物探在工程地质勘察中的应用

物探在工程地质勘察中的应用

杜庆安

中国有色金属长沙勘察设计研究院有限公司 湖南 长沙 430000

摘要：在工程地质勘察中，物探作为一种勘察手段，具有经济、快速及能反映地下二维空间的特征，且不会对探测对象造成损伤。物探的技术特点是由于不同的地质体或地下结构具有不同的地球物理特性，当采用物探手段勘探时，能较好的反映出各种地质体或地下结构的地球物理特性。此技术的应用对地质勘察工作具有较高的使用价值以及能有效解决其他勘探手段难以解决的复杂问题。本文阐述了开展工程地质勘察工作时如何应用物探技术，以期为相关工作人员提供一定的参考借鉴。

关键词：物探 工程地质勘察 应用

0．引言

随着我国工程建设的不断推进，工程建设环境日趋复杂。工程地质勘察的作业环境也日趋复杂，传统的作业方法可能破坏地下管线或地下构筑物，给勘察作业带来很大的安全隐患，同时，传统的作业方法也难以解决工程建设所需要的特定工程地质资料。应用物探工作方法能很好的解决工程勘察过程中所遇到的难题，保证工程勘察活动顺利进行，确保工程勘察资料的准确性。随着近年来科学技术的发展进步，物探测绘仪器的精度提高，各种算法的持续进步，物探工作也迎来了快速发展期。本文阐述了开展工程地质勘察工作时如何应用物探技术，以期为相关工作人员提供一定的参考借鉴。

1．工程地质勘察与物探的关系

工程地质勘察是根据建设工程的要求，查明、分析、评价建设场地的地质、环境特征和岩土工程条件，编制勘察文件的活动。它是工程建设的前期工作，旨在为工程建设的正确规划、设计、施工和运行等提供可靠的地质资料，以保证工程建筑物的安全稳定、经济合理和正常使用。传统的工程地质勘察方法包括工程地质测绘、工程地质勘探、原位测试与室内试验、现场检验与监测等。

物探即地球物理勘探，它是通过研究和观测各种地球物理场的变化来探测地层岩性、地质构造等地质条件。由于组成地壳的不同岩层介质往往在密度、弹性、导电性、磁性、放射性以及导热性等方面存在差异，这些差异会引起相应的地球物理场的局部变化。通过量测这些物理场的分布和变化特征，结合已知地质资料进行分析研究，就可以达到推断出地下地质体的目的。

传统的工程地质勘探方法主要以钻探为主，勘察报告主要依据各个孤立的钻孔进行推理，判断地下地层和地质体的变化情况。对于地层变化幅度不大，工程地质条件相对简单的场地，尚能满足勘察深度要求。而在工程地质条件复杂的场地，仅靠传统的钻探勘察方法，已不能解决场地建设所需勘察深度要求。此外，在城市及工业厂区，还存在复杂的地下管网及各种构筑物，由于历史原因，地下管线及构筑物的位置又往往不明，在这种场地进行钻探作业，如果没有查明地下各种管线及构筑物的位置、埋深，而贸然进行钻探作业，就很容易发生生产安全事故，危及作业人员的生命安全，给单位和个人造成较大的损失，给社会带来较大的危害。于是找寻其他的勘探方法成为必须，而物探勘探方法是目前解决这些问题的最好工具。

2．物探在工程地质勘察中的应用

物探方法有：重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探、雷达勘探、地温法勘探、核法勘探。根据研究的对象又可分为：金属地球物理勘探、石油地球物理勘探、煤田地球物理勘探、水文地质地球物理勘探、工程地质地球物理勘探和深度地球物理勘探等。目前，应用于工程地质的物探方法主要为电法勘探、地震勘探和雷达勘探，其他物探勘探方法目前暂不适用于工程地质勘察。其中电法勘探方法主要有高密度电法和电剖面法。

2.1高密度电法。高密度电法是电法中的传统电阻率法的一种升级，应用时是在观测中设置了较高密度的测点，由于使用电极数量多，且电极之间可以自由组合，这样就可以提供更多的地电信息，就可以对整个测线的地下情况进行全覆盖。其优点是：①电极布设一次性完成，减少了因电极设置引起的干扰和由此带来的测量误差；②能有效地进行多种电极排列方式的测量，从而获得较丰富的地下地电结构的地质信息；③数据的采集和收录全部实现了自动化，不仅采集速度快，而且避免了由于人工操作所引起的误差和错误；④可以实现资料的现场实时处理和脱机处理，大大提高了工作效率。在岩溶地区由于岩溶作用，地下各种岩溶现象非常丰富，使用传统的钻探作业，无法解决地下复杂的岩溶分布情况及形态变化。如未查明地下岩溶情况，就会给后续工程建设带来较大的安全隐患。应用高密度电法勘探，能很好的解决上述问题。此外，高密度电法在查明覆盖层厚度、道路病害探查及水文地质方面也有较好的应用。

