摘要：工程物探技术是岩土工程地质勘察中的重要手段之一，因为该技术手段具有高效无损、高密度且低成本的优点，所以在实际工程勘察中具有重要意义。但是单一的物探方法容易受到地质条件和物理条件的限制，无法充分发挥物探技术的作用，所以在实际勘察中可综合利用物探手段，提高勘察分析的质量和地质解释的精度。本文将对高密度电法、浅层地震反射法和地质雷达这三种物理特性不同的物探方法进行分析比较，谈谈在具体工程勘察中如何综合利用这三种方法，保证勘察工作的效率和质量。
关键词：工程勘察；综合物探；技术手段；应用
在岩土工程勘察工作中，经常会使用到一种或多种物探方法进行现场勘察，对地质情况进行分析和解释。相比较传统的勘察方法，物探技术可以解决地质钻探工作量大、投资大且周期长的弊端，解决只能对单一点进行勘察、孔孔之间地层无法做到无缝对接、钻探结果以点带面等缺陷。然而如果只采用一种物探技术，很明显会受到复杂地质条件的影响，从而影响物探技术功能的发挥。比如潮湿环境会干扰地质雷达勘测，在煤矿采空区勘探出现异常可能是采空区的问题，也可能是受到了煤层的影响。因此，在实际勘察作业中应采用综合物探的方法，结合不同物探方法的物理特性选择合适的几种物探技术，这样能在勘察作业中互相配合和互相补充，可有效提高勘察分析的质量和地质解释的水平。
一、岩土工程勘察中不同的物探方法
1.高密度电法
高密度电法也叫作高密度电阻率法，该方法是电阻率法的范畴，但其具有观测精度高、数据采集量大、数据信息丰富、生产效率高等优点，因此被广泛应用在煤矿采空区、地层划分、岩溶空洞、地质滑坡体等工程勘察中。不过该方法在测线铺设时容易受到地质的影响，对于接地的条件要求较高。
高密度电法在岩土工程勘察中的应用原理是：该方法集电测探和电剖面法于一体，是多装置和多极距组合方法，在勘察应用中一次布极就能进行多种装置的数据采集，同时通过比值参数的求取来突出异常信息。在野外测量中只需要将几十到上百根的所有电极放于测量点上，利用程控电极转换开关和微机工程电测仪器就能自动快速地采集信息。采集测量的结果传送到微机之后，可对数据进行处理，然后解释相关地质物理信息。随着高密度电阻率勘探技术的不断发展，高密度电法勘探的智能化程度也在不断提升。
2.浅层地震反射波法
浅层地震反射波法被广泛应用在岩层埋深勘探、地质基础调查、岩溶空洞、煤矿采空区的工程勘察中，在地质密度差异大地区的应用效果十分明显，不过利用该技术进行勘探其勘探深度容易受到震源强度的影响，对地形条件的要求十分高。
浅层地震反射波法在工程勘察中的应用原理主要是根据人工激发地震波在地下岩层的传播路线和传播时间来探测到地下岩层的埋藏深度和岩层形状，同时可以利用地下岩层的地质结构来寻找矿物质资源。其应用过程是：首先在震源处产生地震波，这些地震波一遇到岩层便会被反射回来然后被检波器接受，记录传输过来的信号，从而获得地震记录。其次将这些地震相关信息根据不同的要求利用不同程序进行分析处理，然后对处理的内容进行分类编辑，删去那些没有价值的信息，将有价值的已经处理的数据信息叠加，最终获得地震剖面。最后结合相关地质新型以及总也地质、钻井、测井等资料，利用地震信息对地质进行解释。
3.地质雷达勘探
地质雷达勘探是一种对技术要求极高的方法，其勘探深度浅，但波长长，可进行拖动天线式连续剖面测量，垂直和水平分辨力很强，适合用在浅层、极浅层的地质勘察中。地质雷达勘探可以和浅层地震反射波在勘探深度上进行组合，相互补充。
三种方法中，高密度电法对应的是电阻率、浅层地震反射波法对应的是速度，而地质雷达勘探对应的是介电常数。三种的物理特性不通过，优缺点不通过，如果能综合利用这三种勘探手段，进行综合分析和地质解释，则能有效提升物探的精度和效率。
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二、综合物探法在岩土工程勘察中的应用
1.数据采集和参数设置
