关键词：综合物探；地下防空洞；探测；应用；策略
我国某些地区的地下防空洞早已废弃，而且所建立的时间也无从得知，这些防空洞就会在一定程度上直接影响到建筑地基的建设。而对地下防空洞的探测，就成为物探的重要内容。随着探测雷达的出现，很多探测人员都想要利用这种方法来探测地下防空洞。但是，因为一些地区的泥土对于电磁波有很大的影响，就使得雷达的探测深度受到影响，无法达到理想的探测效果。所以，在探测过程中就应采取多种方法来对其进行探测，明确在这过程中可能出现的各种异常。
1、地下防空洞特点及对工程的影响
在工程建设过程中，地基是非常重要的环节，而地下防空洞就是就是影响地基质量的重要因素[1]。当前我国地下防空洞还有很多，而且其规模、类型都不一样。地下防空洞的出现，就会破坏地质结构，导致地表无法保持力学平衡，进而容易出现坍塌的情况，直接影响到建筑物结构，这样不仅会导致建筑工程效益受到影响，而且会影响到人们的人身安全。所以，就应该对工程建筑场地进行探测，找出地下空洞的位置，通过对其进行合理处理，来消除对建筑地基的影响，进而来保证建筑工程建设安全。
2、物探技术方法的实用性
从物理学角度而言，虽然地下防空洞有很多类型，与周围岩土在物理特点上存在着较大的而不同[2]。比如，在密度上会表现出介质的不均匀性，在地震波的传播上存在着不同的波场特点等等。根据这些特点，选择综合物探方法对其进行探测就有着非常重要的意义。物探方法与其它方法相比，自身有着较为明显的特点，比如说设备小巧、操作简单等等，能够及时的明确探测目标的规模，施工成本较低，工作时间较短。因此，综合物探技术在地下防空洞探测方面有着较为理想的发展空间。在工作过程中，应该根据探测的不同目标，来选择装置类型和相关数据，进而来确定地下防空洞的位置，这样才能够详细了解地下防空洞内容。当前，在探测地下防空洞过程中，具有较好效果的物探技术有高密度电法、瞬变电磁法等等多种方法。
3、物探技术的探测原理
3.1 探地雷达
这种设备主要是会向目标体发射相应频率的电磁脉冲波，电磁脉冲波一旦遇到介质中的电磁性就会发生反射和投射，而反射和投射回来的电磁波传输到地面，由相应的天线来接收[3]。天线所接收到信号会通过相应技术对其进行处理，变成序列信号，而且每一个测点上的序列能够形成雷达波形，并实时进行记录。在这其中包括对勘测点所接收到的雷达波幅度、相位等等信息。在一条测线上的不同测点都会形成相应的记录图，通过对处理后的雷达进行分析，以此来明确地下防空洞中的障碍物情况。在地下防空洞勘测过程中，一般勘测的对象都是混凝土、填土、黏土等等。而地下防空洞的内部填充物一般为空气或者是水。在这其中雷达电磁波就能够穿越这个界面，然后对其形成反射，这样在接收天线上就会有明显的波型差异，通过对波型的具体分析，就能够判断出地下建筑物的位置和内部构造。
3.2 井中磁梯度
在整个地球表面都存在地磁场，而磁场的强度会随着时间变化而变化。在工程方面，人们所能够研究的范围较小，那么地磁场在这范围内较为稳定[4]。在没有铁磁性物质干扰的空间里，磁场强度就是地球磁场。地下防空洞因为材质大多数混凝土，所以就是铁磁性物质，会受到磁场的影响，在周围区域产生较强的磁异常。所以，就能够通过对磁异常的记录，分析地下防空洞的位置和深度。
4、物探技术具体类型
4.1 高密度电阻率法
这种方法的工作原理与传统电阻率法相同，都是通过了解岩土的导电差异，然后以稳定电场为基础，明确其电流的分布特点，在这样的情况下计算出岩土自身的电阻率，通过电阻率来对岩土结构进行分析。这种方法是将集电剖面法和电测进行结合的一种画面成像，这样就能够真实的了解岩体的实际情况。高密度电阻率法有着密度大、信息量大等特点，能够很好的反映出被测地质体的断面特点。
4.2 瞬泰瑞雷波法
使用这种方法进行探测主要是利用瑞雷波的两个特点，瑞雷波自身在分层介质中传播时具有频散特点，第二瑞雷波的传播速度与物理学特点相吻合，具有较为密切的联系。瑞雷波会直接沿着地表进行传播，其所涉及到的深度大约为一个波长[5]。所以，这样就能够够看出在同一段时间内，瑞雷波的传播特点就直接能够反映出地质情况，不同特点的瑞雷波在地质中的传播也各不相同。在地面上以瑞雷波的传播方向为基础，建立多个检波器，这样就能够了解到瑞雷波的传播范围，然后根据相应的公式来计算出传播速度。通过对其变化规律和地下地质条件的联系，就能够得出地下一定深度地质的构造，进而对岩石的性质进行分析。
4.3 地震映像法
这种方法是人工设置地震波，然后了解地震波在地下岩石中的传播特点，了解在一定距离内不同介质的反射波特点，这样探测人员就能够明确地下岩石的分布情况。以固定距离进行探测，根据地震波的波动特点，能够直接观测到其它不同类型的波型，这样就能够发现在地下可能存在的一些物体。
5、场地条件
地下防空洞一般都会埋在地下10m左右，而因为建筑的地基深度在4m左右，本文就以某地下防空洞顶面深度3.7m为例，如图1所示。用以上所提到的三种方法对其地下防空洞进行探测，了解这这些方法中能够检测出地下防空洞所存在的异常。
