刘明
安徽雨阳建设工程有限公司 安徽省合肥市 230000
摘要：在现代水利工程建设中, 水利工程设计、施工方案制定是工程建设的基础, 勘查结果的准确与否会直接影响到水利工程的安全, 所以, 做好水利工程建设工作极为重要。在水利工程建设中, 物理探查技术是最为常用的, 其探查原理与适用的范围各不相同, 本文就对物探技术在水利工程建设中的应用展开论述。
关键词：物探技术; 工程建设; 应用;
在工程施工开始之前, 都需要先对施工区域的地质情况进行全面了解, 为后续施工提供可靠依据, 以确保工程施工的顺利和安全。地质情况的了解是通过工程建设来完成的, 需要应用相应的技术手段, 也就是物探技术, 所以, 加强对物探技术的掌握, 提高物探技术应用水平, 对工程建设的发展有着重要作用。
1 工程建设中常用的物探技术概述
1.1 电磁法
电磁物探技术有多种, 其依据都是电磁学相关理论, 常用的主要有瞬变电磁法和探地雷达法。其中, 瞬变电磁法也被称为时间域电磁法, 其技术原理的基础是电磁感应定律, 具体为发射圈内通过人为方式施加脉冲电流, 产生瞬变电磁场, 在磁场从地表传播到地下深处的过程中, 会出现涡流场, 在脉冲磁场的间歇期内, 二次涡流场可以借助接地电极、线圈等进行观测, 从而测定介质的电阻率, 分析介质的性质。瞬变电磁法的优点主要体现为操作简单、探测效率高, 对于低阻地质体具有较高的灵敏性, 不会受到地形的影响, 分辨率较高, 可以同时完成深度探测与剖面测量, 能够为工程建设提供更丰富的信息[1]。
探地雷达法是一种基于电磁波反射波形、振幅等信息来进行勘查的方法, 主要应用于地下 (或物体内) 不可见界面 (或目标) 的定位与信息获取。在此技术中, 采取的设施为合适型号的探地雷达, 组成部分包括发射单元、发射天线、接收天线与接收单元以及控制中心、其他附件等。在具体勘查过程中, 通过向地下发射频率范围在10~10Hz的高频电磁波, 运用接收天线来收集电磁波在介质中传播过程产生的波形、幅度以及相位等变化信息, 通过对信息的处理与分析, 判定地下介质的具体情况, 包括形态、结构、埋藏深度以及空间位置等。
1.2 高密度电法
高密度电法即是高密度电阻率探查技术, 该技术是根据岩土介质电阻率存在差异来进行探测的, 在具体应用中, 需要对探测区域施加电厂, 利用专门的设备来检测传导电流的分布与变化情况, 然后对岩土性质进行判断。在高密度电法中, 可以准确的测量出地面电场变化的相关信息, 计算出精确的地表电阻率, 提高工程建设的质量。
以工程地质地下水条件的勘查为例, 工程区域地质表层为第四系, 基岩包括二叠系的泥岩、砂岩以及夹煤层, 在勘查中, 根据工程实际地形情况, 选择在合适位置布置高密度电法的剖面, 电极数量设计为120根, 测量点的距离不能超过3m, 根据测量所得结果, 南北向测量剖面的电性保持在相对稳定范围内, 较为均匀, 未出现异常情况;东西向测量剖面测出现电性异常情况, 可判定基岩裂隙中是有地下水存在, 导致测量电阻率下降[2]。
1.3 磁法勘查技术
磁法勘探技术依据的原理是岩土矿石都具备一定的磁性, 且不同岩土层的磁性不完全相同, 在这种磁性下, 地区的磁场会出现不同变化, 导致地磁异常现象。在磁法勘查中, 通过使用相应的探测仪器, 地磁的异常情况可以被直接观察到, 收集地磁异常的信息, 来研究、分析地质的构造, 可以得到准确的勘查结果。在当前工程建设中, 磁法勘查技术应用较为广泛, 具有较为理想的勘查效果, 可以将工程地质中的破碎带、基地构造、断裂带等情况准确反映出来, 作出相应的工程地质填图。
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1.4 反射波勘查技术
