物探與鉆探在工程地質勘察中的具體應用

張連存

【摘 要】 隨著國民經濟建設不斷的發展，工程物探勘察測試和鉆探技術越來越廣泛地被工程界所采用，并且取得了好的效果。鉆探技術在傳統的工程地質勘察中占據了十分重要的地位，但由于單一的探測方法使其變得越發局限。隨著科技的不斷進步，物探技術在工程地質中得到履蓋性的應用。因而，在工程地質勘查中物探方法和鉆探方法各有所長各有所短，將鉆探手段和物探方法有機地結合起來往往才能取得快而準的勘察效果。本文簡要介紹物探與鉆探在工程地質勘察中的具體應用。

【關鍵詞】物探方法物探與鉆探相結合工程地質勘察的應用

中圖分類號：U469文獻標識碼： A

一、前言

長期以來，鉆探技術在工程地質勘察中發揮了十分重要的作用，但是隨著技術的不斷發展，僅僅使用鉆探技術的弊端就慢慢顯現出來，如工程地質勘察準確度不高，速度慢，不經濟等等，它的局限性使得其在工程地質勘察不能發揮最大的功能。近年來，隨著科學技術的不斷進步，物探技術也得到了相應的發展，由于它對探測對象不會造成損失，并具有準確、快速等特點，因而顯示出強大的生命力，在工程地質勘察中的應用越來越廣泛，在工程、環境、災害地質調查等方面都發揮著重要的作用。所以，在當今的工程地質勘查中將鉆探技術和物探方法有機地結合起來往往能取得事半功倍的勘查效果。下文結合具體實例介紹物探方法和鉆探方法相結合在工程地質勘查中的一些原理、發展和應用效果。

二、實例一：地質雷達

1、地質雷達的原理

影響地質雷達的探測深度和分辨率的因素是多方面的，比如:線的偶極方向、天線距離、中磁波等。目前，剖面法和寬角法組成了雙天線地質雷達的觀測方式。所謂的寬角法觀測，就是在一個天線沿測線移動的時候，另一個天線卻是固定不變的。利用地下不同層面反射波的雙走勢，經討計算可以得到有關地下介質的參數。剖面法的含義就是，發射以及接收天線以在沿測線同步移動的時候都是保持相同的間隔。做好每一步的記錄，得出地質雷達的對地下探測的時間剖面圖像，體現出測線下方的地下物體變化情況。地質雷達的資料處理與地震波技術是大同小異的，都可以利用專業軟件多樣性進行資料的分析處理，還可以綜合利用多次疊加、數字濾波、偏移繞射處理、反褶積等技術。

2、發展及應用

地質雷達的優勢在干它具有快捷性和簡單性、而且它的抗干擾性和分辨率都比其他的探測方法強及應用的范圍非常廣泛，例如地質勘探、公路質量檢測以及文物考古工作等。其發展前景非常廣闊，在實際應用中的例子不勝枚舉，它是一個將鉆探和物探很好地結合的方式。下面探索地質雷達配合鉆探在底下溶洞探測的實例:在某地某廠區的內部分道路及地面遭到了嚴重的破壞，為了把地下溶洞等物體勘測清楚，應用此技術講行勘探，在不明確物體的具體情況下，如果利用單一的鉆探方法，消耗了能源還不能完成任務。后來利用地質雷達配以天線進行探測，并進行了灌漿處理，最終才能高效地完成工作。由此可見地質雷達這一將鉆探和物探結合的方式的重要作用。

三、實例二：瑞雷波法

1、瑞雷波法的原理

瑞雷波法作為一種新的地質勘查的手段，深受工程勘察工作人員的青睞。瑞雷波法具有穩定的狀態也有瞬間的動態，其中的穩態瑞雷波法設備的不足在于它的體積非常大，需要的成本也很高，所以遭到了時代的淘汰。另一方面，瞬態瑞雷波法恰好相反，它的速度相當快，不但具有簡單和快捷的特征，它的分辨率也非常高。在工民建巖土工程勘察中得到普偏的應用，在地質災害調查與評估中也是不可或缺的一門技術。瞬杰瑞雷波測試的信號的主要來源是垂直作用干地面的沖擊震源，它在相應的頻率范圍內可以瑞利波信號講行高度的集中化處理。在進行正演和反演分析方面，還研制出多種專門軟件，使瑞雷波法得到廣泛的應用得以實現。

