【摘要】:物探技術是利用多種地球物理探測方法對地質體進行探測，這項技術在工程地質勘察中越來越受到重視。本文介紹了工程地質人員在地質勘察中如何理解并應用物探方法，使之充分發揮效益。

　　【關鍵詞】:工程地質,物探,應用,學術期刊網

　　1 工程地質工作與物探方法之間的關系

　　“物探”是地球物理勘探的簡稱。物探在滿足我國資源、環境與工程領域中的需求方面作出了重要貢獻。近幾年的物探工作圍繞資源、環境、工程這三大市場。其儀器裝備方法技術取得了長足的進步和發展，為經濟社會的發展作出了貢獻。傳統的工程地質勘察手段有鉆探取土、標準貫入試驗、雙橋靜力觸探等，這些常規方法也有各自的適應范圍，如果單單采用一種勘察手段是不能達到勘察目的的，采用多種勘探手段，相互補充才能達到較好的效果。

　　隨著我國經濟建設的迅速發展，工程建設也日益加快，與此同時對工程地質勘察的要求亦越來越高。工程地質勘察是整個工程最基本的工作，也是工程成敗的先決條件。物探工作與地質工作相輔相成，是地質勘探的一種主要手段，是傳統地質工作方法的延伸。傳統地質工作以地質點或鉆孔取得的資料為依據進行分析歸納，對深部地質體缺乏必要的和足夠的研究精度，而物探工作借助儀器大量加密觀測網進行間接觀測，彌補常規手段的不足，提高了地質結論的可靠性。

　　2 工程物探工作的特點

　　基于地質條件多變引起的電場、地震波場、磁場、重力場、地熱場、放射性等物理場的變化，可選用電法、地震法、磁法、重力、測溫、放射性勘探等各種方法，在陸地、水域和地下(井中及坑道)等不同條件下的很多巖土工程、環境地質問題，其中包括地下水、地質構造、滑坡、埋藏物、物理特性的探測等都可以實現。物探方法高效、經濟、施工靈活、信息豐富，能取得較好的探測效果。工程物探具有如下特點：

　　2.1 工程探測深度小

　　工程設計探測的地下地質問題多為淺層，地球物理探測的深度多為幾米到幾十米，最深在百米左右。

　　2.2 探測精度高

　　工程建設單位往往希望城市物探方法有較高的精度，深度與平面位置誤差可以達到厘米級。

　　2.3 施工場地要求不高

　　工程地球物理探測作為工程地質勘察、工程測試任務，常要求在幾天或十幾天內快速完成，其中搶險工程評價項目，則可能要求在一天或幾個小時提供探測結果。

　　3 地質勘察中常用的物探技術方法及基本原理

　　3.1 電法勘探

　　電測深法是測量觀測點深度方向以下視電阻率變化規律，以研究地下不同深度的巖層的分布狀況的一種方法。在研究覆蓋層厚度及巖性變化情況等有廣泛應用。新近發展起來的高密度電阻率法在城市工程中，成為以獲取淺層導電性信息較為活躍的方法，在地質結構劃分、地下管道探測中發揮著重要作用。所研究的對象主要是有不同電阻率的水平巖層，最有利的條件是呈水平或傾角不大的巖層，而對傾角很大的巖層，解譯工作也會變得困難。所以采用此方法的前提條件：測量的目的層和周圍的物質必須存在明顯的物性差異，通過一定的電極裝置測得視電阻率異常的分布規律，達到認識地下地質體電性結構的目的。在實際遇到的地層既不均質又不同性，所得的電阻率是非真電阻率，是不均質體的綜合反映，此為視電阻率。供電電極間距的不同，可得到不同深度的視電阻率，通過視電阻率的分布規律，可了解物性變化。近年來在實際中取得效果的地面核磁共振法被認為是目前為止可以直接找水的物探技術，在我國西北地區找水發揮了顯著作用，在一些重大工程探測中提供了關于含水性的重要信息，如堤壩滲漏、滑坡含水性等。隨著CT技術的應用，電阻率成像技術已開始用于大壩檢測評價中。

