地球物理勘探在工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用研究

陶 柳

（江西省核工業(yè)地質(zhì)局二六三大隊，江西 吉安 343000）

物探技術(shù)在信息革命的推動下，得到了前所未有的發(fā)展，進一步提高了技術(shù)的精確度、時空超前性和創(chuàng)新性，同樣，物探技術(shù)的發(fā)展也面臨著創(chuàng)新化趨勢。物探技術(shù)的主要特點體現(xiàn)在：運用社會物理學(xué)知識，分析地球上各種理場的分布，并對其結(jié)構(gòu)、本體特征進行分析，進而尋找其統(tǒng)一的內(nèi)在規(guī)律。物探技術(shù)能有效地發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)資源，為發(fā)生地理環(huán)境自然災(zāi)害提供準確的警報信息。積極開發(fā)地球物理技術(shù)，并將其應(yīng)用于地質(zhì)工程勘察是當前的一個熱點問題。目前，我國的工程地質(zhì)勘察技術(shù)已開始與國際接軌，并引進了大批先進的技術(shù)設(shè)備，為我國物探勘探工程地質(zhì)勘察提供了十分廣闊的前景。

1 物探技術(shù)的定義及其內(nèi)涵

近幾年，地球物理勘探又叫物探，是一門新興的地質(zhì)勘察學(xué)科，主要研究工程物探技術(shù)，在資源開發(fā)、環(huán)境保護、工程建設(shè)等方面做出了巨大貢獻。物探技術(shù)得到了快速發(fā)展，許多工程地質(zhì)問題得到了及時、準確的解決。該方法根據(jù)不同種類物質(zhì)的密度和放射性差異，使用不同的設(shè)備和探測技術(shù)來測量相應(yīng)的工程物理場。現(xiàn)代工程建設(shè)要求越來越高，傳統(tǒng)的地質(zhì)工作靠鉆孔或地質(zhì)點獲取地質(zhì)資料，深部地質(zhì)體研究較少，物探技術(shù)利用儀器進行觀測，使地質(zhì)結(jié)論更加可靠。通過水文地質(zhì)勘察實例分析，不同地區(qū)的水文地質(zhì)特征有著非常大的差異，尤其是在巖土、水文地質(zhì)等其他方面的特征還需要針對于不同的情況及時分析，物探技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)該充分結(jié)合現(xiàn)場的工作條件，因地制宜的開展相應(yīng)的工作。物探技術(shù)在獲取了地理信息和數(shù)據(jù)的同時，也為防災(zāi)減災(zāi)工作奠定了堅實的基礎(chǔ)。常規(guī)地質(zhì)勘察方法主要是鉆探取土、雙橋靜觸探等，其使用范圍各有不同，往往只有一種勘探方法，不能滿足勘察需要，需要多種方法優(yōu)勢互補，準確報道物質(zhì)災(zāi)害資料，再詳細分析這些資料，以便采取相應(yīng)的保護措施，以保證施工安全。

2 物探技術(shù)在工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用策略

2.1 高密度電法勘探應(yīng)用于工程地質(zhì)勘察的研究

高密電法勘探是工程地質(zhì)勘察領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的一種勘探方法，它集電測深和電剖面為一體，是一種組合勘探方法。這是一種建立在巖礦電阻率差基礎(chǔ)上的物探方法，通常用解析法求解簡單地電條件下的電場分布，與傳統(tǒng)的電阻率法相比，具有操作簡單、成本低、工藝方便、探測信息豐富、探測結(jié)果準確等優(yōu)點。通過徐州市建筑場地高密度電法勘探的應(yīng)用實例，說明高密度電法勘探能有效地鎖定基巖面位置，對工程建設(shè)有一定的指導(dǎo)意義[1,2]。通過云南曲靖危險廢物集中處置區(qū)高密度電法勘探的工程地質(zhì)勘察實例，表明高密度電法勘探效果較好，在工程地質(zhì)勘察領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用潛力。根據(jù)高密電勘探的特點，對淺層地下水泥管道進行了探測試驗研究，結(jié)果表明，高密電勘探能較好地探測地下空洞的存在。以高密度電法勘探在巖溶勘探和城市管道勘探中的應(yīng)用為例，探討了高密度電法勘探應(yīng)用于工程地質(zhì)領(lǐng)域的可行性，認為高密度電法勘探是一種十分有效的物探方法。以高密電法勘探在坑道、基巖面等勘探中的應(yīng)用為例，指出高密電法勘探對低阻地質(zhì)異常體的反演精度較高，并指出高密電法勘探在探測基巖面形態(tài)方面效果較好。結(jié)合某邊坡巖土工程勘察中高密度電法勘探的實測實例，討論了高密度電法勘探在邊坡基巖埋深調(diào)查工程中應(yīng)用的可靠性。總之，高密度電法勘探在工程地質(zhì)勘察中有著廣泛的應(yīng)用前景。

2.2 瞬變電磁場探測技術(shù)

瞬變電磁場探測技術(shù)主要采用電磁場感應(yīng)原理，通過使用專業(yè)儀器對電磁場的變化進行感應(yīng)，從而分析目標地質(zhì)構(gòu)造的主要特征和屬性。瞬變電磁場探測技術(shù)具有快速、靈敏等特點，但其應(yīng)用存在成本高等缺點。從總體上說，以上不同的探測方法應(yīng)根據(jù)地表不同層次的特點，并且由于采用的技術(shù)不同，不同的探測方法具有不同的適用范圍，非常靈活多變，具體的探測方法應(yīng)具體分析，這樣才能最大限度地提高探測技術(shù)效果。

