新型物探儀器在高職院校水文與工程地質(zhì)專業(yè)野外綜合實(shí)習(xí)中的應(yīng)用研究

鄒立 閆勝

摘 要：野外地質(zhì)實(shí)習(xí)是高職院校水文與工程地質(zhì)專業(yè)重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，在高職院校地質(zhì)類相關(guān)專業(yè)的教學(xué)中愈發(fā)受到重視。目前新型的物探設(shè)備及技術(shù)，對(duì)于地下隱伏構(gòu)造、隱伏目標(biāo)地質(zhì)體、水文地質(zhì)條件等探測(cè)，可視化程度高，探測(cè)結(jié)果可靠，很適合做為水文與工程地質(zhì)專業(yè)綜合地質(zhì)實(shí)習(xí)的輔助勘探手段。文章以電法勘探、地震勘探、地質(zhì)雷達(dá)勘探等物探技術(shù)的應(yīng)用分析為基礎(chǔ)，探討研究物探技術(shù)在地質(zhì)綜合實(shí)習(xí)中的應(yīng)用，旨在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)地質(zhì)知識(shí)的興趣、提高學(xué)生的動(dòng)手能力，同時(shí)提高高等職業(yè)教育學(xué)生地質(zhì)綜合實(shí)習(xí)的實(shí)踐效果和不斷提升水文與工程地質(zhì)專業(yè)高職學(xué)生的綜合素質(zhì)。

關(guān)鍵詞：物探技術(shù)；地質(zhì)綜合實(shí)習(xí)；應(yīng)用研究

中圖分類號(hào)：P631 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）12-0162-02

Abstract： Field geological practice is an important practical teaching link of hydrology and engineering geology in vocational colleges， and has been paid more and more attention to in the teaching of geological related majors in vocational colleges. At present， the new geophysical exploration equipment and technology have high degree of visualization and reliable results for the detection of underground concealed structures， hidden target geological bodies， hydrogeological conditions， etc. It is very suitable for the auxiliary exploration means of comprehensive geological practice of hydrology and engineering geology. Based on the application and analysis of geophysical exploration techniques such as electrical exploration， seismic exploration and geological radar exploration， this paper discusses the application of geophysical exploration technology in geological comprehensive practice. The purpose of this paper is to stimulate the students' interest in geological knowledge and improve their practical ability， at the same time， to improve the practical effect of comprehensive geological practice of students in higher vocational education and to continuously improve the comprehensive quality of students majoring in hydrology and engineering geology.

Keywords： geophysical exploration technology； geological comprehensive practice； applied research

1 概述

野外綜合實(shí)習(xí)是課堂教學(xué)知識(shí)的補(bǔ)充及深化，是地質(zhì)專業(yè)學(xué)生不可或缺的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)。在近幾年的高職水文與工程地質(zhì)專業(yè)地質(zhì)野外實(shí)習(xí)教學(xué)中，不斷改革實(shí)習(xí)教學(xué)的方法和手段，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)分析、解決各類地質(zhì)問(wèn)題，增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。雖然教學(xué)方法和手段有較大的改進(jìn)，但所采用的教學(xué)設(shè)備沒(méi)有大的改變，依舊為羅盤、地質(zhì)錘等傳統(tǒng)工具，對(duì)各種新型物探儀器在水文與工程地質(zhì)專業(yè)野外實(shí)習(xí)中的應(yīng)用相對(duì)較少。通過(guò)地質(zhì)綜合實(shí)習(xí)教學(xué)工作的分析，引入各種物探設(shè)備完善實(shí)習(xí)教學(xué)環(huán)節(jié)，更好地幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)區(qū)域地層、地質(zhì)構(gòu)造和水文地質(zhì)條件。對(duì)研究實(shí)習(xí)區(qū)域地層分布統(tǒng)計(jì)、地質(zhì)構(gòu)造調(diào)查、水文地質(zhì)條件，相比以往只能通過(guò)觀察露頭情況進(jìn)行推測(cè)、預(yù)測(cè)，采用物探技術(shù)豐富了地質(zhì)實(shí)習(xí)的內(nèi)涵，同時(shí)對(duì)推測(cè)、預(yù)測(cè)情況進(jìn)行了復(fù)核確認(rèn)。

