該最大程度的降低來自噪聲信號(hào)的干擾。一般來說，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試參數(shù)的設(shè)計(jì)有幾項(xiàng)原則：首先，激震方式的選擇，在信號(hào)搜集工作中一般使用炸藥的激發(fā)或者選擇錘擊的激發(fā)方式;其次，偏移距的選擇，在勘探地層分界時(shí)，為了避免出現(xiàn)類似區(qū)域反應(yīng)，所以，往往偏移距的為排列長(zhǎng)度的六分之一至二分之一之間;再其次，就是道間距選擇，從面波法的角度來看，道間距一般是小于最小的勘探深度。在現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)收集過程中，如果之前無(wú)法準(zhǔn)確了解土層的可能厚度，那可以將道間距設(shè)置距離較小，避免勘探不了較薄的土層，建議距離為選取1 m或1.5 m。

2.3測(cè)試步驟

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試過程中，不管測(cè)點(diǎn)布置有多么緊湊，測(cè)點(diǎn)必須是對(duì)測(cè)試區(qū)域的部分抽樣，需要清楚知道測(cè)試區(qū)域的全面的情況。所以必須在開始之前對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行排查，確定最終的測(cè)試位置，然后依照上文所說的原則，收集面波和折射波的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試參數(shù)。最后綜合進(jìn)行詳細(xì)探測(cè)。

3.主要的綜合物探方法

3.1 瞬變電磁法的應(yīng)用

在使用瞬變電磁法來進(jìn)行水文地質(zhì)信息勘探時(shí)，應(yīng)先選擇好瞬變電磁儀的安裝位置，并根據(jù)探測(cè)目標(biāo)區(qū)域的實(shí)際情況將發(fā)射線圈和接收線圈放置于相近的位置，兩者距離不能超過十米，然后在進(jìn)行探測(cè)，探測(cè)深度能達(dá)到一百米，在接通電流時(shí)，控制發(fā)射頻率在二十五赫茲，發(fā)射電流為十七安，時(shí)間窗口能設(shè)置則二十門左右。以礦井內(nèi)地質(zhì)勘察為例，由于該地區(qū)往往與周圍介質(zhì)的電阻率有差異，通常寒武系灰?guī)r和煤系的電阻率要比周圍巖層的電阻率高，含水?dāng)鄬雍土严兜碾娮杪势停虼肆私庠搮^(qū)域的不同深度電阻率，通過瞬變電磁法的工作原理，就可以了解探測(cè)區(qū)域的水文地質(zhì)特征，并作出科學(xué)合理的評(píng)價(jià)，根據(jù)探測(cè)信息制定可行的水文地質(zhì)災(zāi)害的應(yīng)對(duì)措施。

3.2 井下三維電法的應(yīng)用

井下三維電法指的是在電源電場(chǎng)理論上衍生出的探測(cè)方法，在進(jìn)行實(shí)際操作時(shí)，采用高密度電法儀的探測(cè)方法測(cè)量一圈工作面井道，從而對(duì)觀察到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到工作面底板視電阻值，也可以對(duì)三維成像進(jìn)行合理的解釋，例如，在某個(gè)礦井開采單位的勘測(cè)中，曾探測(cè)帶工作底板以下100米，就可以根據(jù)高度密度法進(jìn)行事先預(yù)測(cè)，查看地層狀況相符的視電阻率分布的三維數(shù)據(jù)，得出地質(zhì)規(guī)律和探測(cè)結(jié)果不相符，探測(cè)分辨率較低，所以在后續(xù)的工作中，應(yīng)重新建立數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)本區(qū)域的實(shí)際情況找到合適的綜合方法，從而保證煤礦礦井的安全性。

3.3 探地雷達(dá)法

探地雷達(dá)方法是通過發(fā)射天線向地下發(fā)射高頻電磁波，通過接收天線接收反射回地面的電磁波，電磁波在地下介質(zhì)中傳播時(shí)遇到存在電性差異的分界面時(shí)發(fā)生反射，根據(jù)接收到的電磁波的波形、振幅強(qiáng)度和時(shí)間的變化等特征推斷地下介質(zhì)的空間位置、構(gòu)造和埋藏深度等。探地雷達(dá)的探測(cè)深度與天線發(fā)射的信號(hào)頻率和介質(zhì)的電阻率有顯著關(guān)系。信號(hào)頻率越低，在介質(zhì)中的衰減越弱，探測(cè)深度則越大;介質(zhì)電阻率越高則探測(cè)深度越大。探地雷達(dá)可用于檢測(cè)各種材料，如巖石、泥土、礫石，以及人造材料如混凝土、磚、瀝青等的組成。雷達(dá)可確定金屬或非金屬管道、下水道、纜線、纜線管道、孔洞、基礎(chǔ)層、混凝土中的鋼筋及其它地下埋件的位置。它還可檢測(cè)不同巖層的深度和厚度，并常用于地面作業(yè)開工前對(duì)地面作一個(gè)廣泛的調(diào)查。

3.4地球化學(xué)法

地球化學(xué)法用于地層的探測(cè)，前人已進(jìn)行了大量的研究。尤其是對(duì)于活動(dòng)斷層等地質(zhì)的探測(cè)，由于斷層處于巖石破碎、結(jié)構(gòu)相對(duì)松散、空隙貫通性好，因此，在斷層破碎帶內(nèi)及其附近常出現(xiàn)元素的特征規(guī)則分布。通過探測(cè)這些化學(xué)異常，利用其分布規(guī)律可以確定斷層的空間位置、產(chǎn)狀等。在淺層斷層探測(cè)中，最常用的地球化學(xué)探測(cè)方法為土壤氡測(cè)量和土壤汞測(cè)量。地球化學(xué)法定位斷層位置的精度定位與斷層的性質(zhì)、構(gòu)造復(fù)雜程度、埋深以及探測(cè)點(diǎn)位間距等有關(guān)，一般定位精度在幾米只幾十米。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，加強(qiáng)對(duì)地質(zhì)勘測(cè)中的綜合物探技術(shù)應(yīng)用的探討，意義重大。相關(guān)工作人員需要明確綜合物探技術(shù)概念及相關(guān)的信號(hào)數(shù)據(jù)采集操作要點(diǎn)，如：包括測(cè)線布置、參數(shù)設(shè)計(jì)、測(cè)試步驟等，在此基礎(chǔ)上對(duì)主要的綜合物探方法，如：瞬變電磁法、井下三維電法、探地雷達(dá)法、地球化學(xué)法等展開研究。

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