2.3 重力探測方法

因為巖體的分布隨著密度的不同而產(chǎn)生了較大的差異，這是因為在重力的核心作用之下，不同的巖石產(chǎn)生了較大的差異，這也成為了地殼巖體和巖體方面的密度差，以此為依據(jù)可以進行地質(zhì)勘察的工作。該技術(shù)以萬有引力定律為工作的基礎(chǔ)，利用重力測量儀進行地質(zhì)環(huán)境中巖石密度的變化分析。高精度的重力探測一起可以對于深淺不一的地質(zhì)環(huán)境進行分析，作為定性和定量的分析資料，針對于重力異常的現(xiàn)象進行下一步的分析，往往可以推測出地下的巖石的差異，判斷隱含的信息。

2.4 勘探地震技術(shù)

人工激發(fā)地殼中的彈性波，可以進行反射波和折射波的傳播工作，根據(jù)時間場的直線時空分布的規(guī)律進行全面的分析與處理工作，從而在反射面的深度、折射面的深度、地質(zhì)構(gòu)造等方面進行分析，做好數(shù)據(jù)的統(tǒng)計工作[3]。震源探測技術(shù)分為折射探測和反射探測兩種方式，在其他技術(shù)的應(yīng)用中，不需要進行進行復(fù)雜的成果分析，具有著較高的準確性，但是在探測中需要投入巨大的成本。

一般在實際的工作應(yīng)用中，勘探者觀測到的物探剖面已經(jīng)具有了一定的地質(zhì)工作的內(nèi)涵，在不同的地質(zhì)波速的處理中，更多的表現(xiàn)為了物質(zhì)力學(xué)方面的指標的差異，在相同的地質(zhì)條件之下，承載的內(nèi)力和波速均會產(chǎn)生較大的差異，而不同地質(zhì)的波速差異有限。淺層折射發(fā)對于探測的洞穴和隱伏構(gòu)造等都可以進行分析，具有著較高的精確程度，在實際的應(yīng)用中受到了場地條件方面的限制，容易產(chǎn)生誤差，測波速時還需要進行精準的條件控制工作。

圖1 淺層地震與高密度電法在巖溶勘察中的應(yīng)用

2.5 電磁法勘探技術(shù)

電磁勘探是在人工或者自然磁場之下進行的觀測點深度和電阻率的變化規(guī)律探究，當?shù)刭|(zhì)的深度出現(xiàn)的是均勻的巖層分布規(guī)律時，將獲得不同巖石電學(xué)特征。而電磁勘探技術(shù)作為重要的物探技術(shù)的組成部分，也在厚巖層的地質(zhì)探看中有著十分重要的應(yīng)用，并且得到了廣泛的認可與應(yīng)用。地點測頻法，也是一項十分優(yōu)質(zhì)的人工場源的頻率探測的方法，能夠充分解決好原本自然磁場比較微弱的特點，更夠更加有利于處理非常復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境和非平面波的特征。人造場源對于全方位的控制工作而言是更加有利的，尤其是在可控源的音頻方面進行分析，電偶極傳遞到地下的電磁分量進行分析，產(chǎn)生平面波效應(yīng)。電磁探測技術(shù)具有著探測深度大，并且具有剖面和測深兩方面的特點，進行電磁探測的過程中不需要改變工作的頻率，而是需要改變幾何的尺寸就可以進行全面的控制工作，大大增強了勘測工作的效果與效率。尤其是一次性發(fā)射七個位置的電磁探測工作，高阻的屏蔽作用大大削弱，具有著良好的工作效應(yīng)。

大地電磁法在伏牛山隧道的應(yīng)用情況如圖2所示。

圖2 大地電磁法在隧道的應(yīng)用

2.6 地質(zhì)雷達法在工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用

地磁雷達是以地下介質(zhì)的電性參數(shù)和幾何形態(tài)的差異為基礎(chǔ)，根據(jù)傳播過程中的電磁波波形和電磁場強度的變化規(guī)律，確定地下界面或地質(zhì)體的空間位置和結(jié)構(gòu)[4]。該方法具有無損、方便、受周圍環(huán)境限制小等優(yōu)點。對地質(zhì)雷達技術(shù)在市政工程勘察中的應(yīng)用進行了研究，認為地質(zhì)雷達技術(shù)具有良好的應(yīng)用前景。將地質(zhì)雷達在城市地下巖溶探測中的應(yīng)用，圈定溶洞的位置，然后通過鉆探驗證，發(fā)現(xiàn)其探測結(jié)果是可靠的，表明地質(zhì)雷達能夠準確地探測埋藏較淺地區(qū)巖溶發(fā)育。

3 結(jié)論

綜上所述，單一化的工程地質(zhì)勘探技術(shù)存在著一定的缺陷和局限性，隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展和社會科學(xué)技術(shù)的進步，我國的工程地質(zhì)勘探技術(shù)有了新的發(fā)展要求。將地球物理技術(shù)應(yīng)用于地質(zhì)工程勘察中，可以進一步提高物探技術(shù)在地質(zhì)工程勘察中的精確度，促進各地區(qū)地質(zhì)工程勘察的發(fā)展。