地球物理探测技术在工程勘察中的应用分析

地球物理探测技术在工程勘察中的应用分析

漆伟

湖南湘测科技工程有限公司410006

摘要：针对地球物理探测，在简述其优势特点的基础上，对其在桥梁、水库与建筑三大工程中的应用进行深入分析，以此为地球物理探测更加广泛的普及应用提供参考借鉴。

关键词：工程勘察；地球物理探测

在任何一项工程建设开始前，都要认真进行工程勘察，以确定各项要素，为之后的建设实施与控制提供参考依据，为保证勘察结果的真实性和准确性，采用适宜的方法至关重要。目前，地球物理探测技术以其操作简单、结果准确和适用面广等优势而广为运用，取得了良好应用效果。

1地球物理探测技术概述

如今，在电子技术、计算机和信息等技术快速发展的支持下，地球物理技术也得以很大的进展。其中，对于瞬变电磁法与探地雷达技术，是八十年代末期到九十年代初期出现和广为运用的探测技术，在我国的资源勘查及工程勘察作业中具有重要作用。因地球物理探测不仅经济合理、操作简单、便捷快速，而且结果的真实性高，特别是对探测的对象一般不会造成太大损伤，对现场的条件与环境也没有太高要求，所以在很多领域都开始得到应用，如工程领域、环境领域和灾害调查及防治领域等，广受地质工作者的认可与赞誉。

2桥梁工程对地球物理探测技术的应用

某桥梁工程位于与县城相距22km的位置，河滩总宽较大，北岸地形较为陡峭且植被发育；南岸地形较为平缓，有深厚的第四系覆盖。从构造单元上看，该工区为二级构造单元，地层以灰黑色砂岩为主，此外还有泥岩与泥质砂岩发育。为使桥梁建设顺利、安全完成，需对其所在场地予以综合评价，以确定场地是否保持稳定[1]。针对本工程采用地球物理探测技术主要目的在于确定场地范围内存在的所有破碎带及断层具体位置，并初步确定其规模大小；因工区内地形十分复杂，并且在雨季时水流增大，使水面宽度增加，使勘探布置变得较为困难，所以决定采用TEM探测技术。

在TEM探测中，沿桥梁轴线的两侧分别布置主剖面，借助中心回线装置进行实测，测点之间的距离按10m控制。考虑到场地情况复杂，地形有很大的起伏，还有很多干扰因素，结合以往经验，将多匝小线圈作为接收线圈。桥梁工程L1剖面的TEM断面如图1所示。从图1中可以看出，K302+12处存在电阻率明显变陡的带，且南侧电阻串比北侧低，于K302+12和K302+32间形成了清楚的漏斗，按等值线畸变特点与规律可推断出以上特征是由断裂带所致。

因南侧电阻率比北侧低，所以初步判断两岸的岩性有较大差异，经实地查证可知，北侧岩性以细砂岩和黄色砂岩为主，其电阻率相对较高，而南侧主要是泥岩和砂岩，且强风化，电阻率低，这两组不同的岩性将断裂作为分界。

为确定断面中不同层位层厚，通过采用对比方法绘制推断图，决定采用正演与反演相联合的解译方法，为该剖面实施定量计算，由此确定该区域主要特点：对于山谷北坡，其第四系坡积物覆盖相对较薄，在8m以内，而南坡厚度可以达到80m；山谷两侧完全不对称，断裂带断层以漏斗形式分布，从两侧向中间发生倾斜，角度在50°-80°范围内[2]。

3水库工程对地球物理探测技术的应用

某水库位于河流下游，和市区相距35km，兼具发电、防洪与灌溉三种重要功能，辅以城市供水，水库规模为中型。水库坝体采用斜墙堆石坝，利用斜强防渗，在水利工程领域数量较少。经一段时间的运行，斜墙面开始产生裂缝，且局部已经开始沉陷，甚至坍塌，对坝体安全造成极大影响，

本次采用地球物理探测技术主要目的在于为坝体实施无损探测，以确定探测范围内墙体下部堆石体实际情况；找到堆石体中存在的冲刷通道，进而为制定合理有效的补救措施提供可靠参考依据，实现防患于未然。

基于此，决定采用探地雷达技术，从典型剖面与工程揭露处探测结果可知，沥青混凝土、堆石冲刷区域和爆堆体检在介电常数上存在一定差异，图像于坝体冲刷部位和塌洞部位均有异常显示，表现为：沥青混凝土介质比较均匀，其雷达波有着清晰与连续的同相轴；塌洞处雷达波的同相轴是双曲线式；堆石冲刷区中因细砂大量流失，使介质不均，不同层位之间的雷达波比较杂乱；在冲刷区和细料流失不多的部位，可得出完整图像[3]。

根据探测结果，对异常处进行开挖后发现明显冲刷，细砂大量流失，致使块石架空，此即为造成裂缝与沉陷主要原因，为后续的针对性治理指明了正确方向，有效保证了治理的针对性与有效性。

4建筑工程对地球物理探测技术的应用

某建筑工程建设前根据相关资料怀疑地下可能存在战时爆炸物，因年代太过久远，无法确定其具体位置。为保证工程的安全性，决定采用地球物理探测技术，其主要目的在于确定地下爆炸物所在位置，并发现其它空洞或古井[4]。

基于本次探测实施目的，决定采用高精度磁测技术，对总磁场与垂向梯度进行观测；为保证工作质量，对于干扰较多和取样比较困难的位置，开展多次重复观测；为尽可能限制干扰信号，在工作过程中将探头的高度确定为0.5m。除此之外，为了查清区域内存在的空洞及古井，还采用了高密度电法，该方法具有很高的分辨率。

通过细致的勘测，磁测得到两处异常，即1749nT与1776nT，都比背景场的1550nT高，之后经过多次观测，确定有异常存在。通过综合分析认为，在工区范围内，这两个异常可以为爆炸物，而其它部位则无磁性体。之后进行开挖予以验证，于预计的部位见到了氧化腐蚀情况十分严重的铁皮。采用高密度电法也获得两处异常，分别为局部低阻与局部高值，以工区的地质条件为依据，结合雨后观测结果，认为局部低阻为地下介质较为松散所致，而局部高阻则由不导电介质所致，此处可能有空洞及遗迹存在，将其作为依据确定的空洞与古井都被之后的开挖而揭露。建设单位在之后的工程总体评价中提出本次所用地球物理探测技术合理可行，所得探测结果真实准确，取得了理想的效果，可以为类似工程建设提供技术参考和建议[5]。

5结束语

综上所述，工程勘察为工程建设重要前期工序，能查明工区实际地质情况，掌握可能对工程建设造成影响的所有隐患。实践证明，采用合理可行的地球物理探测技术能获得详细资料，并配以少量钻孔，基本可以探测整个区域地下情况，为后续工程建设提供良好服务。

参考文献：

[1]何宗昊.地质地球物理综合解释技术在六盘山盆地的应用[J].科学技术与工程,2019,19(17):139-145.

[2]方熠,张慧,朱莹,王晓明.环境与工程地球物理技术研究及应用述评[J].安全与环境工程,2018,25(06):8-18.

[3]李富强.地热勘查工作中地球物理勘查技术的综合应用[J].科技创新与应用,2018(32):168-169.

[4]陈文银,李丽.石油勘探开发领域中的地球物理勘探技术[J].化工设计通讯,2018,44(08):225-226.

[5]马国伟.综合物探资料在油气地质地球物理综合解释中的应用[J].资源信息与工程,2018,33(04):43-44.