淺談工程物探技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用及前景

王秀麗 趙振軍 張敬東

（1、河南省煤田地質(zhì)局物探測量隊，河南 鄭州 450000；2、河南省煤田地質(zhì)局一隊，河南 新鄭 451100）

在現(xiàn)有地質(zhì)資料的基礎(chǔ)之上，利用專業(yè)的設(shè)備和儀器對特定工程的地球物理場的分布和變化特征進(jìn)行觀測，然后對觀測的數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)的分析和計算，從而對觀測地點的巖土相關(guān)的情況以及資源分布情況進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)測，從而有效的解決存在的地質(zhì)問題。

1 工程物探技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用

1.1 工程物探技術(shù)在巖土工程檢測中的應(yīng)用

地基加固的效果評價、大壩或者路基的密實度以及基樁質(zhì)量檢測都是工程技術(shù)在巖土工程檢測方面的主要的體現(xiàn)。工程物探技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用主要有下幾個技術(shù)：瞬態(tài)面波法、地質(zhì)雷達(dá)等。將施工之前和施工之后的原位測試試驗值和彈性波速度進(jìn)行對比和分析。除此之外，工程物探技術(shù)可以利用電磁波傳遞速度的差異檢查大壩以及其它的建筑中是否存在裂縫，對裂縫的相關(guān)情況進(jìn)行詳細(xì)的掌握，評估裂縫對工程是否存在危害，以及危害的等級，從而及時的采取相應(yīng)的措施，最終保證工程的安全，防止事故的發(fā)生。

在工程建設(shè)質(zhì)量控制當(dāng)中，工程物探技術(shù)同樣也發(fā)揮著巨大的作用，其中常見的作用就是對樁基實現(xiàn)無損檢測，比較常見的檢測方法主要有兩種：一種是動力試樁法，另一種是聲波測樁法。通過彈性波不同的傳遞速度來對混凝土的質(zhì)量進(jìn)行判斷和檢測。這種檢測方法工藝簡單，檢測效率高且成本較低，比較適合大面積檢測，支持隨機抽樣，因此獲得了廣泛的應(yīng)用。

1.2 工程物探技術(shù)在巖土工程勘察中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的巖土工程勘察大多使用鉆探的手段，這種方法往往以點帶面，因而獲得的地質(zhì)界面是斷斷續(xù)續(xù)的，因此準(zhǔn)確性不是很高，而工程物探技術(shù)獲得的地質(zhì)界面是十分連續(xù)的，因此不容易出現(xiàn)漏洞，獲得的結(jié)果更加的精確。對于傳統(tǒng)的勘探手段來說很多難以解決的問題都可以通過工程物探技術(shù)來完成，如地下的不明物體、斷層等。工程物探技術(shù)比傳統(tǒng)的鉆探技術(shù)在使用場地以及實用條件方面要求更加的寬松，因而使用限制相對要少的多，具有效率高、成本低以及較高的精度等一系列的優(yōu)點。在利用傳統(tǒng)勘探技術(shù)的時候，可以同時使用工程物探技術(shù)，二者相互補充，從而將勘探效果發(fā)揮到最佳的限度，在競爭激烈的勘探市場中占據(jù)優(yōu)勢。彈性波技術(shù)利用彈性波在介質(zhì)中的傳遞來對物體的界面進(jìn)行判斷，當(dāng)?shù)叵麓嬖诤艽蟮牟町惖臅r候，就會通過彈性波上表達(dá)出來，因此被廣泛應(yīng)用于巖土工程勘察工作當(dāng)中。以地質(zhì)雷達(dá)和高密度電法為主要代表的電磁波技術(shù)和電法技術(shù)在工程物探工作中的使用也是十分廣泛的。

2 工程物探技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用前景

工程物探技術(shù)具有自身的一些優(yōu)勢，在不需要對勘測對象進(jìn)行損壞的前提下就能夠快速的取得精確的觀測結(jié)果，且具有效率高、成本低的優(yōu)點，因而具有十分廣闊的使用前景。隨著計算機科學(xué)技術(shù)的不斷的發(fā)展，這進(jìn)一步增強了工程物探技術(shù)的探測精度、探測范圍，使其使用前景得到更進(jìn)一步的擴展，在很多領(lǐng)域都獲得了廣泛的關(guān)注。筆者對幾種常見的工程物探技術(shù)進(jìn)行了簡單的探析：

2.1 地震波層析成像技術(shù)

