地質調查中物探技術實踐應用及發展趨勢

徐樹斌，武殷曦

為推動交通行業創新發展，其建設不僅重視地面交通設施的構建，針對西部地區的地理形勢來看，除了地鐵建設以外，在公路建設方面也設計到地質調查的工作，要想順利開展隧道及橋梁等工程項目，就要以地質調查為基準，通過進一步了解施工地區的地質情況，才能為后續施工工作的開展提供保障，這是地質調查工作的意義及價值體現。為獲取豐富的地質信息與相關數據，可通過使用物探技術來實現，以此來提高地質調查工作效率極其質量水平，通過研究物探技術方法在某隧道工程中地質調查的效能及作用，進而豐富其實踐應用及發展趨勢的相關情況，提供具備實質性的參考依據。

1 某隧道工程的基本情況

工程概況。

工點位于云南省境內，進口位于永善縣細沙鄉河口上村大魚孔小河旁，出口位于鹽津縣普洱正溝村田頭組北西側沖溝旁，隧道全長4352.86m，起訖里程K37 ＋742-K42 ＋094.860m，洞身均位于基巖中。隧道路面經常出現積水，邊墻及仰拱多處滲水，隧道涌水量大，故委托作本次地質調查及物探工作。本工程于2021 年6 月～8 月進行了補充定測工作，首先利用物探技術中的電法、電磁法進行綜合勘察，同時還開展了全面野外地質調繪、地表水流量測量、隧道排水溝流量監測、連通試驗，水文地質抽水試驗等，最終解決了隧道水文地質和工程地質問題。下圖1 為永善縣局部山地圖，圖2 為隧道工程隧道工程地質調查工作圖。

圖1 永善縣局部山地圖

圖2 隧道工程地質調查工作圖

2 地質調查中物探技術種類分析

2.1 電法

在物探技術中，電法包括電阻率法、激發極化法，此類方法重點應用在地下水勘查，以此來深入了解調查區域地下水的具體結構與其活動規律。在具體應用中，是根據地下介質的導電性信息的差異性，重點劃分調查區域的地質結構分布情況。隨著物探技術中電法勘探的不斷創新和發展，其可應用的領域逐漸拓展，不僅能夠解決地質調查中出現的構造地質問題，還能在近地表尺度解決工程勘察中遇到的實際問題。結合實際應用成效來看，電法勘探在我國西部多個地區都得到了廣泛應用，已成為這些地理環境復雜，構造多樣地質調查應用的主要技術之一。

2.2 磁法

該項技術具備較強的針對性，其優勢和特性都體現在較高精確度的地下磁性介質探測方面，這一方面的精準探測是其他物探技術無法實現的技術應用成效與特性，由于其地面磁梯度測量的方式能夠精準探測地下磁性物質，特別是找礦地質中鐵磁性礦體的探測，以及城市地質中地下管線與構筑物的探測來說，準確性方面有所保障，能夠實現高效化、有效性的地質調查和勘探。

2.3 地震波法

研究指出淺層地震是地面勘察工作中比較常見的技術，但是這種技術體現出施工現場條件要求比較高的特點，所以只能在施工條件較好的巖土工程中開展地面條件的勘察工作。這種技術具備探測精準度比較高的優勢，能收獲更好的地質條件勘察效果。所以，在煤礦勘探中逐漸運用分辨率比較高的反射波方法，這樣能通過反射波對煤炭層進行比較精準的測量，確定煤礦采空區的具體分布。

3 地質調查中物探技術的實踐應用

本次研究是在隧道工程地質調查工作中開展，通過運用物探技術進行探測，進而獲取相關數據信息，從而來確定破碎帶的位置及其寬度，對隧道巖體及構造的富水性也作出了定性評價。從探測結果分析來看，檢測出隧道工程路段中的地質結構易受構造影響，節理、裂隙較為發育，巖體較為破碎，基巖裂隙水發育且隧道施工路段地質結構中的砂巖含水性較好，局部巖體較破碎。以此作為依據進而能夠為隧道工程施工后續工作的開展提供保障，通過深入分析工程地段的地質結構進而能夠合理選擇相關施工技術進行運用。下圖3 和圖4 為物探技術在工程施工中實際應用的工作圖。

圖3 物探技術應用實際工作圖

圖4 物探技術應用實際工作圖

本次隧道工程物探技術的應用起到了關鍵性作用，以其在地質調查中巖土探測為例，物探技術的運用體現在以下幾個方面：

（1）隧道工程施工整體平面結構圖，設計結構圖時應當考慮其地形和坐標，要根據不同的地質類型，將地質情況進行標注，之后要采取相關措施進行評價，通過物探方法結合相關資料對地質問題進行深入研究，從而規避隧道工程因地質問題帶來的風險。

（2）物探電法和地震波法很容易獲取相應的巖土物性參數，這項數據能夠計算樁基的穩定性和安全性，目的在于為開挖深基坑工作提供有效保障。

（3）分析施工區域的地下水，要對整體隧道工程的提下水進行研究分析，從而能夠更好的檢測施工區域地下水情況。電磁類物探方法能夠較準確的判斷水的存在與否。

（4）隧道工程防震能力，天然災害是隧道工程要考慮的重點因素，設置地震設防區是必不可少的環節，想要使這項工作達到最佳效果，在開展過程中就要對區域附近的場地類別和土體類別進行實地物探技術勘察。