2 物探方法應(yīng)用的條件和原則

地球物理勘探方法的應(yīng)用是以目標(biāo)體與其周圍介質(zhì)物理性質(zhì)的差異為前提，這些差異有導(dǎo)電性、彈性、磁性、密度、導(dǎo)熱性、放射性等，工作中必須選擇正確的方法與儀器進(jìn)行勘查。當(dāng)應(yīng)用物探方法來(lái)解決各種地質(zhì)問(wèn)題時(shí)，它必須具有一定的條件，才能取得滿意的效果。這些條件主要為以下三個(gè)方面：一是勘探目標(biāo)與周圍介質(zhì)之間必須有較明顯的物性差異；二是勘探目標(biāo)必須具有一定規(guī)模，可以產(chǎn)生能夠觀測(cè)的異常場(chǎng)；三是各種干擾因素的影響必須足夠小，或者具有不同的物征，與有效異常場(chǎng)能夠區(qū)分。針對(duì)開(kāi)展物探工作的條件，為了取得較好的效果，則必須明確物探工作應(yīng)用的原則。物探裝置的布置必須遵循由點(diǎn)到面、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的原則。對(duì)同一地質(zhì)問(wèn)題適用的方法綜合分析，在經(jīng)濟(jì)合理范圍內(nèi)，應(yīng)盡可能多的利用數(shù)種物探方法來(lái)獲取多組異常參數(shù)，以便得到確切的地質(zhì)結(jié)果。物探方法之間優(yōu)化組合，合理地選用有效的物探方法進(jìn)行組合，以達(dá)到保證勘探效果、 提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。

3 地球物理勘探新技術(shù)在地質(zhì)綜合實(shí)習(xí)的應(yīng)用

3.1 高密度電法勘探

電法勘探是一種重要的物探方法，它主要是以巖土介質(zhì)的導(dǎo)電性差異為基礎(chǔ)，通過(guò)一組電極裝置對(duì)平面方向以及縱深方向的地質(zhì)條件進(jìn)行分析探究，能根據(jù)地下不同區(qū)域的電性差異來(lái)探查地質(zhì)問(wèn)題的一種技術(shù)方法。應(yīng)用較為廣泛的是采用高密度電法勘探系統(tǒng)和電測(cè)深勘探系統(tǒng)來(lái)對(duì)地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行勘探觀察。該項(xiàng)技術(shù)對(duì)實(shí)習(xí)區(qū)內(nèi)溶洞地質(zhì)、山體滑坡災(zāi)害、礦產(chǎn)采空區(qū)、地表塌陷區(qū)以及水利工程滲漏等地質(zhì)條件具有較好的勘察效果。如采用電法勘探技術(shù)對(duì)實(shí)習(xí)區(qū)的山體崩塌災(zāi)害進(jìn)行勘測(cè)，可在電測(cè)深曲線和電剖面曲線上顯示地下視電阻變化，對(duì)山體地下介質(zhì)的電性變化情況進(jìn)行分層分析，再通過(guò)測(cè)線的剖面圖進(jìn)行分析研究，能夠獲得探測(cè)深度范圍內(nèi)的地質(zhì)特征。

3.2 淺層地震勘探

地震勘探在地質(zhì)實(shí)習(xí)中應(yīng)用主要為淺層地震勘探，利用人工激發(fā)的地震波在巖土介質(zhì)中傳播，探測(cè)地層和構(gòu)造的分布、淺部地質(zhì)問(wèn)題，或測(cè)定巖土的力學(xué)參數(shù)特征。為了收集到所需要的地震波信息，可選用不同的震源。常用的震源有：錘擊激發(fā)、炸藥激發(fā)、地震槍激發(fā)、電火花激發(fā)等，在地質(zhì)實(shí)習(xí)中激發(fā)地震波一般可采用落錘法或者敲擊法。在實(shí)際勘探中，為突出有效波，壓制干擾波以得到高質(zhì)量的地震記錄，除正確選用震源、儀器和合理布置觀測(cè)系統(tǒng)外，其它采集條件和參數(shù)的選擇也非常重要。特別在選擇探測(cè)的場(chǎng)地時(shí)，應(yīng)避免場(chǎng)地周邊出現(xiàn)較大的障礙物，比如建筑柱、墻、排水溝等等，以保證探測(cè)結(jié)果的可靠準(zhǔn)確。對(duì)于地質(zhì)綜合實(shí)習(xí)，該方法可在實(shí)習(xí)的以下工作中得到應(yīng)用，如地層標(biāo)準(zhǔn)層的確定和追蹤、斷層的識(shí)別、不整合面確定，并可構(gòu)制深度剖面圖、地震構(gòu)造圖等進(jìn)行進(jìn)一步解釋分析。

