地質勘探中綜合物探技術的應用

馬 驍

由于各種物探方法的應用都依據一定的物理前提，且地質、地球物理條件和邊界特征對測試成果具有較大的影響，使得這些方法技術存在著一定的條件性和局限性，加之大中型重點工程大多具有比較復雜的地質和工程問題，所以采用單一的物探方法一般難以查明或解決有關地質和工程問題，此時應考慮綜合物探進行施測，以提高物探成果的地質解釋精度和成果分析質量，滿足工程勘查之需。如在地質勘查項目區的物探測試中，綜合物探技術提供了大量的數據，積累了豐富的經驗，又應用高密度電法、電測深法和聯合剖面法查明了地質勘查項目的斷層，近乎直立,為地質勘查項目的穩定性評價提供了科學依據，發揮了物探技術的快速、經濟、便于大面積測試等優點。綜合物探的工程實例很多在此不一一列舉。總之，隨著國民經濟建設的飛速發展，工程建設場地開發也向縱深處發展，其場地的各種自然條件（包括地質、環境等）大多較為復雜，給前期勘查工作帶來諸多困難，此時均要求采用物探技術解決或了解地質和工程中遇到的難題。而作為物探技術人員應在詳細分析已有勘察資料（區域性和地區性）的基礎上，經過實地踏勘和現場方法試驗來選擇多種物探方法投入施測，以達到最佳的測試成果，多快好省地進行工程地質勘查，發揮物探技術的先進作用。綜合物探技術目前廣泛應用于地質勘查，是一種較新的技術，可以有效提高勘查工作的效果和質量。在地質綜合物探技術方面，不同新技術應用的綜合應用可以取得更加良好的效果，不同類型可以滿足不同的標準，為更好地提高綜合物探技術在地質勘探中的實踐效果，需要根據實際需要控制各個環節的行為，遵循專業技術標準，不斷提高勘探數據信息結果的準確性。

1 地質勘查項目實施與綜合物探技術應用分析

各種礦產資源在我國現代化建設和經濟發展中發揮了極其重要的作用，一切生產生活都與礦產資源的開發利用密不可分，為發展提供了充足的動力。但是，實際發展情況并不十分理想，我國目前擁有的礦產資源量、開發程度和有效利用水平無法與我國經濟的發展相匹配，這使得所有的生產行業獲取不了足夠的發展動力。同時，我國當前礦產地質勘查工作的實際水平還不能滿足其他領域對礦產資源數量和質量的需求，甚至不合理開采導致部分礦產資源枯竭。科技與礦產資源開發資源豐富開采時代對于我國礦山地質勘探的創新和綜合物探技術的合理應用具有重要意義。

1.1 綜合物探技術的優勢

第一個優勢是許多新型工程物探技術可以在各個監測點實現多站點數據采集和監測，無需信息交互，增加了物探任務的便利性和速度，提高了探測效率，并能夠節省運營時間、業務費用。同時，物探技術可以在多種條件下勘查，不受復雜環境的影響，使工程物探人員可以進行24小時觀測工作，提高工作效率。

第二個優勢是礦產信息管理的智能化和自動化。許多任務現在無需人工干預即可自行執行。例如，地質勘探接收機可用于自動數據采集，同時自動控制系統可用于數據采集和傳輸數據處理方法。此外，可以設置異常警報，最大限度地提高勘探工作效率，降低成本的作用。

第三個優勢是綜合物探技術在一定程度上實現了礦物信息的有效性，數據信息精度高，速度快，可以最大限度地減少系統偏差，保證采集數據的穩定性，綜合物探技術的高精度、快速的地理信息系統的優勢已在礦產資源領域得到普遍認可，并在勘探領域得到廣泛應用。

1.2 綜合物探技術的弊端

綜合物探技術雖然具有諸多技術優勢，但毫無疑問，在一些日常工作中仍然存在很多問題。處理好這些問題，有利于綜合地質勘探技術的進一步發展。實際問題的關鍵在于以下幾個方面。

第一個缺陷是錨點選擇的自由性低。在實際勘探工作中，綜合物探技術采集礦產信息內容時，專業技術人員必須遵循一定的操作規范，在許多環境中必須暢通無阻，確保獲得的數據和信息的嚴謹性和準確性。同時，在選擇測量點時，還要保證該部位沒有強磁場。在利用綜合物探技術采集地質勘探信息內容數據信息期間，測點的選取必須科學規范，降低了測點選取的自由性，降低工作效率。

第二個缺陷是準確測量的有效性低。由于視野范圍很窄，很容易出現多徑偏差，嚴重影響了數據信息的穩定性。例如，在使用地理信息系統對堤壩、大壩等各種大中型工程項目進行測試的全過程，由于大壩周圍通常有自然地理環境和植被，因此，電離層延遲時間校準的精度會因大壩本身的自然地形和植物群落的差異而有所不同，在一定程度上受到損害。

