地球物理勘探在工程地质勘察中的应用研究

地球物理勘探在工程地质勘察中的应用研究

司延峰

黑龙江省物探测量勘查院 黑龙江省哈尔滨市 150046

摘要：地球物理勘探技术是一种利用地下物质物理性质差异进行地质结构探测的方法，广泛应用于工程地质勘察。该技术依据岩土体的密度、磁性、电性等性质，辅以电子仪器，揭示地下岩层、地下水、矿体等信息。在工程地质勘察中，地球物理勘探方法如地震勘探、电法勘探、重力勘探等，对确定地下结构、分析地形地貌、预测地质灾害、制定勘察施工方案均具有重要作用。随着技术进步，工程地质勘察将更依赖高精度的地球物理探测技术。

关键词：勘探工程；应用；概念；类型

引言：工程地质勘察是建设项目成功实施的基础，而地球物理勘探作为勘察工作的重要组成部分，其精确度和技术水平直接影响着工程建设的安全性和可靠性。本文将深入探讨地球物理勘探的基本概念、类型以及在工程地质勘察中的应用，并分析其在工程设计和施工中的价值和未来发展趋势。

一、地球物理勘探的概念及类型

地球物理勘探技术，或称地球物理探测技术，是通过探测地下物质的物理性质差异来揭示地质结构的方法。这些物理性质包括但不限于密度、磁性、电性、弹性等。在实际工作中，技术的应用原理多依赖于地下不同物质的密度对比和放射性特征。在中国工程地质勘察的实践中，电子技术尤其显得重要。这是因为地质结构的电性差异通常可以提供丰富的地下信息，帮助勘察人员识别岩层、地下水、矿体等。目前，多种电子仪器被广泛使用，它们能够捕捉各种电子信号，并将这些信号转换成图像或数据，供工程师分析和解读。地球物理勘探技术的应用使得我们能够不直接接触岩石，就能对地下的岩层结构有一个直观和深入的理解。比如，地震勘探技术利用地震波在不同介质中的传播速度差异来探测地下结构；电磁方法则利用电磁场在地下介质中的传播、反射和衰减特性来探测地层信息。此外，电阻率法、感应极化法（IP）、瞬变电磁法（TEM）等也是常用的地球物理探测技术。通过这些技术，勘察人员能够探测地下的水文地质条件、评估土壤的腐蚀性、预测滑坡和塌陷等地质灾害，甚至在某些情况下，还能探查古代人类活动遗迹。
总的来说，物探技术在工程地质勘察中的应用是多方面的。它不仅提高了勘察的准确性和效率，还降低了勘探的风险和成本。通过对这些技术的不断研究和发展，可以预见未来工程地质勘察将更加依赖于高精度、高分辨率的地球物理探测技术，从而为工程建设、资源开发和环境保护提供更加坚实的科学基础和支持。

二、地球物理勘探在工程地质勘察中的应用

（一）确定地下结构和物质分布情况

在工程地质勘察中，对地下结构的了解至关重要。地球物理勘探方法可以精确探明地下岩石类型、岩层结构、断裂带分布、地下空洞、以及土体的物理力学性质。例如，地震勘探能够根据地震波在不同介质中的传播速度和能量吸收特性来描绘地下结构。电法勘探则可以依据岩土体的电阻率差异，识别含水层、粘土层、砂石层等不同物质的分布情况。重力勘探和磁法勘探则能够发现因岩石密度或磁性差异而形成的异常区域，这些区域往往与矿体、空洞或者其他地质体相关。

