地球物理勘探在工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用研究

侯建偉

（云南建投第一勘察設(shè)計(jì)有限公司，云南 昆明 650000）

傳統(tǒng)的工程地質(zhì)勘察手段主要以地質(zhì)鉆探、現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試為主，容易受勘察現(xiàn)場(chǎng)的施工條件制約，具有工期長、效率低、勘察信息孤立、投資大等缺點(diǎn)[1，2]。物球物理勘探具有勘察信息豐富、費(fèi)用低、探測(cè)深度大、方便快捷等優(yōu)點(diǎn)，不僅能大幅度提升勘察效率，也能有效提升勘察質(zhì)量[3，4]。隨著社會(huì)的快速發(fā)展，大型工程（地鐵、高鐵、高樓等）的建設(shè)愈來愈多[5]，因此對(duì)建設(shè)場(chǎng)地的勘察質(zhì)量越來越苛刻，即對(duì)勘察深度、勘察廣度、勘察精度的要求也越來越高，因此在工程地質(zhì)勘察活動(dòng)中廣泛應(yīng)用物探技術(shù)是未來發(fā)展的必然趨勢(shì)。

1 地球物理勘探的概念及類型

物球物理勘探簡(jiǎn)稱物探，是以巖礦石物理性質(zhì)差異為基礎(chǔ)的勘探方法。巖礦石的物理性質(zhì)主要有密度、電性、波速、放射性、磁性等，與此對(duì)應(yīng)的勘探方法有重力勘探、電法勘探、地震勘探、放射性勘探、磁法勘探。在工程地質(zhì)勘察活動(dòng)中應(yīng)用最廣泛的物探方法主要有高密度電法勘探、地質(zhì)雷達(dá)法、淺層地震反射波法勘探等。論文主要對(duì)以上在程地質(zhì)勘察活動(dòng)中應(yīng)用最廣泛的物探方法開展應(yīng)用研究。

2 高密度電法勘探在工程地質(zhì)勘查中的應(yīng)用研究

高密度電法勘探在工程地質(zhì)勘察領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛，它集電測(cè)深法與電剖面法于一體，是一種陣列勘探方法。它于20世紀(jì)70年代被提出[6]，是以巖礦石的電阻率差異為基礎(chǔ)的一種物探方法，通常采用解析法求解簡(jiǎn)單地電條件的電場(chǎng)分布，與傳統(tǒng)電阻率法相比，具有操作簡(jiǎn)便、成本低、探測(cè)過程便捷、探測(cè)信息豐富、探測(cè)結(jié)果精確等優(yōu)點(diǎn)[7]。吳燦燦等[8]基于高密度電法勘探在徐州市建筑場(chǎng)地的應(yīng)用實(shí)例證明了高密度電法勘探能夠有效鎖定基巖面的位置，可為工程建設(shè)提供一定的指導(dǎo)意義。王建飛[9]結(jié)合高密度電法勘探在云南曲靖危險(xiǎn)廢物集中處置區(qū)工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用實(shí)例，認(rèn)為高密度電法勘探的應(yīng)用效果良好，在工程地質(zhì)勘察領(lǐng)域中具有很大的應(yīng)用潛力。張建鋒等[10]基于高密度電法勘探的特點(diǎn)開展了探測(cè)淺部地下水泥管的試驗(yàn)研究，結(jié)果表明高密度電法勘探可以很好地探測(cè)出地下空洞的存在。許國禮等[11]基于高密度電法勘探在巖溶勘察及城市管道探測(cè)中的應(yīng)用實(shí)例，探討了高密度電法勘探在工程地質(zhì)領(lǐng)域應(yīng)用的可行性，認(rèn)為高密度電法勘探在工程地質(zhì)勘察中是非常有效的物探方法。尹德強(qiáng)等[12]基于高密度電法勘探在探查坑道、基巖面等方面的應(yīng)用實(shí)例，認(rèn)為高密度電法勘探對(duì)低阻地質(zhì)異常體反演準(zhǔn)確度高，并提出高密度電法勘探在基巖面形態(tài)的探測(cè)中效果較佳。曾宣源[13]通過對(duì)高密度電法勘探在某邊坡巖土工程勘察中實(shí)測(cè)案例成果的分析，探討了高密度電法勘探在邊坡基巖埋深調(diào)查工程中的可靠性。綜上所述，高密度電法勘探在工程地質(zhì)勘察領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛。

3 淺層地震反射波法在工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用研究

淺層地震勘探是一種基于人工激發(fā)地震波在巖、土介質(zhì)中的傳播規(guī)律，進(jìn)而推測(cè)淺部地下構(gòu)造或者巖土物理力學(xué)參數(shù)的勘探方法，可以分為反射波法、折射波法、透射波法[7，14]。淺層地震反射波法具有經(jīng)濟(jì)便捷、快速高效、勘察精度高、勘察豐富等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)亦具有探測(cè)深度淺、工作面積小等特點(diǎn)。王志勇等[15]基于常見地質(zhì)模型的正演模擬與實(shí)測(cè)記錄對(duì)比、復(fù)雜地震記錄反射波識(shí)別方法與處理方案，并結(jié)合兩個(gè)應(yīng)用實(shí)例，認(rèn)為淺層地震反射波法在不良地質(zhì)體探測(cè)方面具有顯著的應(yīng)用效果。薛強(qiáng)強(qiáng)[16]通過在礦山工程勘察中應(yīng)用淺層地震反射波法，認(rèn)為淺層地震反射波法在探測(cè)不良地質(zhì)體方面效果顯著。林承灝等[17]通過在某大型工程場(chǎng)址工程地質(zhì)勘察中應(yīng)用淺層地震反射波法，準(zhǔn)確查明了場(chǎng)址區(qū)隱伏斷裂的空間賦存特征，說明了淺層地震反射波法在隱伏斷裂的探測(cè)中能夠取得良好的應(yīng)用效果。裴輝[18]以北天山2#隧道為例，探討了淺層地震反射波法在巖土工程勘察中的應(yīng)用，認(rèn)為淺層地震反射波法勘探在工程地質(zhì)勘察中越來越發(fā)揮著重要的作用。楊銀湖等[19]基于淺層地震反射波法在橋位工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用實(shí)例，提出淺層地震反射波法勘探可以查清影響橋梁基礎(chǔ)的不良地質(zhì)因素。綜上所述，淺層地震反射波法勘探主要用于勘察不良地質(zhì)體。

