工程物探在地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用

聶西坤

（山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四地質(zhì)大隊，山東 濰坊 261021）

近年來，隨著城市化進程的加快，可持續(xù)發(fā)展是城市發(fā)展的重中之重。目前城市建設(shè)中的可持續(xù)發(fā)展面臨地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)和空間資源不足，來解決這些問題就要積極的應(yīng)用物探地質(zhì)調(diào)查的工作，城市的地質(zhì)物探技術(shù)作為信息的重要手段，發(fā)揮著重要的作用。工程物探技術(shù)是一種通過分析所觀察到的地球物理場，利用目標體的物理性質(zhì)(電阻率、磁力、波速等)與周圍環(huán)境之間的差異來識別目標體的大小和性質(zhì)的方法。城市地質(zhì)調(diào)查方法相比傳統(tǒng)地質(zhì)物探調(diào)查中使用的方法的特點是大量的干擾因素，施工地點和時間有限，探測目標的不同和探測精度要求高[1]。隨著城市基礎(chǔ)設(shè)施的快速發(fā)展，工程物探技術(shù)越來越多地應(yīng)用于城市地質(zhì)調(diào)查。實踐證明，該方法取得了良好的效果。

1 城市地質(zhì)調(diào)查中物探技術(shù)應(yīng)用特點和價值

（1）城市地質(zhì)調(diào)查中物探技術(shù)應(yīng)用特點。框架內(nèi)實施的城市地質(zhì)調(diào)查是必要的，以確保工程的質(zhì)量和效率，建立有效的技術(shù)手段，有機地整合城市地質(zhì)以及工程物探技術(shù)和研究工作，并從而有助于提升質(zhì)量。工程物探技術(shù)的應(yīng)用特點主要體現(xiàn)在幾個層面:工程物探技術(shù)在城市地質(zhì)研究中的應(yīng)用是科學(xué)的，是有效的。利用工程物探技術(shù)，可以及時探索大規(guī)模的工程地質(zhì)條件，綜合物探方法可以提高物探技術(shù)工作的效率，保證質(zhì)量分析的準確性和有效性。使用不同的控制技術(shù)可以有效地提高工作質(zhì)量和效率。第二個是高精度。城市地質(zhì)調(diào)查要求較高。為了保證地質(zhì)調(diào)查的質(zhì)量和相關(guān)數(shù)據(jù)的可靠性和準確性，必須科學(xué)地應(yīng)用工程物探技術(shù)，利用工程物探技術(shù)的高精度優(yōu)勢，提供最準確的結(jié)果。第三，探測深度較低。工程物探技術(shù)在城市地質(zhì)研究中的應(yīng)用主要包括對地下淺層地質(zhì)層的勘探，一般為幾米至幾十米，深度約為100m。就工程探測器的深度而言，它相對較小。

（2）城市地質(zhì)調(diào)查中物探技術(shù)應(yīng)用價值。工程物探技術(shù)在城市地質(zhì)研究中的應(yīng)用有幾個方面，包括:城市水文條件調(diào)查以及物探技術(shù)勘探技術(shù)的使用上，它可以探測物探技術(shù)勘探技術(shù)問題的處理、地下水文條件為規(guī)劃提供技術(shù)支助，以確保其有效對等點的城市建設(shè)。它反映了開發(fā)和開發(fā)城市地下水資源的應(yīng)用價值。城市化導(dǎo)致城市人口急劇增加，給城市供水帶來了巨大壓力[2]。地下水資源的開發(fā)必須考慮到科學(xué)的方向，避免盲目的挖掘和鉆探。因此，有必要科學(xué)地應(yīng)用物探技術(shù)勘探技術(shù)，從而指導(dǎo)地下水資源的開發(fā)和利用，并合理地評估其開發(fā)潛力，從而科學(xué)地利用地下水資源。

2 方法要素

（1）地質(zhì)災(zāi)害與地質(zhì)環(huán)境調(diào)查。早期規(guī)劃對城市規(guī)劃、選擇特定地質(zhì)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對城市土地的未來發(fā)展規(guī)劃、綜合評估、地質(zhì)災(zāi)害危險性評估的適宜性和地質(zhì)災(zāi)害影響，確定地區(qū)建筑用地范圍和合理的規(guī)劃，以確保安全、有效的用地。因此，有必要對城市地質(zhì)風(fēng)險和地質(zhì)環(huán)境進行研究和評價，作為制定城市總體規(guī)劃的基礎(chǔ)。這是確保城市可持續(xù)發(fā)展和建筑長期穩(wěn)定的必要條件。