2.2电剖面法。电剖面法的应用基础是人工电场中地下分布规律，可分为联合剖面法、对称四极法、三极法。在实际应用中，可将电剖面法与电测深法进行有效结合。在工程地质勘察应用中，对准确查明断裂带的分布情况有较好的应用。

2.3地震勘探法。地震勘探是利用地下介质弹性和密度的差异，通过观测和分析大地对人工激发地震波的响应，推断地下地层的性质和形态的地球物理勘探方法。在工程地质勘察中应用此方法能很好的勘探出覆盖层的厚度。

2.4探地雷达法。探地雷达是利用天线发射和接收高频电磁波来探查介质内部物质特征和分布规律的一种地球物理勘探方法。具有探测速度快、探测过程连续、分辨率高、操作方便灵活、探测费用低等优点。在工程地质勘察活动中可应用于对覆盖层厚度的探查、道路病害探查、管线探测、铁路注浆密实度检测、隧洞工程超前地质预报、砼的质量检测等。应用前景较为广泛。

当然，在工程地质勘察活动中，具体应用何种物探方法，应根据具体的工程特点进行选择，同时须考虑经济因素，尽量达到费效合理。

3．工程应用实例

3.1岩溶地区工程应用实例

在城市快速扩张时，某房地产项目在进行前期勘察活动时，选择了一次性详勘。该城市老城区基岩主要以泥质灰岩为主，工程地质条件相对简单。由于选择的勘察单位经验和水平不足，没有对区域地质资料进行研判，对项目场地位于岩溶区经验不足，前期使用钻探勘探方法，导致勘察资料无法满足项目建设需求。后请该城老牌勘察单位，对该项目场地进行补充勘察。补充勘察时，选择采用高密度电法结合验证性钻孔进行勘察。结果表明，补充勘察结果很好的查明了该场地岩溶的地下分布情况，为后续工程建设针对岩溶的处理提供了很好的指导意见，使工程建设得以顺利进行。不仅节约了大量工程费用，同时使工程进度得以实现，取得了很好的经济效益。

3.2隧洞工程地质超前预报实例

某隧洞工程在施工过程中，突遇地下塌方，施工不得不暂停。由于对前方地质情况不明，如果盲目推进施工，可能造成较大的安全生产事故，危害施工作业人员的生命安全。建设、施工单位对此手足无措，后建设单位领导在与某勘察单位负责人一起聊天时，了解到地质雷达可进行地质超前预报工作。于是请勘察单位进行超前地质预报工作，勘察单位选用地质雷达进行超前地质预报，查明了隧洞中前方存在断层的不良地质现象，为隧洞施工提供了指导性的工程地质资料，很好的解决了施工难题。取得了较好的经济效益和社会效益。

3.3准确查明覆盖层实例

某工程位于南方某重要城市，场地基岩为花岗岩，基岩面起伏不平，建设周期任务要求紧，如果不能准确查明场地覆盖层厚度，将难以估算施工土方开挖工程量，就无法预测工程的投资，也无法进行后续的招投标工作。采用传统的钻探工作，不仅工作量巨大，且资料也不准确，误差会很大，为后续的索赔留下隐患。选择采用物探工作，能很好的解决上述问题。最终选用高密度电法结合验证性钻孔进行勘探，很好的解决了上述问题。后施工表明误差在允许的范围内，证明采用物探方法的可靠性。为工程建设的顺利进行打下了良好的基础，取得了良好的经济效益和社会效益。

4．结束语

在工程勘察活动中，如何正确应用物探勘探方法，以及在应用物探勘察时，做到正确解译，是提高工程勘察水平的关健所在。许多工程地质技术人员认为物探不行，精度太差，实是对物探勘探工作的误解。就如同在医院看病，做了CT，如果医生不能从片子中看出病人的病情所在，那么做CT就没有用处一样。这不能说明CT这个技术不行，而是某个医生的水平不行。物探技术人员须加强对工程地质的认识水平，正确解译物探成果资料，确保解译能真实反映实际情况，只有这样，才能推动物探技术在工程地质勘察中的应用，提升工程地质勘察的精度以及效率，推动生产力的发展。