4 地質(zhì)雷達(dá)法在工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用研究

地質(zhì)雷達(dá)是基于地下介質(zhì)電性參數(shù)和幾何形態(tài)的差異，根據(jù)電磁波在傳播過程波形和電磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化規(guī)律，進(jìn)而確定地下界面或地質(zhì)體的空間位置和地下介質(zhì)的結(jié)構(gòu)[7，20，21]。地質(zhì)雷達(dá)法具有無損、便捷、受周邊環(huán)境制約較小等優(yōu)勢(shì)。王延輝等[22]通過地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)在市政工程勘察中的應(yīng)用研究，認(rèn)為地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)具有很好的應(yīng)用價(jià)值。荊智輝[23]基于地質(zhì)雷達(dá)的工作原理，對(duì)巖土工程中地質(zhì)雷達(dá)勘察技術(shù)開展了分析，認(rèn)為地質(zhì)雷達(dá)可以為施工提供有價(jià)值的參考消息。王慶學(xué)[24]通過地質(zhì)雷達(dá)在城市地下巖溶探測(cè)中的應(yīng)用，圈定了溶洞位置，后經(jīng)鉆探驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)結(jié)果是可靠的，說明了地質(zhì)雷達(dá)可以準(zhǔn)確探測(cè)埋深較淺區(qū)域的巖溶發(fā)育情況。郭佳豪等[25]將地質(zhì)雷達(dá)用于千島湖配水工程金竹牌-進(jìn)水口支洞段進(jìn)場(chǎng)道路隱伏巖溶探測(cè)，為后續(xù)施工提供了參考。李婕結(jié)合地質(zhì)雷達(dá)在公路路基溶洞探測(cè)中的應(yīng)用實(shí)例，認(rèn)為無論公路路基的巖溶是否有充填，地質(zhì)雷達(dá)均可取得較好的勘察效果。

5 綜合物探在工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用研究

在工程地質(zhì)勘察中聯(lián)合運(yùn)用兩種或多種物探方法并開展綜合研究可以有效提升物探成果的可靠性。王文峰聯(lián)合介紹了高密度電阻率法、淺層地震反射波法、地質(zhì)雷達(dá)特點(diǎn)，并對(duì)其在工程勘察中的應(yīng)用進(jìn)行相關(guān)研究。胡曉光等對(duì)綜合物探工作進(jìn)行了探索，并總結(jié)了物探工作在工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用特點(diǎn)。項(xiàng)守龍等基于4個(gè)綜合物探技術(shù)的工程勘察實(shí)例，探討了不同物探方法組合在工程地質(zhì)勘察中的作用及應(yīng)用效果。趙杰華等以貴州鎮(zhèn)寧至勝境關(guān)高速公路某巖溶段為研究區(qū)域，應(yīng)用地質(zhì)雷達(dá)、高密度直流電法、地震映像法等，有效提高了勘察成果的準(zhǔn)確性。劉壘等[2]通過聯(lián)合運(yùn)用高密度電法、地震反射波法，不僅找到了區(qū)域基巖面位置，還發(fā)現(xiàn)了潛在的富水性異常區(qū)域。白文勝基于瞬變電磁法及高密度電阻率法綜合物探在長大隧道巖土工程勘察中的應(yīng)用，認(rèn)為綜合物探技術(shù)在工程勘察中的應(yīng)用頻率越來越高。綜上所述，每種物探方法各有優(yōu)缺點(diǎn)及相應(yīng)適應(yīng)條件，聯(lián)合運(yùn)用兩種或多種物探方法并開展綜合研究可以有效提升物探成果的可靠性。

6 結(jié)論

本文對(duì)地球物理勘探的概念和類型進(jìn)行了概述，并對(duì)在工程地質(zhì)勘察活動(dòng)中應(yīng)用最廣泛的物探方法進(jìn)行了應(yīng)用研究，結(jié)果顯示：①在工程地質(zhì)勘察活動(dòng)中應(yīng)用最廣泛的物探方法主要有高密度電法、地質(zhì)雷達(dá)法、淺層地震反射波法勘探。②高密度電法具有操作簡(jiǎn)便、成本低、探測(cè)過程便捷、探測(cè)信息豐富、探測(cè)結(jié)果精確等優(yōu)點(diǎn)，在工程地質(zhì)勘察領(lǐng)域的應(yīng)用頻率最高。淺層地震反射波法具有經(jīng)濟(jì)便捷、快速高效、勘察精度高、勘察豐富等優(yōu)點(diǎn)，主要用于勘察不良地質(zhì)體。③每種物探方法各有優(yōu)缺點(diǎn)及相應(yīng)適應(yīng)條件，在工程地質(zhì)勘察中聯(lián)合運(yùn)用兩種或多種物探方法并開展綜合研究可以有效提升物探成果的可靠性。