綜合物探在地質(zhì)工程監(jiān)控中的應(yīng)用研究

姚敏

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)生活質(zhì)量的要求逐漸提高，諸多產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和要求也在不斷提高，如今為了滿足地質(zhì)工程監(jiān)控需要，解決傳統(tǒng)物探方法的局限問題，綜合物探技術(shù)被應(yīng)用到地質(zhì)工程監(jiān)控中。本文闡述了綜合物探的作用，進(jìn)一步對(duì)綜合物探在地質(zhì)工程監(jiān)控中的應(yīng)用進(jìn)行分析及論述，以期推動(dòng)該技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。

綜合物探;地質(zhì)工程;監(jiān)控

在地質(zhì)工程的監(jiān)控技術(shù)中傳統(tǒng)方法和技術(shù)已難以滿足當(dāng)下社會(huì)發(fā)展的需要，傳統(tǒng)的監(jiān)控方法相對(duì)綜合物探監(jiān)控結(jié)果準(zhǔn)確度較差。天氣和氣候很容易影響到傳統(tǒng)方法下的地質(zhì)監(jiān)控工程，從而導(dǎo)致監(jiān)控結(jié)果出現(xiàn)偏差。綜合物探技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)采集數(shù)據(jù)的自動(dòng)化，這不僅提高了地質(zhì)工程監(jiān)控的準(zhǔn)確度，更減少了對(duì)人工、資源的消耗，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控效率的高效提升，此外由于其高精度的特性還可適用于地質(zhì)情況相對(duì)復(fù)雜的工程監(jiān)控中。

地質(zhì)工程監(jiān)控中的綜合物探以應(yīng)用電磁學(xué)性質(zhì)、電性差異即電法勘探機(jī)理為工作原理，以傳統(tǒng)物探方法為基石來對(duì)電磁場(chǎng)、天然電場(chǎng)、人工電場(chǎng)等在地質(zhì)工程中的分布規(guī)律進(jìn)行調(diào)查并進(jìn)行科學(xué)的分析，從而根據(jù)調(diào)查、科學(xué)分析得到的結(jié)論對(duì)地質(zhì)工程進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)采用電極對(duì)監(jiān)控進(jìn)行設(shè)立，以此避免出現(xiàn)因?yàn)楸O(jiān)控設(shè)備的布置而帶來的不良影響。

探地雷達(dá)的原理，通過發(fā)射天線對(duì)目標(biāo)發(fā)射高頻脈沖電磁波，電磁波被目標(biāo)反射回來被接收天線接收，通過接收天線接收到的目的反射電磁波對(duì)目標(biāo)的空間位置和其具體的分布情況進(jìn)行分析，這是一種非破壞性的物探方法。該方法是通過目標(biāo)體和周圍介質(zhì)間的電性差異導(dǎo)致的電磁波反射后體現(xiàn)出來的差異來得到目標(biāo)的內(nèi)部構(gòu)造情況和具體存在問題。

對(duì)地下介質(zhì)中的自然電位的分布研究、調(diào)查、監(jiān)測(cè)通常采用自然電場(chǎng)法，該方法較為常見，因?yàn)樽匀浑妶?chǎng)法需要的設(shè)備較為輕巧，同時(shí)工作效率也更高，無(wú)需人工源。例如使用電位觀測(cè)儀進(jìn)行觀測(cè)，從而得到線上電位異常的分布情況和變化規(guī)律，從而達(dá)到對(duì)地質(zhì)的監(jiān)控，在使用電位觀測(cè)儀時(shí)還應(yīng)該在測(cè)量過程中使用不極化的電極來進(jìn)行電位測(cè)量。在地質(zhì)工程的監(jiān)控中該方法可以檢測(cè)諸多隱患。例如當(dāng)?shù)虊未嬖谝欢ǖ碾[患時(shí)，因?yàn)樗芤簩?duì)巖土空隙、裂隙的影響、滲透、流動(dòng)，最終都會(huì)導(dǎo)致大地表面的電位異常從而被電位觀測(cè)儀觀測(cè)到，使得隱患可以提前發(fā)現(xiàn)，提出解決方案并實(shí)施來杜絕不良事件的產(chǎn)生。

天然源面波又被稱為微動(dòng)法，其本質(zhì)是一種沒有特點(diǎn)定的振動(dòng)源的較為微弱的震動(dòng)。天然源面波由兩種波：體波和面波組成，其震動(dòng)性質(zhì)較為復(fù)雜。在信號(hào)能量的占比中，體波至少占據(jù)了信號(hào)能量地70%。地表介質(zhì)和微動(dòng)中的面波信息有很強(qiáng)的相關(guān)性，所以從微動(dòng)中的面波信息中的瑞雷波信息進(jìn)行提取可以快速得到地下結(jié)構(gòu)信息。同時(shí)面波的頻散特性導(dǎo)致了微動(dòng)的信號(hào)的振幅和頻率都會(huì)隨著時(shí)間和空間的變化而發(fā)生變化，但在符合要求的情況下還是可以滿足信息統(tǒng)計(jì)中的準(zhǔn)確性、可靠性和穩(wěn)定性的要求。在具體的應(yīng)用上可以使用平穩(wěn)隨機(jī)過程來進(jìn)行闡釋，從而對(duì)該方法的有效性進(jìn)行保障。