（2）地質(zhì)資源調(diào)查與評價。城市的可持續(xù)發(fā)展需要持續(xù)的資源供應(yīng)，與城市發(fā)展密切相關(guān)的地質(zhì)資源包括地下水資源、礦產(chǎn)資源、土地資源和地質(zhì)遺產(chǎn)資源。。隨著城市用地需求的增加與土地資源日益稀缺之間的矛盾，必將改變傳統(tǒng)發(fā)展模式，并出現(xiàn)地下空間的優(yōu)勢。地質(zhì)形成層的空間容量不是無限的。在一定深度下，一旦使用，內(nèi)部容量是有限的。因此，即使是地下空間的使用也需要科學(xué)的規(guī)劃。鑒于城市地質(zhì)環(huán)境的現(xiàn)狀和城市發(fā)展趨勢，城市地質(zhì)資源的研究和評價應(yīng)集中于地?zé)豳Y源、淺層地?zé)豳Y源、地下水資源和地下空間資源。

（3）城市地質(zhì)環(huán)境綜合評價。城市地質(zhì)環(huán)境的總體評價包括區(qū)域地殼的穩(wěn)定性、地下空間的適宜性、城市工程的適宜性、土地利用的適宜性和城市地質(zhì)環(huán)境的適宜性。

（4）資源環(huán)境綜合承載評價。資源和環(huán)境的承載能力對城市發(fā)展至關(guān)重要。一方面，礦物、水、土壤和能源等資源的狀況和潛力;另一方面，空間場址的安全，即地質(zhì)災(zāi)害的危險和土壤和水環(huán)境的安全。可以說，這與城市發(fā)展的能力限制問題有關(guān)。這是涉及到城市發(fā)展中的極限能力問題，城市資源的固有稟賦和獲得的環(huán)境發(fā)展能力直接影響城市規(guī)劃的功能方向，必須與區(qū)域經(jīng)濟和區(qū)域發(fā)展相協(xié)調(diào)，并與地方發(fā)展相結(jié)合[3]。監(jiān)測地質(zhì)和環(huán)境資源的承載能力，使其處于適宜居住環(huán)境的控制之下，避免環(huán)境地質(zhì)問題，提高城市發(fā)展的安全性和可靠性，實現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展。

3 當前城市地質(zhì)調(diào)查中存在的技術(shù)問題

（1）工作人員素質(zhì)較低。人員作為綜合地質(zhì)調(diào)查的主體，直接影響了優(yōu)質(zhì)的過程和結(jié)果，但目前的現(xiàn)實地質(zhì)調(diào)查局的人員素質(zhì)良莠不齊，還含有其他非專業(yè)人員，不僅影響調(diào)查工作的準確性，研究技術(shù)和工藝的運行故障等等，還會造成安全調(diào)查的材料、設(shè)備和儀器損壞。城市地質(zhì)調(diào)查的人員，除了要有較高的專業(yè)技能以及敬業(yè)精神和創(chuàng)新意識，不斷改善他們的工作模式，并且在當前情況下，雖然城市地質(zhì)調(diào)查能夠成功，但隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)日新月異，在許多現(xiàn)代儀器和設(shè)備中，由于缺乏操作能力和理論基礎(chǔ)自然會影響調(diào)查的進行，還有一些單位為了能夠快速獲取經(jīng)濟效益，以便能夠迅速獲得利潤，完成工作[4]。因此，最終結(jié)果是片面的，很難衡量調(diào)查的實際價值。

（2）地質(zhì)調(diào)查市場不完善。最早的城市地質(zhì)調(diào)查都是有國家直屬單位進行的，主要的資金來源就是國家的財政分配，然而，計劃經(jīng)濟逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槭袌鼋?jīng)濟，如果不能改變單位的思想，隨著時間的推移，勢必影響地質(zhì)勘探，結(jié)合中國市場體系的發(fā)展，部分中小企業(yè)的發(fā)展較弱，就會影響城市地質(zhì)工作效率和服務(wù)質(zhì)量。我國城鎮(zhèn)化、地質(zhì)研究的重要性越來越明顯，在自由市場管理和企業(yè)之間的差異也越來越明顯，盲目競爭，不僅不利于現(xiàn)階段的地質(zhì)調(diào)查工作進度，也會影響整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

（3）設(shè)備管理力度不足。地質(zhì)調(diào)查是復(fù)雜的和具有綜合性質(zhì)的，所以，你需要結(jié)合現(xiàn)代設(shè)備，以提高效率和員工的素質(zhì)，但直到現(xiàn)在，大多數(shù)企業(yè)實際情況或測量設(shè)備不符合要求，設(shè)備維護不足，導(dǎo)致勞動力減少。地質(zhì)調(diào)查如果設(shè)備可以很好地使用，那么城市的規(guī)劃與建設(shè)就會越來越完善，但是由于一些企業(yè)的發(fā)展實力問題，其調(diào)查設(shè)備相對落后，通過引進國外先進技術(shù)設(shè)備就會有很大的成本投入，由于人手不足，及時設(shè)備的維修保養(yǎng)導(dǎo)致設(shè)備老化、磨損、效率低下。