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图1 地下防空洞埋深及规模示意图
5.1 高密度电阻率法
在利用这种方法时，会采取电极距，长度为一米，还需要用到电极，数量为60.能够探测到的深度在9.8m[6]。这种探测方法会使用温纳尔装置，因为地下防空洞探测主要是找出其中所存在的高阻，而这些高阻的电阻率与低阻之间的差距并不大，所以即使地下防空洞中没有泥土也能够有效的形成高阻范围，进而来有效对其探测，如图2所示。
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图2 高密度色谱图
5.2 瞬态瑞雷法
这种方法在进行探测时主要是利用偏移距、采集等多种方法，要距离防空洞5m以外，如图3所示，能够了解到，在4.5m处出现问题，相比于11m范围的瑞雷波速有着明显的身高。与此同时，在3m的位置也明显出现异常。这是因为第一个瑞雷波测速点的位置已经到达防空洞顶部，并且在这其中形成高速异常现象，如果将其远离防空洞就能够发现高速异常问题消失。
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图3 瑞雷波速度等值线图
5.3 地震映像法
这种方法主要是在0.2m位置设计测点，通过敲击震源的方法，如图4所示。在防空洞的顶部所出现的异常是不连续，逐渐增强的情况，与此同时在防空洞的顶部还会出现大量地震波。因为，大多数防空洞的规模并不大所以在测量过程中并不会出现过多抛物线形状的反射波。
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图4 地震映像波型图
6、防空洞探测方法的选择原则和技巧
6.1 原则
对于探测方法的选择主要是依靠地球物理特征来进行。第一应该根据探测任务要求和防空洞埋设深度、干扰特点以及不同物探方法来作为前提，根据实际情况来选择合适的物探方法。第二，应该考虑到不同地下防空洞特征，综合选择物探方法。第三，应该尽量避免只使用一种物探方法。第四，应该保证其物探测量的布置不仅满足地下防空洞的分布，而且还要能够满足垂直造线方向，要尽量让主测量能够和其剖面重合。第五，应该重视对测点数据的检查，一般要求其检查工作量要占据总工作量的20%以上。
6.2 技巧
第一，地下防空洞探测和常规的物探方法相同，在这其中有仪器选择、技术选择、野外定位等等。第二，针对指定区域的地下防空洞来说，应该遵循先简后繁的要求，先由内部构造简单的地下防空洞位置进行测量，然后在勘测较为复杂的地下防空洞位置。第三，在测量间距过程中，因为会受到地下防空洞情况的影响，而且因为其地质类型不同所产生的干扰方法也各不相同。因此，在实际工作过程中，就应该注意对地下防空洞的内部探测，并及时的采取相应的方法，以此来保证探测精度。第四，在野外采集数据过程中，应该减少噪音对其的影响，与此同时还应该及时的对地下防空洞探测信号进行分析，更好的保证地下防空洞探测精准度。例如，可以在这其中利用小波方法来去除信号中所存在的噪音，最大程度上减少噪音对探测的影响。
7、结语
总而言之，因为地下防空洞的规模不同，大多数地下防空洞埋藏较深，这样就会影响到物探工作质量。如果在这其中利用一种方法很难得出准确的结论。就以地震映像法来说，因为锤击震源所产生的频率较低，而高频成分又会受到周围环境的影响，与此同时在这过程中还会因为面波成分的强振幅导致防空洞反射波不能够有效传递，很难获得较好的探测效果。因此，就应该利用综合物探方法，来有效的了解地下防空洞的实际情况，为后续的工程施工提供准确的数据，更好的保证工程施工质量。
参考文献：
[1]孙文龙.基于综合物探技术在地下管线探测中的应用分析[J].智能城市,2019,5(17):83-84.
[2]苏海伦,李荣亮,白顺宝.综合物探方法在城市地下污水管线探测中的应用[J].矿产勘查,2019,10(06):1476-1481.
[3]陈燕.基于综合物探技术在地下管线探测中的应用分析[J].西部资源,2019(04):130-131.
[4]黄光明,赵举兴,李长安,林淑珍.岩溶区地下溶洞综合物探探测试验研究——以福建省永安大湖盆地为例[J].地球物理学进展,2019,34(03):1184-1191.
[5]贺强,洪欧洲.综合物探方法在安徽省大别山区地下热水勘查方面的应用[J].西部资源,2019(02):167-168.
[6]王世秀.物探方法在轨道交通工程地下综合管线测量中的应用[J].城市建设理论研究(电子版),2019(01):138.
论文作者:吴柳军
论文发表刊物:《建筑实践》2020年01期
论文发表时间:2020/4/27
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