高密度電法以介質(zhì)的電性差異為機(jī)理，在人工源施加電場(chǎng)的情況下，根據(jù)地下傳導(dǎo)電流的變化狀況進(jìn)行研究，得到地下不同電性差異的地層巖性格架和地質(zhì)構(gòu)造分布概況?？碧竭^程特點(diǎn)在于一次陣列布極來完成，具備縱、橫兩方向高分辨率的二維勘探過程。在地質(zhì)監(jiān)控中，該方法可以對(duì)地下某個(gè)水平方向上的某一深度的巖土體的電性變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)、反映，又能提供在縱向的延伸方向上地層巖的典型變化狀況。具備準(zhǔn)確度高、數(shù)據(jù)較為完整的優(yōu)點(diǎn)。該方法在地質(zhì)工程監(jiān)控、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防、地質(zhì)工程勘察、都有廣泛的應(yīng)用，解決了諸多地質(zhì)工程中遇到的實(shí)際困難。

綜合物探在地質(zhì)工程監(jiān)控中的數(shù)據(jù)處理流程：首先要對(duì)工程的地面進(jìn)行電極排列，并使電場(chǎng)發(fā)生變化從而產(chǎn)生磁場(chǎng)，在對(duì)電源進(jìn)行循環(huán)往復(fù)的開啟和關(guān)閉使得磁場(chǎng)變化，最后使用物探設(shè)備對(duì)電場(chǎng)、磁場(chǎng)變化情況的信息進(jìn)行收集和分析。

地質(zhì)工程監(jiān)控中，一般對(duì)綜合物探法收集到的電場(chǎng)信息的研究采用CSAMT法。電波頻率上的變化要通過改變地面電極的發(fā)射頻率來實(shí)現(xiàn)。在具體的過程中還需要彈性波能量在電極的發(fā)射過程中得到增強(qiáng)，達(dá)到波在運(yùn)動(dòng)過程中的彈性碰撞和彈性壓縮得到增強(qiáng)的目的，從而達(dá)到保障在地質(zhì)中反射波的能量和高頻信號(hào)的穩(wěn)定，達(dá)到電場(chǎng)信息的準(zhǔn)確、可靠。綜合來說對(duì)地質(zhì)工程中的電場(chǎng)信息的研究，是要在原有的信息的基礎(chǔ)上加上電場(chǎng)信息來研究，從而對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)等更高層次的信息進(jìn)行進(jìn)一步的推斷和分析。

在對(duì)地質(zhì)工程監(jiān)控中的綜合物探數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)，要對(duì)信息進(jìn)行辨別，排除地質(zhì)工程監(jiān)控中的異常數(shù)據(jù)。以往的地質(zhì)工程監(jiān)控往往受限于技術(shù)自身的限制，從而對(duì)地質(zhì)工程中出現(xiàn)的特殊特征和特殊的強(qiáng)度以及特殊的現(xiàn)象無(wú)法進(jìn)行反映。在綜合物探技術(shù)中首先是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合的處理如：2D化、3D化的處理，同時(shí)使用自算計(jì)技術(shù)不斷對(duì)地質(zhì)工程的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，例如可以使用CAD機(jī)械輔助制圖技術(shù)來對(duì)地質(zhì)工程數(shù)據(jù)進(jìn)行整體上的整合。依托整理出的地質(zhì)資料，使用數(shù)學(xué)和物理方法進(jìn)行進(jìn)一步的分析，即可得到地質(zhì)工程的大概情況，如平面和剖面的空間信息。使得地質(zhì)工程監(jiān)控的準(zhǔn)確度進(jìn)一步得到提高，從而降低地質(zhì)危害帶來的損失。

為了論證綜合物探在地質(zhì)工程監(jiān)控中的應(yīng)用是一種切實(shí)可行的方法，并且具有較強(qiáng)的可操作性，也為了證明綜合物探技術(shù)在地質(zhì)工程監(jiān)控中研究具實(shí)用性，應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，并設(shè)置一個(gè)采用傳統(tǒng)方法進(jìn)行地質(zhì)監(jiān)控的對(duì)照組進(jìn)行對(duì)比。