總的來看，由于施工地段巖土自身性質存在較強的不穩定性，所以周圍環境條件會對巖土結構產生和性能造成一定程度的影響，且富水區域的存在將嚴重影響到設計和施工，運用相關物探技術可以實時高效的對上述問題進行探測與分析。在物探技術具體應用情況來看，這種方式一次性探測的范圍有限，且往往受到作業條件的限制，進而影響施工效率。同時，物探只能大致判斷出場地內巖土性質，若出現巖土性質被外部環境或外界因素所改變，就會使整個地質調查工作失去準確性與真實性，最終導致物探技術應用的效能及作用無法得到充分發揮。所以，在實際應用中，物探技術的使用還需與相關施工工序相配合，可在實際施工場地中布置幾個探測點來進行鉆孔，以此來配合物探技術的應用，目的就是實現多處探測，不僅能夠更加深入了解工程設計和施工處地質情況，還能驗證出物探技術應用的成效。

4 隧道工程中運用物探技術的前景

4.1 TSP 方法

隧道工程施工應該做好前期的地質調查工作，并借助多種物探技術對工程施工條件和地質數據進行有效的勘察，通過不同物探技術的合理使用可以形成直觀性的地質剖面圖，這樣能給勘察人員提供更加精準的數據判斷支持。TSP 一種超前地質預報系統，該方法在巖土工程勘察中體現出比較強的技術應用價值，具備較好的運用前景。和其他勘察方法相比，TSP 方法體現出探測距離比較遠的特點，也具備比較高的分辨效果，同時也呈現出較強的抗干擾性能，不會對巖土工程的施工建設造成影響?？梢哉fTSP 方法是一種新型的物探方法，通過深度偏移成像的方式提高地質條件預報的準確度，所以體現出比較強的技術應用前景。

4.2 地震波層析成像技術

此項技術的運用是建立在淺層地震走時觀測的基礎上，通過反演得到地下介質的二維或三維速度圖像，在地質勘察中得到較為廣泛的應用。通過這項技術的合理運用，可以勘察排除風化層對勘察數據造成的影響，也能排除地表障礙物對勘查質量造成的負面影響，在已有的地質鉆探資料基礎上對地質構造進行更好的探測。但是此項技術的合理運用受到井深以及電纜質量等因素的制約，如果井深越深且電纜長度越大就能更好地體現出技術應用優勢?？梢哉f這項技術具備簡單直觀以及成像效果比較好的特點，在地質調查中逐漸發揮著重要作用。

5 地質調查中物探技術的發展趨勢

5.1 探測技術的創新

隨著社會的發展和工程勘察設計的需求，對于探測方法技術要求越來越高，因此進一步加強物探技術的研究非常有必要。在進行地震類物探技術研究中可以選擇使用多波理論，從而能夠不斷拓寬物理波的頻譜范圍。同時還可以將計算機技術和電子信息技術引入到工程物探技術中，從而能夠進一步實現高度自動化，甚至是人工智能解譯識別。本文以某隧道工程為例具體分析了地質調查中物探技術的應用，從中能夠看出，在該項技術的加持下，能夠發現該工程地下水的疏排和地表水的漏失兩個問題，隧道中部地帶對地表生態環境影響較小，在隧道進口地段芭蕉灣至河口上一帶以及出口段河壩一帶，泉水疏干，溝水漏失，影響村民用水，新設泄水孔可能會加劇地表疏干。隧道通過存在突涌水嚴重，盲溝排水大，大量水漏至路面，路面積水嚴重，隧道邊墻及仰拱多處滲水嚴重影響隧道內車輛通行。建議疏排結合的工程措施處理隧道涌水。進而體現出通過物探技術的應用，能夠為與地質工作相關工程項目建設工作的開展提供保障，這正是該項技術目前得到大力推廣及應用的原因所在。未來，物探技術仍是地質調查中主要應用的科學技術，會逐漸成為隧道工程施工不可或缺的科學技術。在技術不斷創新的今天，專家學者們仍需持續對其進行研究，以求物探技術發展及應用更加成熟。

5.2 對物探工程技術的處理

工程物探的數據采集與解譯工作也是施工過程的重難點，首先，就前者來說，在進行野外采集工作時，必須要能敏銳的捕捉到一些重要的數據情況，一旦出任何偏差，都會威脅到后續的施工質量；對后者來說，將原始數據解譯為工程地質資料是每一個物探技術人員必須具備的技能。只有準確的數據支持才能合理應對巖土工程問題，以及合理選擇出工程處理方案，是施工各環節的基礎保障。因此，物探解譯必須要扎實巖土工程專業知識以及工程物探理論知識，以良好的素養積極應對各種地質問題，保證施工質量。比如，應用彈性波勘探方法來進一步分析工程物探資料時，必須要對干擾波進行準確的分離和壓制。一般來講，軟件和硬件技術的共同作用是可以實現這一過程的。但是在實際工作過程中，由于種種因素的限制，對其的分離效率并不高，必須對測試結果進行進一步的處理分析，才能得到理想的效果。此外，由于物探方法可以從多個角度進行解釋，所以開展物探工作時必須要對原始數據和實驗數據進行比對處理，最終得出合理準確的解釋。

6 結語

結合上述研究分析來看，通過物探技術的合理運用可以對施工現場的地質環境以及條件進行較為全面的勘察，也能發現對施工建設造成影響的地質因素，體現出比較強的技術應用價值。技術人員應該做好施工前期的勘查工作，借助多種物探技術對工程施工條件和地質數據進行有效的勘察，保障勘察數據的精準性。同時，通過先進技術的合理使用可以形成直觀性的物探解釋剖面圖，給巖土工程施工提供更好的勘察數據支持，及時發現施工中可能遇到的問題。這樣可以對工程施工的地質情況進行更好的勘察，給圖紙設計和后期的施工建設提供更好的勘察技術支持。地質調查中，需要大力推廣物探技術，使其得到廣泛應用，讓其更好的服務于國民經濟建設。