1、1小议物探技术在工程地质中的应用摘要：随着科技快速发展，工程物探技术也不断发展，工程物探作为一种有效勘探检测手段被越来越多的用于岩土工程和地质资源勘察中。本文综述了地质物探勘察各种技术和方法，探讨了综合物探在地质勘察及社会中的应用，希望对有关部门工作起到积极促进意义。 关键词：物探技术概念；物探技术应用；物探技术的优势及发展 中图分类号： F407 文献标识码： A 文章编号： 正文： 近年来工程物探技术飞速发展，物探技术已经成为地质科学中具有重要价值的勘察方法之一，作为一种有效的勘探检测手段被越来越多的设计人员和土木工程师们所接受，这标志着地质勘察的现代化水平。 一、物探勘查技术工作现状及常
2、用工作方法 目前在地质勘查过程中，除利用已有的钻探成果，主要考虑磁异常成果资料，地球物理异常是由地下地质构造和地质体因物性差异而引起的，毕竟是一种间接的、非实物性的探测结果，具有局限性和多解性，单靠一种方法会加大地质找矿的风险性。为提高资金的使用率，如今提倡综合勘察，那就更需要利用多种勘查手段。 物探方法包括重力、磁法、电法、地震、放射性、地质雷达和电磁波等七大类方法。 1.甚低频电磁法 2甚低频电磁法其基本原理是利用甚低频率或广播电台发射的电磁波作为场源，在地表、空中或地下测量其电磁场的空间分布，从而获得浅层地质体的电性局部异常。 2浅层地震技术 浅层地震技术是用人工激发的弹性波在岩石中的传
3、播来研究地下地质结构和岩性信息的一种方法。 3.地震层析成像 地震层析成像就是用医学 X 射线 CT 的理论，借助地震波数据来反演地下结构的物性属性，并逐层剖析绘制其图像的技术。 4.瞬变电磁法 瞬变电磁法是电磁测深法的一种。TEM 以电磁感应理论为基础，通过研究探测目标物感生出的涡流场在其周围空间形成的二次电磁场随时间变化的响应特征，推测目标物的空间形态，从而达到探测目的。基于此，TEM 对于寻找高导电性的较大矿体的效能突出。 5大地电磁测深 大地电磁测深是以天然交变电磁场做场源的被动场源电磁测深法。它是通过被动场源引起在地表观测到的电、磁场强度的变化来研究地下岩（矿）石电性及分布特征的一种
4、方法。 二、物探技术的应用 1、探地雷达的应用： 其工作原理为：高频电磁波以宽频带脉冲形式通过发射天线发射，经目标体反射或透射，被接收天线所接收。高频电磁波在介质中传播时，3其路径、电磁场强度和波形将随所通过介质的电性质及集合形态而变化，由此通过对时域波形的采集、处理和分析，可确定地下界面或目标体的空间位置或结构状态。 地质雷达具有分辨率高、无损、操作简便、抗干扰能力强等特点，适用于各种环境条件。只要地下管线目标与周围介质之间存在足够的物性差异就能被探地雷达发现。因此在城市地下管线的探测中得到普遍应用。 本文采用瑞典玛拉公司生产的系列探地雷达，对徐州市某场地的地下管线进行了探测，以确定地下管线
5、的具体位置和走向。并且根据探测结果和实际开挖的对比研究，对典型的雷达测线平面异常特征进行了分析。 探地雷达应用的前提： 目标管线体与周围介质的介电常数和电磁波传播的波速存在明显差异。 （1）金属管线由于金属中电磁波波速为零, 不能传播, 电磁波在金属管道界面上几乎全部反射回来, （2）非金属管线管道内介质如水、气体等与周围介质电磁性差异更大。 （3）管线周围介质为回填土、砂质土和粘土等, 管道上方铺有压实路面结构层, 如三合土、混凝土、沥青路面、方砖等,需探测的管道一般管径为 0.1m 1.5m 之间, 管道内的介质为水、空气、可燃气体等 对于管线探测,探地雷达的反射波组主要从两方面进行识别解
6、释： 4第一,在管线探测的横向剖面上, 管线作为孤立的埋设物, 当管线为圆形管道时,其反射波的同相轴为:向下开口的抛物线呈伞形状; 第二、当为沟道式或管块时, 同相轴为：界面反射的中部为平板状, 两端各为半支下开口的抛物线。 2、电磁波的应用： 电磁波在介质中传播特性反映了地下界面上下介质的物性差异, 该差异越大, 反射波越强, 振幅越大; 上下介质中波速大小决定了反射波振幅方向, 当波从介电常数小波速大的介质进入到介电常数大、波速小的介质时, 反射系数为负, 即反射波振幅反向; 反之, 从波速小进入波速大的介质时反射系数为正, 反射波幅与入射波同向。 徐州有一矩形场地，场地下埋设有热力管线、