對(duì)一個(gè)處于施工期的建筑物進(jìn)行模擬，同時(shí)通過相關(guān)的地質(zhì)資料，對(duì)該工程所處的地質(zhì)狀況進(jìn)行模擬。然后在防震建筑物施工過程中，對(duì)該建筑工程所處區(qū)域的地質(zhì)狀況進(jìn)行不斷地改變，從而來對(duì)綜合物探在地質(zhì)工程監(jiān)控中的有效性進(jìn)行驗(yàn)證，同時(shí)通過設(shè)立的傳統(tǒng)地質(zhì)工程監(jiān)控方法的對(duì)照組來對(duì)比使用了綜合物探技術(shù)的地質(zhì)工程監(jiān)控驗(yàn)證其優(yōu)越性。

在模擬地質(zhì)工程中任意選擇兩個(gè)以上的試驗(yàn)點(diǎn)，然后再對(duì)地基的沉降和基礎(chǔ)的斷裂滲漏、地基的歡動(dòng)參數(shù)等進(jìn)行不斷地變換，從而來通過讓傳統(tǒng)地質(zhì)工程監(jiān)控方法和綜合物探方法對(duì)其地址工程進(jìn)行監(jiān)控，最終把兩種方法得到的監(jiān)控信息繪制成圖表相互對(duì)比并和準(zhǔn)確信息進(jìn)行對(duì)比，并且把對(duì)比后的結(jié)果通過準(zhǔn)確度的形式在圖表中表示出來。

對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析的過程中可以利用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，對(duì)傳統(tǒng)地質(zhì)監(jiān)控方法和綜合物探地質(zhì)監(jiān)控方法對(duì)比結(jié)果進(jìn)行匯總，將對(duì)比結(jié)果具現(xiàn)化、直觀化，根據(jù)具體的試驗(yàn)表明在地質(zhì)工程監(jiān)控中，運(yùn)用了綜合物探技術(shù)的地質(zhì)工程監(jiān)控對(duì)比傳統(tǒng)物探的地質(zhì)工程而言，綜合物探下的地質(zhì)工程監(jiān)控和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度得到了平均80%的提高。而且在地質(zhì)工程監(jiān)控的過程中相對(duì)于傳統(tǒng)的物探方法受監(jiān)控時(shí)間的影響較小，具有工作效率高、觀測(cè)面更為全面等優(yōu)點(diǎn)。充分說明了綜合物探技術(shù)十分適用于地質(zhì)工程監(jiān)控，尤其是在一些情況較為復(fù)雜的地質(zhì)工程中其優(yōu)勢(shì)更是可以得到凸顯。

高密度電阻率法屬于電阻率法，觀測(cè)精度高，收集到的地質(zhì)信息較為豐富且效率高，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)多。自然電場(chǎng)法較為簡(jiǎn)單方便，對(duì)潛在的地質(zhì)隱患可以較好地反映出來令人察覺。天然源面波是較為高科技的方法，但存在著一定的局限性，對(duì)空間和時(shí)間、環(huán)境具有一定的要求，但不會(huì)對(duì)地質(zhì)造成影響，在符合條件的環(huán)境下也可以得到準(zhǔn)確度符合要求的數(shù)據(jù)。探地雷達(dá)法可以準(zhǔn)確的得到需要的地質(zhì)信息，但適用的范圍有限，往往用來對(duì)地質(zhì)內(nèi)部的構(gòu)造進(jìn)行調(diào)查。自然電場(chǎng)法最為常見其具備一定的精度同時(shí)效率優(yōu)秀切不需要人工源。方法的選用直接關(guān)系到地質(zhì)工程監(jiān)控的效果，在具體的選擇過程中應(yīng)該以需求為基礎(chǔ)進(jìn)行選擇。多種方法相互結(jié)合運(yùn)用來保障監(jiān)控的準(zhǔn)確度。

綜上所述，綜合物探技術(shù)對(duì)比傳統(tǒng)的物探方法可以把地質(zhì)工程監(jiān)控的準(zhǔn)確率提高80%，因此具有很大的實(shí)用性。綜合物探是結(jié)合各類物探方法的新型物探技術(shù)，許多技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)都可以通過綜合物探技術(shù)來體現(xiàn)出來，因此可以提升監(jiān)控的準(zhǔn)確度，避免傳統(tǒng)方法的應(yīng)用限制，因此綜合物探技術(shù)具有一定的應(yīng)用與推廣價(jià)值。

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With the rapid development of the economy， people's requirements for the quality of life are gradually improving， and many industrial standards and requirements are also constantly improving， now in order to meet the needs of geological engineering monitoring and solve the limitations of traditional geophysical methods， integrated geophysical technology is applied to geological engineering monitoring. This paper expounds the role of comprehensive geophysical exploration， and further analyzes and discusses the application of comprehensive geophysical exploration in geological engineering monitoring， in order to promote the development and application of this technology.

comprehensive geophysical exploration; geological engineering; monitoring