浅述物探在工程勘察及检测中的应用

[摘要]本文首先介绍了做好物探工作应遵循的原则，然后论述了物探在工程勘察及检测中的应用。

[关键字]物探 工程勘察 检测

[中图分类号] K826.16 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-4-156-1

1 物探工作的原则

1.1 设计人员应有较宽的知识面

物探工作方案大部分是由物探人员设计的，这就要求物探人员在熟悉工程区地质背景的基础上，对具体的工程任务要做仔细的分析，如工期的要求、所具有的物性差异、精度的要求、工程区的地形地貌物质特征、工程的要求等，此外，除了对每一种物探方法的基本原理、应用的物理前提、工作方法技术、费用等有所了解以外，还要掌握足够的工程地质学、水文地质学、岩石力学、基础工程学、土力学等相关的知识。

1.2 针对具体的任务，合理选择物探方法

现在工程勘察中工程物探的任务各种各样，应对各种任务应仔细地分析选择较为有效的方法及方法技术。

1.3 进行合理的工作布置

工作布置中主要是要确定测线及测点。总的原则应是在工程地质或岩土专业配合下，在满足工程精度要求的前提下，尽可能的少布测线及测点，以达到减少工作量， 节约经费的目的。工作的精度主要表现为水平及垂直的分辨率、探测深度这三个方面。

2 物探在工程勘察及检测中的应用

2.1 直流电法

直流电法是以岩层电学性质的不同为基础，通过观测电场变化规律来解决地质问题的一种勘探方法。不同岩性由于成分和结构不同而具导电性的差异。直流电法的原理就是根据导电性差异来了解岩层分布和地质构造形态的方法。直流电法常用的电测深法和电剖面法两种，电测深是探测沿垂向深度变化的地质信息；电剖面是了解沿横向电性变化情况。

电法在漳泉铁路岩顶隧道探查进口坍塌和出口滑坡应用，坍塌距进口200m处，掌子面涌入大量砂质粘土，工程无法施工，为了尽快查明坍塌原因及位置，电法在地面坍塌坑边缘布置“井”字型四条测线。图1为3线电法综合剖面图，图中电剖面曲线在4号点出现高阻异常，6号点出现低阻异常，等视电阻率断面图在4号点底部反映高阻隆起异常，二侧有相应的直立条带状异常反映，解释高阻隆起为花岗岩侵入体，二侧等值线直立密集带为风化接触带，上部低阻为火山岩风化带。根据电法解释结果，坍塌原因为上部风化层与地下水作用后，顺花岗岩侵入接触带向隧道内坍塌。剖面曲线中6号点低阻异常明显，解释为主要风化薄弱带。根据电法解释成果，在4号点布钻验证，结果24m见花岗顶界面，与电法解释深度22m仅差2m，坍塌治理方案在6号点采用钻孔注浆堵漏达到预期效果。

2.2 瞬变电磁法

瞬变电磁法是利用不接地回线源向地下发送脉冲电磁场（一次场），在一次脉冲电磁场的间断期间，利用线圈观测二次涡流场的方法。瞬变电磁法应用广泛，在接地条件差和高阻围岩中区分低阻目标物，利用多测道剖面曲线识别覆盖层下是否赋存低阻异常体。

在红层低阻覆盖地区找水是物探方法的难题，应用瞬变电磁法在沙县红层下找水取得较好效果，图3为瞬变电磁电阻率拟断面，图中5号点浅部反映一近似直立的高阻闭合圈，随探测深度增大，电阻率呈半封闭直立异常，逐渐向6号7号点位移，电阻率值也随深度增加而降低，最大值从上部1000下降到4，此异常特征解释为一条向东倾斜的高阻矽化石英岩脉，浅部不含水，随深度的增大，含水性增加，电阻率不断降低，是一条富含水的导水岩脉。结果在6号与7号之间布置钻孔，分别在157—161m和217—223m见矽化石英岩脉，节理裂隙发育，终孔深度250m，24h水量达718m3。

2.3 地震波法

地震勘探是研究由人工激发的地震弹性波在岩土介质中的传播规律，以探测地层和构造的分布形态。地震勘探正是利用地下介质传播条件变化特征来查明地质问题。根据所采集的地震波在介质中的传播速度与振幅、波形特征等来划分介质的物性、岩性及结构等。

（1）反射波法。反射波法是利用反射波沿测线的反射时距曲线来确定反射界面面深度与构造形态。反射波法在龙岩石灰岩地区，探测灰岩基岩面上覆盖层厚度，图4为反射波形剖面图，图中可直观地看出各道反射波同相轴，时间在130—150ms之间有一条呈波浪起伏的反射界面线，解释界面跳动为不平整灰岩顶界面，时间记录计算，上覆盖层为30—34m，地震成果为石灰岩开采设计提供地质依据。

（2）面波法。面波（瑞利波）法是一种新兴的岩土原位测试勘探方法，利用面波的频散特性和传播速度与岩土物理力学性质的相关关系，来解决工程地质问题。应用面波勘探技术在高等级公路质量检测，图5为国道205沙县至三明段2号点频散曲线，图中曲线形态呈近似斜线，其中反映深度在21.8cm和36cm二处出现跳动异常，分层解释21.8cm处为水泥路面层底界厚度，36cm处为稳定层底界深度，提供成果经钻探验证，水泥路面层底界厚度22.3cm，与物探解释相差0.5cm，平均相对误差2.26%，精度符合公路等级检测要求。

2.4 电磁波法

电磁波（CT）探测方法是在两个钻孔之间进行，一个孔发射电磁波，另一个孔接收电磁波，通过探测孔间地层对发射电磁波的吸收程度，来推断解释两孔间的地质及构造情况。

电磁波（CT）探测技术在省道三郊线石马岬隧道工程勘察中，对两个钻孔间基岩风化程度及构造破碎裂隙等探查。图6是2—1与2号孔的剖面CT处理结果，图中清晰地反映高吸收与弱吸收带，剖面中高吸收带主要分布在浅部靠2—1号孔和2 号孔底部一带，中部无高吸收异常，表明岩性完整，无破碎裂隙存在。2—1号孔上部高吸收异常区规模较大，表明上部风化强烈，随深度加深，吸收减弱，反映基岩完整。2号孔深部80—100m间有一明显高吸收异常带，并向西倾斜，解释为裂隙发育带。钻孔资料证实，2—1号孔上部异常对应3—28m为强风化带，2号孔底部有水蚀裂隙条带，岩芯破碎，与电磁波解释成果基本吻合。

3 小结

综合物探采用多种手段，可根据不同地质结构和地质目的，选择适用有效的物探方法。本文通过对各种方法原理与应用实例，分析工程勘察地质特征，选择所采用的方法及异常反映形态，并进行解释，从而达到解决问题的效果，充分体现出综合物探在工程勘察中具有广泛应用前景和较好的经济及社会效益。

参考文献

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[2]S L55-93，中小型水利水电工程地质勘察规范[S].

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[4]中国水利电力物探科技信息网.工程物探手册[M].北京：中国水利水电出版社，2011.

[5]雷宛，肖宏跃，邓一谦.工程与环境物探教程[M].北京：地质出版社，2006.