在具体岩土工程勘察作业中，可利用高密度电法根据勘探目的进行现场勘探，在勘探时采用α和β装置采集数据。α装置对水平和纵向分辨率具有较高的灵敏度和抗干扰能力，勘探深度较大，有利于对水平地层分层。β装置能快速反应出地下电性异常信息，突出地下电性的异常区域，水平和纵向分辨率适中。
另外，可同时使用浅层地震勘探方法，首先在勘探区域开展试验工作，确定最佳的激发地震波的接受条件和观测条件，获取相关仪器参数。试验段的选择一般是在测线上具有代表性的地段，激发方式是锤击震源，观测系统选择6次覆盖观测系统，场地限制区域使用变观处理。
2.数据信息处理
高密度电法在数据处理时利用高密度仪器进行处理，当RMS误差小于10%则满足精度要求，处理数据时必须保证结果的真实和可行性。当某电极连接不合理或接地电阻过高产生异常数据时，则必须先通过数据预处理将这些数据坏点去除，然后保留一致的数据点。接着，经过数据预处理后，对这些数据进行校正，利用合理的反演方法获取地下的视电阻率。
利用地震反射波法时，可采取地震数据处理软件系统进行数据处理。其应用原理是：首先在野外测量并进行数据采集记录时，会产生影响原始记录质量的干扰波，包括面波和声波。为降低这些干扰波对数据质量的影响，需要对各记录频谱进行分析，真实反映浅层地震记录的频率分布范围，然后选择低通、高通和带通滤波器进行数字滤波，可以有效压制声波和高频随机干扰波，之后再对面波进行压制处理，这样可提高最终数据反射水平的叠加时间剖面和信噪比。
3.数据信息分析与解释
在进行最终的数据信息分析解释时，一方面可利用高密度电法的视电阻率断面图定性分析所测区域，比如可以从图中发现表层电阻率低，分布均匀；中层电阻率较高、分布不均；深层电阻率较低、分布不均，且出现异常区域情况。另一方面利用浅层地震反射波法的水平叠加时间剖面图定量解释所测区域的地层信息。比如可以从图中发现浅层为低速层，其纵波速度稳定在某个值；中层速度分布不均，纵波速度在某个范围内一直变化；深层速度分布不均，纵波速度也在某一个范围内变化。
总之，对高密度电法而言，α装置对水平和纵向分辨率灵敏度高，抗干扰能力强、勘探深度大，对水平分层有利，β装置能突出地下电性异常区域，采用反演法可真实反映地下地质情况；浅层地震反射波法能较好地探明覆盖层的起伏和埋藏深度；地质雷达可完成对地基地层覆盖层的探测，提供连续的平面和剖面形态资料图，清楚了解浅部覆盖层的深度和起伏状况。综合应用高密度电法、浅层地震反射波法、地质雷达探测等方法，并结合获取的地质信息，对所测区域的地质情况进行详细分析和解释，将所分析解释的结果制成地质断面图，精确测出地层下的视电阻率、在各层的纵波速度以及各层的厚度等，通过这些信息可推断出所测区域地下各层的地质情况和矿物分布信息。
三、结语
综上所述，在岩土工程地质勘察中，首先应该明确钻探和物探丢失工程勘探的手段，应将综合物探和钻探结合起来，物探先行，然后在重点和典型区域合理布置钻探，这样可有效减少钻探量，提高地质勘察的速度，降低勘察的成本。之后利用钻探知道和验证物探工作，提高勘察的质量。其次要认识到单一物探方法在实际勘察中的局限性，所以应综合应用高密度电法、浅层地震反射波法和地质雷达勘探等勘探手段，提高地质解释的精确度。此外，应注意的是综合物探不只是物探方法的综合，也包括同一种方法的不同勘察方式的综合，比如高密度电法的α、β排列组合。但是综合物探的组合也是有规律和有技术要求的，必须是选择合理最佳的手段优化组合，才能保证物探技术的可靠。
参考文献
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[2]刘天佑.应用地球物理数据采集与处理[M].武汉：中国地质大学出版社，2013.
[3]王振东.浅层地震勘探应用技术[M].北京：地质出版社，2014.
论文作者:胡斓
论文发表刊物:《基层建设》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/12
标签：物探论文; 地质论文; 电阻率论文; 高密度论文; 方法论文; 反射论文; 浅层论文; 《基层建设》2018年第29期论文;