地震波層析成像技術(shù)使用淺層地震儀作為主要的儀器，因此淺層地震儀相關(guān)的優(yōu)點都能夠在這個技術(shù)中得到充分的體現(xiàn)。地震波層析成像技術(shù)能給排除地表障礙物以及風(fēng)化層帶來的影響，從而通過地質(zhì)鉆探來進(jìn)行剖面測試。地震波層析成像技術(shù)剖面測試主要受到電纜和井深的制約，電纜長度和井深越大，地震波層析成像技術(shù)剖面的深度就越大。地震波層析成像技術(shù)具有成圖效果好、簡單直觀，能給直接利用，因此在工程地質(zhì)中受到廣泛的重視和推廣。

2.2 隧道地震勘探（TSP）方法

該方法與其它超前地質(zhì)預(yù)報的設(shè)備相比，最大優(yōu)點是：探測距離遠(yuǎn)，分辨率高，抗干擾能力強，影響施工很少。TSP超前地質(zhì)探測作為一種新型的工程地球物理探測方法，采用深度偏移成像方法，提高了解釋精度和預(yù)報的準(zhǔn)確性。因此，該方法具有很好的應(yīng)用前景。

但是TSP在實際工作中也存在較多問題，最主要的問題就是不良地質(zhì)條件的判斷缺乏明確的指標(biāo)，更多依賴于經(jīng)驗，特別是地質(zhì)專家的經(jīng)驗。其次，對于與隧道走向近乎平行的斷裂帶、飽水帶，以及幾何形狀為圓柱體或圓錐體的溶洞等等，尚無法探測識別，這也將是下一步的研究工作重點。另外，TSP探測所能解決的問題，與施工單位直接需要解決的問題(圍巖級別和塌方可能性評價)有一定的差距。為了解決這個問題，技術(shù)人員還要補充學(xué)習(xí)一些地質(zhì)力學(xué)知識，最好輔以跟蹤地質(zhì)工作。要提高超前地質(zhì)預(yù)報的精度，除了提高解譯水平外，最好是應(yīng)用兩種或兩種以上的長期預(yù)報方法進(jìn)行相互印證，從而盡量使多解變?yōu)閱谓狻?/p>

2.3 地質(zhì)雷達(dá)

雖然地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)有著較為廣闊的應(yīng)用前景，但也存在一些局限性，主要體現(xiàn)在兩個方面。一是探測深度方面，由于地質(zhì)雷達(dá)發(fā)射的電磁波頻率越高，電磁波在地下介質(zhì)中衰減越厲害，探測距離越小，同時分辨率越低。因此在不增加地質(zhì)雷達(dá)體積和重量的情況下，如何提高其發(fā)射功率和分辨率還有待于研究。二是地質(zhì)雷達(dá)受地面金屬體、電線等干擾較大，因此如何避免或較好地壓制這些干擾，較為真實地反映地下情況，也是一個值得研究的課題。地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)作為一種物探手段，同樣存在多解性和目標(biāo)體方向不確定性的缺陷。因此，要把地下介質(zhì)的電性轉(zhuǎn)化為地質(zhì)情況，必須把地質(zhì)、鉆探、探地雷達(dá)這三個方面資料有機地結(jié)合起來，建立測區(qū)的地質(zhì)-地球物理模型，才能獲得正確的地下地質(zhì)模式。

3 結(jié)語

由于各種物探方法的應(yīng)用都依據(jù)一定的物理前提，且地質(zhì)、地球物理條件和邊界特征對測試成果具有較大的影響，使得這些方法技術(shù)存在著一定的條件性和局限性，加之大中型重點工程大多具有比較復(fù)雜的地質(zhì)和工程問題，所以采用單一的物探方法一般難以查明或解決有關(guān)地質(zhì)和工程問題，此時應(yīng)根據(jù)被探測的目的層或目的物的埋深、規(guī)模及其與周邊介質(zhì)的物性差異，合理地選擇一種或幾種有效的工程物探方法，以提高物探成果的地質(zhì)解釋精度和成果分析質(zhì)量；另外，正式開展工程物探工作之前，應(yīng)認(rèn)真做好前期試驗工作，認(rèn)真做好對比研究，選擇最佳的采集方案和最佳的采集裝置，這是保證勘探成果質(zhì)量的前提條件；同時，工程物探成果應(yīng)該通過與鉆探、原位測試、試驗成果進(jìn)行對比、驗證，并建立相對應(yīng)的經(jīng)驗關(guān)系，從而建立起一系列定量分析、判斷標(biāo)準(zhǔn)，使工程物探技術(shù)和成果更好地應(yīng)用于巖土工程。

[1]王振東.淺層地質(zhì)勘探應(yīng)用技術(shù)[M].北京：地質(zhì)出版社,1994.

[2]陳新球，彭緒洲.特殊條件下的物探檢測及其應(yīng)用效果[J].地球物理學(xué)進(jìn)展.2004，19(4).

[3]楊玉春，劉康和.試析綜合物探的意義和作用[J].西部探礦工程.2005，17(11).