反射波勘查技术的原理是不同类型价值对于波的反射也会存在差异, 当向地下介质发送反射波时, 由于介质的变化, 反射波振幅也会出现改变, 特别是遇到阻抗较大的介质时, 振幅会出现大幅度的降低。在工程建设中, 运用反射波勘查技术, 可以根据现有的不同材料反射波信息, 将其与工程地质实际勘查中反射波数据进行对比, 来确定工程地质的具体情况。
1.5 地震勘查技术
地震勘探技术主要有折射波法、反射波法两种, 在这两种方法中, 其依据的原理是对折射波、发射波形成的时间场在侧线方向上的时空分布规律进行观察, 来判定折射面、反射面的岩土性质以及所处的深度等情况, 得到勘查结果。在此种勘探技术中, 地下不同介质本身在弹性、密度方面是有所不同的, 对于地震波的折射、反射作用也有所差异, 根据所测得的折射波、反射波信息, 可以较为准确的判定地下岩层形态与性质[3]。
相较于其他物探技术而言, 地震勘查技术具有较为明显的优势, 操作简单、精确度高, 可进行数十千米深度下的探测, 但也存在一定不足, 比如成本较高、勘查结果解释单一等。但随着科学技术的发展, 地震勘查技术也得到长足进步, 分辨率越来越高, 地下构造相关研究更加精密, 可以提高对地质性质判断的详细程度与准确性, 为工程建设提供可靠依据。
1.6 重力勘查技术
重力勘查技术的原理是根据地壳岩体、矿体在密度上的差异性, 通过对地表变化情况的观察, 来完成工程建设工作, 其依据的是牛顿万有引力定律, 具有精确度高、干扰程度小等优点。在重力勘查技术的实际运用中, 需要对勘探地质体与周边岩体密度差异情况有充分了解, 通过相应仪器运用, 来明确重力异常情况, 准确判定工程建设结果。重力勘查技术在当前工程建设中也有着广泛应用, 勘查效果显著, 可以对地下矿体性质、地质构造等进行准确的判断, 工程建设结果较为准确可靠。
2 综合物探技术在工程建设中的应用
综合物探技术的基本原理是通过对地层表面施加外部作用, 使其产生振动信号, 信号在地层中的传播过程会产生一些面波和体波信号, 其中, 面波信号包括Love波、Raylegh波, 体波则包括横波和纵波。
由于地层中介质并不是完全一致的, 介质存在不均匀情况, 在这种情况下, 信号传播过程中, 会出现面波信号频散的情况, 其频散规律体现为: (1) 层厚对VR (面波速度) -f (频率) 的影响, 在厚度发生变化时, 根据厚度变化情况, 频散曲线拐点位置会移向低频方向; (2) 层速对VR-f的影响, 在频率出现变化时, 根据勘探深度变化情况, VR会趋近于深度层的层速[4]。
同理, 由于地层介质中波的传播速度不一致, 在一些特定地层中, 体波信号会出现折射或反射情况, 其中, 如果传播过程中上覆层波速小于下伏层, 体波信号会出现明显折射;如果上覆层的波阻抗小于下伏层, 体波信号会出现明显反射。其中, 在折射波中, 又有初至折射波和对比折射波之分, 前者跟踪的只是初至区某个界面产生的折射波, 辨认较为简单;后者追踪的是初至区和续至区折射波, 在实际应用中, 需要将两者准确区分开来。折射波存在一些不适用的工程地质, 比如薄层、地质速度逆转层等。
结语
综上所述, 在近些年来, 物探技术发展迅猛, 在工程建设中发挥着越来越加重要的作用, 在多种物探技术中, 其依据的原理有所差异, 主要有重力、电磁、地震波等等, 掌握不同物探技术的具体特点, 根据工程建设需求的差异, 选择合适的物探技术并将其正确运用, 对提高工程建设质量有着重要帮助。
参考文献：
[1]刘文伍,田庆福,余森林.综合物探技术在地铁路基病害探测中的应用[J].城市勘测,2018(01):168-171.
[2]解哲,徐跃奎.综合物探技术在矿山地质勘探中的应用[J].内蒙古煤炭经济,2018(01):29+83.
论文作者:刘明
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第7期
论文发表时间:2018/7/20
标签：物探论文; 技术论文; 工程建设论文; 反射论文; 情况论文; 介质论文; 电阻率论文; 《建筑学研究前沿》2018年第7期论文;