綜合物探在巖溶勘察中的應用分析

龔春榮

【摘? 要】巖溶地形由于長期受到外界環境的影響，致使其在道路施工過程中容易有安全隱患，綜合物探法的引入可以為其施工提供一定的理論依據與借鑒。綜合物探方法的順利實施需要專業人才根據不同地域的地質結構制定詳細的施工計劃。綜合物探法主要包括直流電法、瞬變電磁法、地震波法和電磁波法，不同的方法在實際施工操作中具有明顯的優點與缺點，能夠根據巖石層礦物質結果發射不同的信號波，進而為施工提供技術指導。

【Abstract】Karst topography is affected by the external environment for a long time， so it is easy to have hidden dangers in the process of road construction. The introduction of integrated geophysical exploration method can provide a certain theoretical basis and reference for its construction. The successful implementation of the integrated geophysical exploration method requires professionals to make detailed construction plans according to the geological structure of different regions. The integrated geophysical exploration method mainly includes direct current electric method， transient electromagnetic method， seismic wave method and electromagnetic wave method. Different methods have obvious advantages and disadvantages in actual construction operation， and can emit different signal waves according to the mineral results of the rock layer， thus providing technical guidance for construction.

【關鍵詞】綜合物探;巖石勘察;應用

【Keywords】integrated geophysical exploration; rock prospecting; application

【中圖分類號】P631;P642.25? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2021）03-0173-02

1 引言

我國地域廣闊，土地地質類型豐富，巖溶地形主要分布在西南和西北地區。巖溶地形又被稱為喀斯特地貌，是由于可溶性巖石長期受到外界液體浸泡和腐蝕而形成的獨特地質類型。由于我國西南和西北地區不僅喀斯特地貌較多，而且存在較多山區，致使道路施工過程中存在一定的問題。為了簡化道路施工難度，針對巖溶地形的地質結構，可以采用綜合物探的地質勘探方法。

2 綜合物探地質勘探方法運用的原則

2.1 專業的人才

地質勘探工作具體實施之前，需要物探人員根據當地的地質結構和工程任務，制定詳細的工作方案。一般而言，工作方案包括整個施工工期、具體的物性差異、作業區域的地質結構特征、施工要求、所需要的特殊注意事項等。與此同時，還需要對物探方法的理論基礎、基本原理、操作技巧、費用、機械等方面有一定的熟悉度。因此，相關的工作人員要具備地質學、力學、工程學理論知識，同時要熟悉一線施工工程，這樣才能將理論知識與實際勘測過程相結合。

2.2 因地制宜

巖溶勘測中所涉及的物探目標繁多，既包括了解地質中礦物質含量，判斷是否適合道路修建等，在具體的施工過程中，還要根據不同的任務目標采取不一樣的物探方法，只有這樣才能保證物力、財力和人力最節約的前提下，完成勘測目標。

2.3 具體工作細節

在綜合物探法運用過程中，要落實到勘測工作的方方面面，如測線、測點等。同時要注重整體工作量和費用的把握，在具體的施工目標指導下，盡可能地堅守測線或者測點。綜合物探法的工作內容主要包括水平分辨率、垂直分辨率和探測深度。

3 綜合物探在巖溶勘察中的具體應用

3.1 直流電法

直流電法是以巖石層的電學性質為基礎，針對不同巖石層的電場變化來進行地質勘測的一種方法。由于巖石中成分存在一定的差異，其導電性也具有一定的差異。在具體的操作中，需要人工向巖石層輸入穩定的電流，并觀察整個地質結構中電流場的變化，在此基礎上確定巖石層中礦物質的含量和該區域的地質結構。

在我國漳泉鐵路巖頂隧道進出口處，為了查明泥石流和滑坡等現象出現的原因，即采用了直流電法，通過對不同深度和同一深度的不同點位的電流和電阻測量發現其剖面中存在電阻異常的點位，從而發現是由于其長期與地下水作用而造成了風化，進而致使整個隧道牢固性較差，存在薄弱環節而導致了坍塌情況。

3.2 瞬變電磁法

瞬變電磁法是指在電路系統中利用不接地回線向地下巖石層發射脈沖的方法，通過發射過程中引發的二次感應渦流場，來探測地質層電阻的一種方式。簡而言之，瞬變電磁法主要利用電磁感應定律，根據磁場中成分和衰減率，來檢測電磁場的強與弱。