2、應用實例

通過落重震源和瞬態面波法的全面應用，山西安太堡露天煤礦的開挖平臺中取得巨大的工作績效。利用瑞雷波法，我們可以得出隨深度變化的面波速度和實際鉆孔柱狀圖。經過認真地觀察，可以發現頻散曲線的之字形拐點位置與鉆孔分層位置保持相符合的深度。最后進行多條測線觀測、鉆探資料校正等工作，使地下煤層的空間結構脈絡讓人一目了然。

四、實例三：地震波CT技術

1、地震波CT技術原理

不同方向的地震波組成了地震波CT技術的重要成分地震波作為一種成像技術，它的聲勢具有人工激發的特征，主要針對對象內部速度結構講行探測。無論是在哪種地質條件下，每一個單元的彈性波速都可以誦過波動聲勢表示。從而得到被探測地質體的波速分布圖像。

2、發展和應用

在二十世紀的中旬，地震波CT得到了最初的進展，它來源于石油勘探工程，它提高了地質的效果。在科學技術作為第一生產力的經濟時代，地震波CT得到日新月異的改革和創新，它在地質工程領域中的應用越來越普偏，它經討改浩，更新為現代一種重要地球物理方法。在現實的科學工程中，不少的科學家采用這種方法觀測地震波層析成像技術。比如在三峽工程永久船閘邊坡大尺度巖體的工程中，其中地質構造分布以及波速分布參數，都是利用此技術所得，為功能穩定性分析及變形和地質概化模型分析提供充分有利的保障。

五、實例四：直流電阻率法

1、直流電阻率法原理

高密度電阻率法進行二維地電斷面測量，兼具常規剖面與測深法的功能，敷設一次導線后可進行數百至數千個記錄點的數據觀測，其信息量大、施工效率高．而且數據經自動采集系統采集后，可以通過處理軟件實現資料的現場實時處理，并根據需要自動繪制和打印各種成果圖件。大大提高了電阻率法的智能化程度，很適合一般勘查中對地下目的物的探測； 高密度電法野外工作裝置形式較多，總電極數與點距可根據場地與勘察深度任意選擇。一般固定斷面掃描測量，其視電阻率斷面為一梯型剖面； 變斷面連續滾動掃描測量其視電阻率斷面為一平行四邊形剖面。高密度電法勘探的出現使得電法勘探的野外數據采集工作得到了質的提高和飛躍， 同時使得資料的可利用信息大為豐富，使電法勘探智能化程度向前邁進了一大步。

2、應用實例

廣東平遠河披水橋工程地質勘查共布設鉆孔四個， 其地層自上而下為砂卵石層、含礫粘土層、二疊系灰巖。其中各孔內砂卵石層厚度變化不大，但灰巖巖面起伏非常明顯，左側鉆孔最淺處埋深僅7m，往右依次為9．2m，1 8m，最右側鉆孔至48m 猶未能見到基巖， 鉆孔中灰巖巖芯完整，未見溶蝕、溶洞現象。后進行橋樁超前孔施工時，發現灰巖面相差很大，且見較大溶洞，2 基礎處水平相距2．5m，灰巖面競相差10m。為全面了解地下基巖面情況，采用高密度電法測量， 共布設四條測線，點距2m，通過已有的鉆探資料選取測量參數，并校正深度， 最終得出成果圖件，可以看出灰巖視電阻率在250～300?·m 左右，灰巖巖面呈石林狀起伏分布，整體呈左高右深趨勢，溶洞反映相當明顯，在最右側鉆孔未見基巖處， 顯示基巖面約60m 深。后經鉆孔證實與實際情況基本吻合。

六、結束語

目前， 隨著計算機技術的發展和各種反演方法的不斷創新，物探技術正朝著探測精度更高、探測范圍更廣、解釋更準確的方向發展，表現出前所未有的廣闊發展前景。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，所以此時應考慮綜合物探和鉆探結合進行施測，以提高物探成果的地質解釋精度和成果分析質量，滿足工程勘察之需。

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