7、排水管线、地下电缆和地下光缆。地下管线的探测沿两个方向进行雷达扫描，即东西向和南北向，通过两个方向的扫描，完整覆盖探测场地。根据波形测线剖面图，标记出了可能的地下管线位置， 在水平距为 10m、纵向深度为 2m 处，有一明显的拱形异常，异常弧度较大，而且剖面附近有电缆和光缆井，据此可以判断为地下电缆、光缆管沟。 在水平距为 9m、纵向深度为 2m 处，有一拱形异常，异常弧度较小，根据事后开挖可知，此异常处管线为下水管。 地下目标管线一般存在四层介质界面, 即管线的内外各两层。以上层内界面为例： 5非金属管线内上界面的反射波振幅较大, 当内介质为水时, 反射系数为负, 反射波为反向; 当内介质为
8、气体时, 反射系数为正, 反射波为正向; 金属管线由于金属内波速近似为零, 反射波自然为反向, 而且反射振幅特别强, 同时反射信号以管线的外层界面为主, 其它层面较弱。 3、高密度电法 此法是一种阵列勘探方法，它集电测深和电剖面于一身，在观测装置中设置了较高密度的观测点，从而使得数据采集精度高、抗干扰能力强，可以获得更丰富的地质信息。尤其是近几年，高密度电法在工程地质的许多领域都得到了广泛的应用。 按照不同的工程要求，采取不同的排列方式进行勘探，实现了对不同岩土层界面的划分。高密度电法在京福高速公路勘查中的应用研究，证明高密度电法在灰岩地区查找溶洞、破碎带等是可行的。 该方法在城市管线探测、人
9、防工程探测、城市地下埋藏物探测、隧道渗漏探测、断层探测中都有广泛的应用。 在水坝粘土芯墙渗漏检测、堤坝灌注质量检测、堤坝结构体探测、水库堤防渗漏检测、水库堤防裂缝检测、长江堤防垂直防渗墙质量检测、隧道灌浆质量检测、堤防灌浆质量检测、煤田采空区处理灌注质量检测也有广泛应用。 4 磁法 针对某矿区地质特征，矿区地层构造为自西向东自老而新呈走向NE、倾向 SE、倾角 730的单斜状展布。区内构造以断裂为主，在构造复合位置，是岩浆岩入侵的良好通道。区域内中生代燕山期岩浆活6动强烈，分布广泛，岩性以中性岩为主。岩浆岩侵入古生界中奥陶统地层，产状呈多分枝的岩床状，形态复杂。岩浆岩是本区磁铁矿成矿母岩。磁异
10、常曲线规整圆滑，呈近似等轴状椭圆形态。以 150 值圈定异常，其走向长 6000 米，宽 5500 米，以 300 值圈定异常等磁力线，其走向长约 3600 米，宽 3500 米。由此看出，异常规模比较大。在 400-800 值之间，异常稍零乱，不规整，根据地磁异常分析，判断该异常为一大的岩体引起，但局部矿化有富集成矿的可能。再跟据成矿条件分析：根据以上地质资料分析，本区具备邯邢式铁矿的基本成矿地质条件。故而在该地层中有可能形成多层厚大矿体。 验证：根据异常分析，现申请在异常中心布一验证孔，钻探在 30m时有一米左右的铁矿，其下部为闪长岩类岩石，为此判定该磁异常主要为一岩体异常。 三、物探方法
11、在工程勘察中的优势 对于一个未知的勘探区域，先期投入物探方法有如下优势： 在水域勘察中，利用物探方法可探测水下地层变化情况，可大大降低钻探的工作量，节约成本。 利用物探方法可准确探明复杂的基岩面起伏状况，从而可实现合理布置钻孔工作量 利用物探方法可在岩溶发育区探测复杂的岩溶分布状况，钻探可依据物探成果灵活布置，二者结合可对勘测区域内的岩溶分布全面掌握。7利用物探方法可准确探测地下人工设施的地下赋存情况，当地下人工设施规模较小时，投入大量的钻探工作量几乎无任何经济性可言。 四、物探工作的发展方向及问题 物探技术是运用地球物理学的原理来研究地质问题，物探技术作为地质勘探中的新兴领域，是伴随科技不断
12、发展的，是衡量现代地质勘探发展水平的一个重要标志。随着计算机技术和电子技术的不断发展，物探技术也逐渐成熟，使物探技术正朝着数字化、智能化和自动化等方向发展。 随着社会的发展，选用物探方法也越来越多，但也应注意一些问题: 1合理选用物探方法。 选择物探方法应该有针对性,物探方法的选择应具备主要的物性前提和场地条件。 选用物探方法时要注意成本。 2物探方法的多解性 ，要用不同的勘探方法去验证或相互验证。 五、结束语：就物探技术而言，工程物探工作由于其理论基础缺乏、背景场强、干扰场大、解释方法不够全面等多方面影响因素，从而导致其在应用过程中出现诸多不足和误区。应视其解决具体地质问题的适宜性和效果进行评判，使各方法成果相互佐证，取长补短是提高物探资料解释精度和可靠性。技术人员应充分认识物探技术的有效性和不足性，通过合理工作得到准确的推断成果，更好地服务于各类工程建设和环境工程。 参考文献： 81王振东.浅层地质勘探应用技术M.北京：地质出版社,1994. 2侯满堂，臧世权，李新林.镇旬铅锌矿田热水沉积硅岩研究.陕西地质.2004.22(1)：46-54 3杨玉春，刘康和.试析综合物探的意义和作用J.西部探矿工程.2005，17(11) 4熊先孝，姚超美.安徽向山铁硫矿区硅质岩特征及成因意义.地质论评.1999.45(5)：543-546.