（二）分析地形地貌和地震层析

地球物理勘探在地形地貌分析上也发挥着重要作用。通过遥感技术、地面物理测量以及地震层析等方法，科学家们可以揭示地表以下的地形地貌变化。这些变化包括了古河道、断层带、滑坡体、古洪积扇等对工程建设有着直接影响的地质现象。地震层析技术更是能够通过分析地震波在地下的传播路径和速度，重建地下的三维结构图像，对于揭示地壳深部结构尤为有效。在具体的工程应用中，如高速公路的路基建设、水坝的选址和设计、高层建筑的地基检测等场合，地球物理勘探提供了对地下条件的直接认识，为工程设计和施工提供了科学依据。此外，地球物理勘探在自然灾害预警、环境监测、水文地质调查等方面也有广泛应用。

（三）预测地质灾害和工程病害

地球物理勘探能够在工程建设前评估潜在的自然灾害风险，比如滑坡、地面塌陷、地震破坏等。这些灾害往往与地下的特定条件有关，如地质断层活动、水文地质条件的改变、以及人工活动对地下稳定性的影响。地震勘探和重力勘探可以帮助识别潜在的滑坡和塌陷区域，而电法勘探则能够发现地下水的异常聚集，这些都是引发灾害的可能因素。这样的预测不仅对减轻灾害造成的损失具有重要意义，也对工程建设的安全运营至关重要。工程病害，如地基不均匀沉降、结构裂缝等，同样可以通过地球物理勘探得到预警。例如，通过地球物理勘探得到的数据，工程师可以评估土壤的压缩性和承载力，进而预判和规避因地基不均匀沉降导致的结构裂缝等病害。

（四）有货工程勘察和施工方案

地球物理勘探提供的数据和分析结果对于制定更合理的工程勘察和施工方案至关重要。这些信息帮助工程师们更好地理解工程地质条件，从而优化设计和施工过程。在勘察阶段，地球物理勘探可以辅助确定钻探点和试验区位置，确保钻探工作的代表性和效率。在施工阶段，地球物理勘探的结果可以指导施工方案的调整，例如在隧道开挖过程中，根据地震勘探提供的前方岩体信息调整施工方法和加固措施。大型工程项目，尤其是那些涉及重要基础设施的，对准确性和安全性的要求极高。在这种情况下，地球物理勘探技术就显得尤为关键，因为它可以在项目的早期提供关键信息，对工程的成功至关重要。在设计阶段，利用地球物理勘探技术，如地震反射和折射、电磁方法和重力测量等，可以帮助工程师和地质学家精确地定位地下的岩层界面、断层分布、地下水流以及其他关键的地质特征。这样一来，设计团队就能在施工前就发现可能影响结构安全和功能的地质障碍，例如洞穴、软土层或者其他不稳定的地质结构。因此，通过提前识别这些问题，项目团队可以调整设计方案以避免未来的技术和财务风险，这在控制成本、保证项目按时完成以及避免延期和超支方面起着至关重要的作用。同时，地球物理勘探技术在现有工程的维护和延寿方面同样发挥着重要作用。随着工程物体的老化，它们可能会受到各种内外因素的影响，如腐蚀、地基沉降、结构疲劳等。通过定期进行地球物理检测，例如使用地质雷达(GPR)扫描技术来检测混凝土的完整性，可以在不破坏结构的情况下监测这些变化。在某些情况下，它甚至可以用来监测地震后的结构损害，或者检测潜在的水分入侵和渗漏问题。因此，地球物理勘探技术是既有工程健康监测的一个重要组成部分，有助于延长工程结构的使用寿命并确保公共安全。

结束语

地球物理勘探技术已经成为了工程地质勘察的重要组成部分。它所具有的非破坏性、高效率、准确性以及可靠性等特点，为工程质量的保障提供了坚实的地质依据。 在未来的发展过程中， 地球物理勘探技术还将不断的完善和发展， 以满足不断的地质探测需求。未来，地球物理勘探的发展将更注重高效、精准的技术创新，以适应复杂多变的工程需求，并为确保工程建设的安全和环境的可持续性贡献力量。

参考文献

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作者简介：司延峰，男，汉族，1981.02.11，硕士，，地质工程，中国矿业大学，高级工程师（物探方向）