3.3 地震波層析勘探

地震波層析成像勘探技術(shù)又稱為地震CT。地震 CT 成像技術(shù)可提供出清晰的圖像，具有較高的分辨率，能夠顯示出地質(zhì)中的構(gòu)造特征和巖性的變化情況，更全面細(xì)致的對(duì)巖體進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)。其工作原理就是將一個(gè)鉆孔作為發(fā)射孔，不斷傳輸高頻地震波，將另外鉆孔作為接受孔，采用一發(fā)多收的扇形穿透，經(jīng)過(guò)多點(diǎn)激發(fā)將在被測(cè)區(qū)域形成致密的射線交叉網(wǎng)絡(luò)。然后對(duì)接收點(diǎn)和發(fā)射點(diǎn)的頻率、波幅及波速進(jìn)行有關(guān)計(jì)算分析，通過(guò)波速映像對(duì)巖斷裂帶位置、溶發(fā)育情況，以及巖土分層界面等進(jìn)行科學(xué)合理地推斷、解釋。在地質(zhì)綜合實(shí)習(xí)中，可利用實(shí)習(xí)區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有工程鉆孔、平硐等，通過(guò)此種物探方法進(jìn)行地質(zhì)條件探測(cè)，勘探的精度較高。較為適用于查明土洞、溶洞、斷裂等在垂直和水平方向的分布情況。

3.4 地質(zhì)雷達(dá)勘探

地質(zhì)雷達(dá)是一種現(xiàn)代無(wú)損物探儀器，利用高頻電磁波束在地下電性界面上反射從而達(dá)到探測(cè)有關(guān)地質(zhì)對(duì)象，有著極其廣泛的實(shí)際應(yīng)用，特別是在巖土工程的勘察和在工程質(zhì)量檢測(cè)領(lǐng)域有著不可或缺的價(jià)值。在地質(zhì)實(shí)習(xí)中，可以對(duì)淺層地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)地質(zhì)填圖，對(duì)淺層埋藏物進(jìn)行無(wú)損探測(cè)，測(cè)算地下空洞大小、地下不明物體的大小，對(duì)斷層破碎帶、裂隙帶、富水帶、巖溶洞穴等不良地質(zhì)災(zāi)害有明顯分辨能力。地質(zhì)雷達(dá)測(cè)量方式、測(cè)線布置及系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置直接影響著野外數(shù)據(jù)采集的質(zhì)量，必須根據(jù)實(shí)習(xí)區(qū)域內(nèi)相關(guān)地形環(huán)境條件以及探測(cè)目標(biāo)物的大致走向、規(guī)模、性質(zhì)等情況綜合分析，做出合理安排，保證所測(cè)地質(zhì)雷達(dá)圖像資料的真實(shí)準(zhǔn)確，利用地質(zhì)雷達(dá)成果對(duì)實(shí)習(xí)區(qū)域地質(zhì)情況的分析和解釋，進(jìn)而幫助學(xué)生深刻理解地質(zhì)現(xiàn)象，提高野外實(shí)習(xí)教學(xué)質(zhì)量。

4 結(jié)束語(yǔ)

物探技術(shù)應(yīng)用于野外綜合實(shí)習(xí)中有助于野外現(xiàn)場(chǎng)確定地層界限、巖性變化位置、各種斷層構(gòu)造點(diǎn)、礦化帶、地下水條件以及其它有意義的部位，并可利用計(jì)算機(jī)輔助處理勘探數(shù)據(jù)，通過(guò)野外觀測(cè)路線的調(diào)查，對(duì)地質(zhì)、地形地貌等進(jìn)行綜合分析和解釋，對(duì)整個(gè)實(shí)習(xí)區(qū)域進(jìn)行全面詳細(xì)地質(zhì)勘察。地質(zhì)專業(yè)學(xué)生借助物探新技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)制圖，使地質(zhì)勘察更為有效。綜上所述，物探新技術(shù)的應(yīng)用，淡化了地質(zhì)綜合實(shí)習(xí)中各工作階段界線，物探方法在高職院校地質(zhì)綜合實(shí)習(xí)中的應(yīng)用質(zhì)量直接影響到地質(zhì)實(shí)習(xí)教學(xué)的整體效果。

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