4 工程物探在城市地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用

（1）高密度電阻率法。高密度電阻率法是基于巖石的接地電阻率差異，通過觀察和探索的空間分布特征和電場的變化規(guī)律與這些差異的關(guān)系，通過識別地下地質(zhì)構(gòu)造和尋找異質(zhì)性電氣(巖溶、風(fēng)化層、滑坡體等)。高密度電阻率法實地收集信息，可以完整的完成縱橫到二維物探的過程，不僅反映了巖石的水平方向以及巖層走向的變化，還可以具備測深以及剖面的能力和探索高密度電阻率法采用直流供電。與傳統(tǒng)的電氣方法相比，它的特點是成本更低，效率更高，信息更豐富，更直觀，數(shù)據(jù)解釋更容易。因此，電力勘探能力大大提高。相比其他物探技術(shù)勘探方法，高密度電阻率法人為噪聲的干擾小，不影響現(xiàn)場勘探，工業(yè)城市以及居民區(qū)中的運用有巨大的優(yōu)勢，以地質(zhì)研究城市淺層的最常用的方法之一，但很可能對地面起伏較大的地區(qū)影響數(shù)據(jù)收集工作質(zhì)量。高密度電阻率法探測的深度一般在100m以上的范圍內(nèi)，這也是城市地下空間開采的深度，在傳統(tǒng)的深度范圍內(nèi)。該方法在地質(zhì)構(gòu)造劃分、巖溶探測、地下巖溶勘探等工程領(lǐng)域具有重要作用。

（2）地質(zhì)調(diào)查中淺層地震法應(yīng)用。淺層地震法可以在地質(zhì)研究中發(fā)揮積極作用，工程物探技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，提供了有效的探測和高精度，特別是淺層反射法，具有較好的分辨率和探測精度。例如，在應(yīng)用淺層折射法時，覆蓋檢測的優(yōu)點甚至更大，在檢測隱蔽結(jié)構(gòu)和空洞時非常有用。利用淺層地震方法在城市地質(zhì)調(diào)查等主要依靠人工震源的機械沖擊和地震波引起的地震波，以及對其規(guī)則的巖層中傳播，并在土壤和其他介質(zhì)中進行判斷。在地質(zhì)研究的發(fā)展過程中，地震勘探具有脈沖能量低、網(wǎng)絡(luò)密度大、準確度高的特點，可以在研究水資源和環(huán)境的地質(zhì)風(fēng)險方面發(fā)揮積極作用。在淺層地震方法的應(yīng)用中，現(xiàn)場要求相對較高。勘探附近的建筑工程和運輸可能會造成干擾，其中一些可能會掩蓋真實的波浪。因此，有必要避免干擾因素對特定數(shù)據(jù)收集的影響。在進行勘探實驗之前，必須進行分割實驗，選擇觀測系統(tǒng)來抑制擾動波，從而確定采集參數(shù)。

（3）城市地質(zhì)調(diào)查電法應(yīng)用。地質(zhì)調(diào)查中工程物探技術(shù)的選擇應(yīng)與實際調(diào)查需要密切結(jié)合，電法應(yīng)與工作轉(zhuǎn)移調(diào)查密切結(jié)合，以促進地質(zhì)調(diào)查的良好發(fā)展。電法包括幾種探測技術(shù)，其中電阻率法和自然電場法是最顯著的探測方法之一，是地下水勘探中常用的工程物探技術(shù)[5]。探索高密度電阻率為例，是巖石和土壤的電阻率物理特性的基礎(chǔ)上對空間中電磁場的設(shè)備的技術(shù)應(yīng)用進行研究。在以直流為主的控制技術(shù)的實際應(yīng)用中，成本低，效率高，信息更豐富、更直觀。在城市地質(zhì)研究中，淺層電特性的獲取起著重要的作用。

5 結(jié)語

城市地質(zhì)研究對于解決當前城市化的許多問題至關(guān)重要，是城市規(guī)劃和建設(shè)以及經(jīng)濟社會發(fā)展的基礎(chǔ)。作為地下空間的重要方法和獲取信息技術(shù)在城市地質(zhì)調(diào)查、物探技術(shù)研究中廣泛使用，近幾年的城市地質(zhì)調(diào)查期間設(shè)備和技術(shù)的快速發(fā)展和不斷更新的數(shù)據(jù)的處理和應(yīng)用比較廣泛，令人矚目。

城市地質(zhì)調(diào)查工作中更為廣泛地應(yīng)用了物探方法，并且取得了顯著的應(yīng)用效果。