該方法在施工過程中具有較高的施工效率，是煤田和水文地區施工的首選方法。同時，由于在檢測的過程中是通過高阻物質尋找低阻物質的方式，因此，其對地形并無特殊要求和影響。在具體的施工過程中，通過瞬變電磁法給喀斯特地形區域增加新的磁場時，這些磁場會釋放出更多的能量和氫原子，使原來的磁場能夠接受一定的能量，形成大的電流，從而獲得激勵磁場，增加信噪比。

然而瞬變電磁法在工作過程中也存在一定的局限性。一方面，其容易受巖石層中的金屬屬性影響。當巖石層具有大量的金屬類物質時，其勘測結果往往不是很準確，此時則可以通過直流電法作為一種補充，來減少金屬對于結果的影響，以提高監測數據的準確性。另一方面，當地層表面擁有低阻層礦化帶時（目前我國的陜西、云南等地區地層中可能充滿石墨層）也會影響數據的準確性，因此瞬變電磁法要結合地質結構進行使用。

為了保證測量過程中的準確性，要注重整個測量過程的結果記錄，通過對相關電流結果和數據的監測，來推斷土地層的底層構造。

3.3 地震波法

地震波法是以人工激發的地震彈性波在不同礦物質構成的巖石層中的不同傳播特點來發現地質的構造。主要分為反射波法和面波法。

反射波法是指反射波沿測線的反射時距曲線來確定反射界面深度與構造形態。一般在巨厚的沉積巖分布地區，當進行工程施工時，反射波可接收到幾公里距離內的反射面，根據探測到的物質情況，可以對周邊的地質構造有清晰的了解。同時根據反射波數據可以計算出其覆蓋層的物質和傳播速度。這種工作方法在實際操作中具有高效、準確、快捷的特點。但是由于其受到周邊其他觀測點的激光數據影響比較大，當受到干擾時容易出現數據不準確的現象，因此在操作中要及時消除干擾點。

面波法是基于面波的頻散特性和其傳播特點而成的巖石勘測技術，主要用來解決工程施工過程中的地質勘測問題。

根據實驗數據顯示，當巖石中介質比較均勻時，其速度會隨著深度的加深而增加，當出現不同的介質層面時，則會出現“Z”字型變化，這種變化只要體現在地表接收到信息從上一層漏能型波轉入下一層漏能型面波。

以國道205福建省沙縣至三明市一段為例，運用面波法檢測的圖形如圖2所示，當檢測深度在21.8cm和36cm時整個波線出現了明顯的變動，則表明21.8cm處是水泥路面與地下介質層的分界線，36cm時穩定層與底層的分界線。通過這種方法的運用可以根據不同的介質層面的差距采取不同的施工方法。

3.4 電磁波法

電磁波（CT）探測方法是在施工過程中選取兩個鉆孔，一個孔發射電磁波，另一個孔接收電磁波，通過探測孔間地層對發射電磁波的吸收程度，來推斷解釋兩孔間的地質及構造情況。電磁波探測技術目前已經被廣泛應用于雷達探測、地質勘測、巖層勘測等方面。

以石馬隧道工程勘察為例，圖3是ZK2-1與ZK2號孔的剖面CT處理結果，圖中清晰地反映高吸收與弱吸收帶，剖面中高吸收帶主要分布在淺部靠ZK2-1號孔和ZK2號孔底部一帶，中部無高吸收異常，表明巖性完整，無破碎裂隙存在。ZK2-1號孔上部高吸收異常區規模較大，表明上部風化強烈，隨深度加深，吸收減弱，反映基巖完整。ZK2號孔深部80～100m間有一明顯高吸收異常帶，并向西傾斜，解釋為裂隙發育帶。

4 結語

綜合物探技術通過多種技術手段，根據不同地區地質結構，采取不同的物探方法，結合電阻、電波等來分析巖溶勘測的特點，并根據相關的數據對接下來的施工提出指導性的建議，對發現的潛在問題進行及時糾正。綜合物探技術的應用對于提高施工質量、減少工程事故具有重要的意義與價值。隨著科研水平的不斷提高，技術的不斷更新，我國地質勘測技術也在日趨完善，這也為我國工程施工提供了進一步的安全保障。

【參考文獻】

【1】付德俊，湯昌旺，贠鵬.綜合物探在某房建高層基礎巖溶勘察中的應用[J].工程地球物理學報，2019，16（01）：111-115.