2. 中南大学地球科学与信息物理学院 湖南长沙 410083；
3.有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室（中南大学）
摘要：在工程地质勘查中物探方法和钻探方法各有所长各有所短,将钻探手段和物探方法有机地结合起来往往能取得既快又准的勘查效果,本文介绍了当前在工程地质勘查中较常用的几种工程物探方法的原理、工作方法、资料处理技术,并结合工程实例介绍了物探方法和钻探方法相结合在工程地质勘查中的一些应用效果。
关键词：工程物探方法；物探与钻探相结合；工程地质勘查
引言：
长期以来，工程地质勘察中，钻探技术发挥着不可小视的作用，随着不断提高的科学技术水平，各种应用技术深入发展，钻探技术的弊端逐渐显现出来，比如说钻探技术速度低、经济效益低、勘察精准性比较低。由于其具备非常大的局限性，所以无法良好的发挥出工程地质勘察的作用。随着新时代物探技术的出现，勘察过程中不会损伤被探测对象，而且具备速度快的优势，开始广泛应用到地质矿产、环境调查等领域当中去。从而可见，开展地质勘察要结合应用物探和钻探手段，获得最好的勘察成绩。
1 工程地质勘察中结合使用物探技术及钻探技术
从现实的情况看，工程地质勘察工作展开的流程中，应用较为广泛的勘探方法包含钻探、物探等多种形式。因为钻探资料具备可靠性的优势，所以使用较为频繁，可是这个技术仅能够在点线上针对目的物进行揭示工作，面对比较复杂的的地质情况时，应用钻探技术无法真正完整的将岩土层的现实变化情况反应出来。如果需要对地下空间当中岩土层结构展开情况进行清楚查询，会时常浪费大量的施工资源。实行钻孔技术，消耗了大量人力与物力的同时无法获得较高的成效。随着我国科学技术水平的快速提升，物探技术迅速发展，达到了先进设备的企业的深化应用，能够对地下岩土体形态以及规模分布等工作进行有效圈定，尽量给工程作业带来详细的物理力学参数资料，可是物探技术非常复杂多样，技术利用率不高。工程地质勘察当中，为了有效的提高作业效率，保证土地结构稳固可靠性，能够把物探与钻探方法结合起来，达到最佳的应用效果。
2 物探方法与钻探方法
目前，在工程地质勘察过程中，物探法与钻探法是常用的勘察方法，也是非常重要的方法。物探法主要是指将要勘察的地质目标与围岩性质的差异、磁化性质、波速和密度等作为勘测的前提，在此基础上，借助仪器对地质的自然或物理变化进行勘测和分析，从勘测到的景象分析所勘察地质及岩土体的各项物理特性参数，即物理勘察技术。钻探方法主要是指采用钻探设备进行的地质勘察方法。钻探方法最初源于中国古代的钻井方式，在钻探设备中设置钻孔装置，在所要勘察的地质区域采用钻探设备将地质内部的岩石钻碎，由此达到探测地质及掌握岩石体参数的目的。
3 物探方法与钻探方法在工程地质勘察中的结合应用策略
3.1 直流电阻率法
工程地质勘察中常遇到目的体埋深不大,规模较小的情况,在进行电法勘察时,要求小点距、高密度数据采集,这时用常规电法开展工作就显得施工效率太低且精度不够,当前探测地下岩土体最常用的是高密度电阻率法。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆高密度电阻率法进行二维地电断面测量,兼具常规剖面法与测深法的功能,敷设一次导线后可进行数百至数千个记录点的数据观测,其信息量大、施工效率高,而且数据经自动采集系统采集后,可以通过处理软件实现资料的现场实时处理,并根据需要自动绘制和打印各种成果图件,大大提高了电阻率法的智能化程度,很适合一般勘查中对地下目的物的探测;高密度电法野外工作装置形式较多,总电极数与点距可根据场地与勘察深度任意选择。一般固定断面扫描测量,其视电阻率断面为一梯型剖面;变断面连续滚动扫描测量其视电阻率断面为一平行四边形剖面。对高密度电阻率法资料的反演分析方法主要有边界单元法、有限单元法和目标相关算法等三种方法,三种方法各有千秋,可根据岩土层的具体形态选择。