　　3.2 電剖面法

　　電剖面法和電測深法沒有本質不同，都是以研究人工電場在地下的分布規律為基礎，是廣泛采用的一種方法。它與電剖面法配合，對研究基巖面起伏規律、斷裂帶分布等效果較為明顯。主要有對稱四極法及聯合剖面法等。電法勘探主要研究對象是沉積巖。在電法勘探中，巖層電性差異是進行電法工作的物理前提(即電阻率差異)。影響電阻率(主要是離子導電)的主要因素是巖層含水情況，同時還決定于水溶液的礦化度、水溶液的存在狀態。如果水在巖石中呈分散和不連通方式，則對電阻率的影響較小，而互相連通狀態則使巖層電阻率大大降低。因此在同樣含水情況下，礦化度不同電阻率也不同，甚至差異較大。沉積巖在含水情況下電阻率可達數千萬，另外孔隙度小的巖石電阻率較高(巖漿巖及大部分變質巖)，而孔隙度大、滲透性小的巖石(各種泥巖)其電阻率較低。

　　3.3 地震勘探

　　地震勘探主要有反射波法及折射波法。主要原理是根據對反射波或折射波時間場沿測線方向的時空分布規律的觀測確定地下反射面或折射面深度及構造形態及性質。地震勘探相比其它物探方法，具有精度高、解釋成果單一的優點，但是成本相對較高。我們所看到的物探剖面是一種經過校正后的并賦以地質內涵的反射波或折射波時間剖面(實質是不同地質體的反射波或折射波波速差異)。地震勘探成果同其它物探解釋成果一樣，由于物理力學指標差異，不同地質體的波速有可能相近，而相同地質體由于所遭受的內力或外力地質作用不同，波速也有可能不同。淺層折射法在覆蓋層探測中具有技術優勢，在隱伏構造、空洞以及考古探查中也有成功應用，但是該方法受施工場地影響明顯。直達波法或透射波法是波速測試的主要方法，對測試條件的依賴較強。彈性波CT技術已可為工程建設場地動力學研究提供有價值的參數。近十幾年來發展起來的瑞雷波法已經成為原位測試、淺層勘探的重要手段，瞬態方法應用較多，其設備相對輕便、施工靈活。瑞雷波法對淺層的分辨力相對較高。淺層反射法和瞬態瑞雷波法是應用較為普遍的淺層地震方法，實踐證明它們對淺層的反映能力存在著差別為保證淺層地震法的探測效果，對如何消除、壓制或削弱震動干擾需要進一步研究。

　　3.4 重力法

　　重力測量受干擾較小，精度較高，為物探方法的輔助手段之一，在探測近地表地層不均勻性、空洞、小型地質密度異常體和人工結構的地下遺址等方面取得較好效果。但是在工作中應注意考慮天氣，地形以及振動影響。

　　3.5 鉆孔彩色電視全孔壁成像技術

　　鉆孔彩色電視傘孔壁成像系統是能夠直接觀察鉆孔壁360°范圍圖像的新技術，是將人們的視線直接延伸到鉆孔到達的地下巖體等地質體內部， 為準確了解地下隱蔽工程的內部結構提供了極其有效的測試手段。該成果的關鍵技術主要有：360°孔壁成像的實現、干涉光斑的消除、密封結構的設計、圖像處理軟件系統的研究與開發等。

　　4 物探方法發展展望

　　工程地球物理探測技術應該在了解應用限制條件和影響因素的基礎上，加大開發研究新技術、新方法和新儀器的力度，改進探測資料處理與解釋技術，推進工程地球物理探測技術發展。

　　4.1 技術方法發展

　　鑒于工程涉及的地質與檢測問題，探測技術將會進一步提高，多波理論會得到進一步應用，可利用的物理波場的頻譜范圍會越來越寬，電磁波譜可利用的范圍由純直流擴到雷達波，彈性波譜由瑞雷波向超聲波頻率擴展。陸地聲納法、地震映像法、高密度電阻率法、大地電磁電導率剖面法等探測數據快速連續自動采集技術將會日益活躍。

　　4.2 物探儀器設備的發展

　　復雜的地質勘測環境條件要求儀器設備具有良好的防塵、防震、防潮等性能，要求增強其智能化程度、具有捕捉較大動態范圍的長遠信號能力，儀器將會由單一化的專用儀器向多功能化發展，促進各種探測方法相互滲透和綜合應用。

　　5 結束語：

　　對各種物探手段原理的了解有助于我們正確使用物探成果，提高對各種地質體工程地質性質的認識。因為相似的物探曲線或接近的數值并不一定屬于同一地質體，而同一巖性也可能有不同的的物探曲線或接近的數值(如同一巖性中不同風化帶地震波波速不同)。物探成果是地質研究的理論依據，對其正確使用必將能提高地質工作效率和精度，為生產和科研帶來可觀效益，促進生產力更快發展。

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