2 綜合物探技術應用原理

2.1 從簡單到復雜原則

要將綜合物探技術應用于地質勘探，嚴格遵循從點到面，從簡單到復雜原則，逐步獲取更多的勘探數據。需要對存儲的歷史數據進行分析和利用，根據地質勘探作業的要求選擇合適的技術參數，建立綜合物探模型，開發各種信息的數據處理方法、數據分析和推斷提供正確的指導。因此，對各種信息進行詳細的收集和綜合分析，是綜合物探技術應用的基本要求。

2.2 大信息量原則

進行地質勘查時，必須確定災害地質環境的化學性質與軟巖材料存在一定的差異。這印證了在應用綜合物探技術時，需要結合實際情況，在綜合分析所有相關資料的基礎上，選擇合適的綜合物探方法。同時收集各種綜合物探方法的基本參數，分析地質體的形成原因和性能特征。這樣可以避免物探異常的模糊性問題，提高物探信息的準確性和一致性。

3 綜合物探技術在地質勘探中的應用要點

3.1 地質資料收集

3.1.1 設計測線

地質勘探中信息內容和數據信息的收集作為綜合物探技術的基礎，在較大程度上對綜合物探技術的實際運用效果造成一定程度的影響。收集信息內容數據信息的第一步是放置測線，總結過去的操作經驗，結合被測區的具體情況，提高表層土層厚度檢測的準確性，以及地表測點和折射測點設計、維護，提高信號數據利用的一致性和效率。測線布置的技術方案很多，但必須把控技術體系實施中的每一個關鍵點，為測線的技術應用奠定良好的基礎。

3.1.2 參數設計

首先，采集通道。在參數化設計層面，安全通道數量的選擇是比較基礎的日常任務。一些操作人員并不關心這項日常工作，認為任務并不難，導致無法保證工作的效果和質量，在實際操作過程中相關人員必須遵守操作標準。例如，地震儀必須有一個多通道的接收端口號，通常是12個和24個安全通道。由于表層土層厚度有可能較小，在現場標準可接受的情況下，應盡可能采用數據信號采集，以保證足夠的空間分辨率。在選擇采集通道數時，確保足夠的空間分辨率，由此才能確保下一階段施工的開展。

其次，激震方式。除了采集道數選擇以外，還有一個非常重要的工作，就是激震方式的選擇。我國在參數設計方面的工作之所以能夠在各個發展階段滿足社會的需求，主要原因在于能夠對參數設計的每一項工作都細致化的進行，不僅如此，還積極的進行深化和加強工作，避免一些系統漏洞和安全風險，從客觀性和主觀性上，將參數化設計工作提升到一個新的水平。在參數化設計中，激震模式的選擇非常關鍵，可以說對參數設計工作具有一定的決定性影響。

從現階段的發展趨勢來看，主要有三種激震方式，三種激震方式的最大勘探深度分別是：錘擊震源達20m～30m；落中震源可達30m～50m；爆破源探測深度可達50m～150m。激震點土質松軟程度影響震源所能激發的頻率，軟地面的頻率較低，硬地面的頻率較高。三種激震方式各有優缺點，要達到理想的效果，需要結合所在地區的實際情況和激震方式的長處。

最后，道間距設計。通道間隔的選擇。多地地質環境實地勘查雖然采用了綜合物探技術，但存在一些關鍵點不及時，結果不準確，不利于地理學發展。道間距的選擇就是一個非常重要的細節，由于我國的幅員比較遼闊，因此在應用綜合物探技術的過程中，必須在一些細節方面進行足夠的努力，合理選擇道間距可以使工作更加完善，在提高精度的同時減少不準事故發生。從各個角度來說，道間距能夠幫助綜合物探技術更加有效的應用到地質勘查工作中。

3.2 數據信號分析

地質環境綜合物探技術應用于地質環境研究工作時，應對數據信號和數據進行統計分析，以協助綜合物探技術和地質環境研究工作的準確性，及時發現問題并加以解決。在數據信號的統計分析過程中，最重要就是工作過程。許多地區未能取得良好的勘探結果，主要因素便是沒有按照規定步驟對數據信號進行統計分析。

通過科技人員和管理人員的不斷總結，數據信號的統計分析主要包括：面波數據信號的統計分析和折射波數據信號的統計分析。面波數據信號的統計分析主要包括對面波數據信號的合理采集。從設置的頻域數據信號窗口中獲取合理的面波數據信號信息的有效周期時間，獲取面波色散曲線，根據合理的面波頻域數據信號獲取面波基模色散曲線，并通過深度轉換得到深層的波速，利用圖形的基本原理和室內空間均勻性，在測量點之間插值數據信息，得到一行面波速氣象圖。

4 物探新技術綜合分析

4.1 瞬態磁感應法分析

瞬態磁感應法是綜合物探的主要技術手段，該技術主要利用瞬態電磁技術對測區地質進行分析研究，重點對礦區進行水位勘測和分析。瞬時電磁技術，也稱為TEM，廣泛應用于地質勘探過程中。