高密度电法勘探的出现使得电法勘探的野外数据采集工作得到了质的提高和飞跃,同时使得资料的可利用信息大为丰富,使电法勘探智能化程度向前迈进了一大步。下面是用高密度电阻率法求取石灰岩基岩面的一个实例:广东平远河披水桥工程地质勘查共施工钻孔四个,其地层自上而下为砂卵石层、含砾粘土层、二叠系灰岩。其中各孔内砂卵石层厚度变化不大,但灰岩岩面起伏非常明显,左侧钻孔最浅处埋深仅7m,往右依次为9.2m,18m,最右侧钻孔至48m犹未能见到基岩,钻孔中灰岩岩芯完整,未见溶蚀、溶洞现象。后进行桥桩超前孔施工时,发现入岩面相差很大,且见较大溶洞,2#基础处水平相距2.5m,入岩面竟相差10m。为全面了解地下基岩面情况,采用高密度电法测量,共布设四条测线,点距2m,通过已有的钻探资料选取测量参数,并校正深度,最终得出成果图件,可以看出灰岩视电阻率在250~300Ω·m左右,灰岩岩面呈石林状起伏分布,整体呈左高右深趋势,溶洞反映相当明显,在最右侧钻孔未见基岩处,显示基岩面约60m深。后经钻孔证实与实际情况基本吻合。
3.2 瞬变电磁测深法(TEM)
瞬变电磁测深法是近几年来发展起来的电法勘探分支方法,它利用采集的数据求取各个测点在不同深度的视电阻率,做出视电阻率的剖面图,进而利用视电阻率异常来分辨和定位地下目的物的几何形态与展布。它除了具有电磁法穿透高阻层能力强、分辨能力好,采用人工源随机干扰影响小、探测效率高、成像清晰直观明了等优点外,还具有耦合方便、受地形影响小的突出优点,在一些场地狭窄,其他物探方法难于开展工作的条件下,采用瞬变电磁法往往可取得良好的效果。更为难得的是由于该方法探测的为纯二次场,故可采取简单加大发射功率的方法以增强二次场提高信噪比,增加探测深度。正是由于瞬变电磁法的一系列优点使其在工程勘查、地质矿产、路基工程等领域获得广泛的应用。该方法的工作非常简单,在野外沿测线逐点测量就行了,野外采集的数据通过专门软件进行地形校正、畸点剔除后即可反演得到直观反映地下结构的地电断面图。在工程地质勘探中常用的物探方法尚有高分辩率浅层地震反射法、折射波法、高分辨率电阻率法、电阻率层析成像技术等,限于篇幅在这里不再一一叙述。实践表明,在工程地质勘查中,单纯利用一种勘探手段,往往不能取得良好的勘查效果,而将多种勘探手段有机地综合利用,却往往可取得事半功倍的收获。
3.3 瑞雷波法
瑞雷波法可分为稳态瑞雷波法和瞬态瑞雷波法。因稳态瑞雷波法设备较笨重,成本较高,一般难于推广应用,而瞬态瑞雷波法以其简便、快速、分辨率高的优点被广泛应用于工民建岩土工程勘察和环境地质灾害调查与评估当中。瞬态瑞雷波测试是由一个垂直作用于地面的冲击震源(爆炸、落重、铁锤等)产生信号,用两个或多个检波器从震源开始沿垂直于测线方向直线布置,对一定频率范围内的瑞利波信号进行记录、提取,并利用专门软件进行正演和反演分析。瑞雷波法尤其适用于层状岩土体的探测、识别。
4 结语
现阶段，借助先进的技术，我国工程地质勘察工作已经取得了显著的成就。尤其在科技繁荣发展的现代社会中，将更多的先进技术应用于工程地质勘察中，对提高地质勘察工作效率尤为重要。针对当前工程地质勘察中对物探与钻探的应用情况，本文对地质雷达探测、滞留电阻率探测等方法的具体应用展开综合分析。希望本文的研究可以为日后提升工程地质勘察的效率提供借鉴。
参考文献：
[1]毛海涛.物探与钻探方法相结合在工程地质勘察中的应用[J].建筑与装饰，2016，（11）
[2]张云峰.工程地质勘察中物探与钻探的使用[J].建筑工程技术与设计，2015，（36）
论文作者:郭勇1,2,3
论文发表刊物:《防护工程》2019年第7期
论文发表时间:2019/10/29
标签：物探论文; 方法论文; 电阻率论文; 工程地质论文; 地质论文; 钻孔论文; 技术论文; 《防护工程》2019年第7期论文;