瞬態磁感應法的原理主要是利用不同原材料的差異來使磁感應工作。該技術可以分析地下礦體的電導率和磁效應之間的差異。得到電磁分布，然后利用相關的磁感應基礎理論，制定一個可行的方案。該技術可以對礦山中的非地質構造進行詳細的解析，進一步提高地質勘探的高效性。該技術方法可以合理地采集礦山相關水文氣象數據信息，對數據進行全面分析，進而制定出合理的解決方案。

4.2 探地雷達法

探地雷達法工作原理與其他綜合工程綜合物探相比，探地雷達法具有很強的靈活性和可擴展性，可適用于各種地質構造，制定了各種技術方案，地質構造保證綜合物探技術的科學性和合理性。探地雷達方法在勘探過程的實際應用中主要表現出以下特點。

第一，探地雷達法進行精確測量時，程序流程簡單，實際操作方便，可長時間連續采集數據。第二，綜合物探技術對地質環境勘查效率高，數據采集速度更快，可根據地質環境制定不同的勘探方案。第三，該技術是一種無損檢測技術，與其他技術相比，它在高效率和速度方面具有很大的優勢。

4.3 礦井直流法

礦用直流法適用于地質構造復雜的地區。隨著我國礦產資源的不斷開發和設計，礦產資源開發設計的地質環境標準越來越復雜，雖然傳統綜合物探技術無法進行地質環境勘查，但礦井直流法合理解決了這一問題。

通過礦井直流法分析不同巖石的電學差異，利用相關電場理論進行詳細的研究，制定合理的礦山水文地質條件解決方案。

5 傳統勘探技術的局限性和發展趨勢

5.1 局限性分析

我國土地遼闊，地質構造復雜。給地質勘查帶來了很大的困難。此外，隨著自然資源的不斷開采，自然資源的勘探和開采難度越來越大，地質勘探領域帶來了新的考驗。傳統的勘探技術已不能滿足地質勘探的要求。綜合物探技術的應用，將成為勘探開發的新方向。傳統測繪技術存在的關鍵問題如下：

首先，如何科學、規范地進行合理有效的區分，區分問題關鍵是如何區分巖土工程與巖層的邊界，以及地質構造、弱構造面、不良地質環境體的差異。

其次，合理處理地質環境形態。在整個地下勘查過程中，可能存在不明物體、地下結構和不明狀況。如何使用綜合物探技術來提高埋藏位置和基礎深度的可預測性。

最后，如何改進和設置巖土工程主要參數。在測試巖層樣品時，很難對大量樣品進行取樣或進行相應的測試。常見的原材料，如粗粒土層和巖石風化層。地質工程設計方案的主要參數（承載力、應變指數值等）基本相同。這個主要參數可以根據以下數據信息進行設置。綜合探測包括了面坡法、折射波法，土層厚度分為較薄、較厚，采用坡面法時，測試道數分別為12、24、24，檢波器為104HZ，激震方式為垂直、落重，偏移距離為3m～6m或6m～12m這一區間，采樣點分別為1024點、2048點，采樣率為0.20ms、0.25ms；采用折射波法時，測試道數分別為12、12、24、24，檢波器為1028HZ，激震方式為錘擊、落重、放泡，偏移距離為3m～6m或6m～12m這一區間，采樣點分別為1024點、2048點，采樣率為0.205ms、0.25ms。

5.2 發展趨勢分析

地質勘查過程中綜合物探技術的應用雖然已經取得了良好成績，但是由于還存在很多不足之處，因此，在未來發展的過程中，應強化技術創新力度，構建信息化的綜合物探技術模式，增強綜合物探技術在地質勘探中的應用效果。首先，提升綜合物探技術的信息化水平，使用計算機總線控制技術、輔助技術等，提高綜合物探技術的靈活性、數字化、智能化程度，借助數字技術和“三遙”技術等，增強綜合物探技術應用的便利性、可靠性。同時還需將總線控制技術應用于綜合物探的儀器設備上，使其向著模塊化、插卡式的方向發展，能夠智能化、自動化完成地質勘探的工作。另外，也可以使用單片數字信號處理器技術增強綜合物探技術的應用效果，完善誤差修復的功能。其次，理論的創新化發展。地質勘探中的綜合物探技術在未來發展的過程中，會向著理論創新性的方向進步，通過小波理論、分形幾何理論、神經網絡計算理論、地理信息技術理論等，完善綜合物探技術的應用功能，準確進行地質勘探，獲得精準、詳細、全面的勘探數據信息，通過計算機計算進行數據的采集、存儲、查詢和輸出，得到最佳的地質勘探結果，便于準確開展各項勘探工作，充分發揮新理論的作用價值，達到預期的創新發展目的。

6 結論

總之，傳統的勘探技術已經不能融入時代進步的需要，合理利用綜合物探技術，提高地質勘探應用的嚴謹性和合理性，還可以提高地質勘探、礦產資源管理方法的工作效率。