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摘 要:随着工程建设的快速发展,工程的规模越来越大,结构形式越来越复杂,这就需要可靠性高的勘察数据及技术才能确保工程的顺利进行。文章主要研究了综合物探方法在工程基础勘探中的应用。
关键词:综合物探方法;工程;基础;勘探
在工程基础勘探中,单一的物探方法存在着不足,此时就应该考虑综合物探的方法。根据不同物探方法对应的物理性质,有针对性地选取几种物探方法技术组合,这样既能够有效地提高物探成果的地质解释精度和成果分析质量,又满足工程基础勘察的需要。
一、综合物探方法在工程基础勘探中的应用
越来越多的新技术方法在工程基础勘探中被推广应用并且取得了良好的效果,特别是物探技术与工程地质勘探的结合,更是为工程地质带来了一场技术革命,物探技术具有成本低、周期短、信息量大、效果好、无损检测等优点,被广泛应用于工程、环境、灾害地质调查等领域,随着微电子技术的和各种反演方法的不断发展创新,物探技术朝着探测范围更广、探测精度更高、解释更准确的方向发展,显示出了旺盛的生命力和前所未有的广阔前景。
工程物探技术的方法很多,但是地下地质参数受到多种因素影响,造就了探测的复杂性,仅从单一的物性参数出发,难以实现物探资料的精确解译,因此必须采用多种工程物探手段联合使用,采用物探方法的最优组合,充分利用地质、地球物理特征,使各种方法互相参照互相佐证,配合钻探资料才能更好的发挥物探方法在地质工程中的应用效果,这也是克服物探方法多解性的有效途径。
二、常见的物探方法技术及应用分析
(一)电磁勘探
以激发场类型为依据,可以将电磁法分为两类,其一是磁场激发,其二是电场激发。我国有关部门经过研究发现与磁场激发相比,电场激发有更大的探测深度,通常在5~10km之间,方便观测,而且具有较高的效率与很强的异常分辨率。电磁法能确定地下空洞大致的分布范围,其特点包括成本较低、简单、快速等,但是很容易被地表覆盖物所影响。
例如,航空及地面甚低频电磁法,此方法的简称是VLF,就是用频率是15kHz到30kHz的广播电台或是甚低频军事所发射出的电磁波来作场源,接着在地下、地表或空中来对电磁场空间分布来进行测量,这样就能得到浅层的地质体电型局部异常情况,而通常探测的深度都是50m左右的。此方法所使用的设备很轻便,而且在野外观测的方法也很简单,但是我们要注意不能因为电缆、地形等一些人文干扰而影响到我们正常的工作。如果第四系的覆盖较厚,那么反映深层地质异常体的信息也会较弱,那么此方法也就适合用在一些覆盖较浅地区的扫面工作。
(二)电法勘探
岩石导电的差异性是电阻率法的主要基础,对地下电场的分布与变化规律进行分析,从而探究工程基础地质情况。具体而言,就是运用岩石电性的工程基础地质形态进行研究。现阶段主要的电阻率法包括层测深法、高密度电阻率法、电测深法等,在溶洞的早起探测中得到了广泛运用,因为其垂向分辨率较好,所以应用效果也比较理想。
1.电阻率法
自然界中各种岩石的导电性能不同。在一般条件下,岩浆岩、变质岩和沉积岩中的致密灰岩的电阻率较高,只有当它们受到风化,构造破碎时,由于含泥量增多,水分增加,其电阻率值才降得更小。电测深法用以探测地下的埋深或比较平缓的岩层的垂向分布,如测定覆盖层、风化层厚度等。
2.充电法
在井孔的含水层段注入盐水,并对其充电可形成随地下水流动而运移的带电盐水体。按不同时间观测的等电位线可以判断地下水的流向并估算其实际流速。
3.激发极化法
利用这种方法固定地下水富集带和确定井位已有一些成功的实例,但它在观测技术方面还要进行改进。
4.高密度电法
高密度电法在工程地质勘察中应用较为广泛,是因为其具有数据信息丰富、操作便捷、点距小等特点,可以将异常体的产状、规模、埋深等情况通过地电断面图直观的表现出来,帮助我们认识地下构造和异常体在地下的空间分布情况。
(三)地质雷达
地质雷达是利用超高频(106~109Hz)短脉冲电磁波在地下介质内部结构中传播、分布规律的无损检测方法,电磁波在不同介质中的传播速度、运动规律不同。地质雷达是通过半波偶极天线,向地下发射宽频带高频短脉冲电磁波,因为地下不同介质具有不同的物理特性,当发射的电磁波穿过地下不同地层时,由于阻抗不同会发生反射和折射,所以返回地面的电磁波脉冲的传播路径与电磁场的强度会随介质的电性质差异及几何形态而变化,所以从地质雷达接收到的反射波、幅度及波形资料可以用来判断地下介质结构。此方法难点在于对波形图像的分析,需要不断积累经验,熟悉不同介质的波形特征。
(四)地震勘探
不同地层弹性波阻抗(密度)存在差异,人工激发地震利用仪器观测地震波的信号,用来研究地质构造,地层分层,称地震勘探。在进行地震勘探时,主要采用的方法有高分辨率反射波法、地震折射波法以及钻孔地震层析成像。地震折射波法不仅具有成本低、便于理解、操作快速简单等优点,而且对浅部空洞的探测也具有非常好的效果,但是该勘探方法的精度与深度非常的有限。
浅层地震勘探在工程基础水文地质勘察中可解决如下问题:(1)确定基岩的埋藏深度,固定储水地段。(2)确定潜水埋藏深度。当没有严重的毛细现象时,潜水面为良好的地震界面,利用折射法能求得潜水位埋深。(3)探测断层带。一般是采用折射波资料来判定。(4)探测基岩风化层厚度。风化层可能是照好的含水层。当基岩风化层不十分发育,与上覆地层有波速差异时,可用折射波法求得风化壳厚度;当风化层厚度相对地震波长或风化层与上覆地层的波速无明显差异时,则效果不佳。(5)划分第四纪含水层的主要沉积层次。如细砂、中砂与砂砾石等。要解决这样的任务,其他物探方法有时得不到令人满意的效果,折射波也只能在一定的条件下解决部分问题。目前发展起来的浅层反射波法对于上述各种地质界面均有明显地反映,能解决划分第四纪含水层的有关问题。
(五)重力勘探
重力勘探是以地壳中岩石与煤层之间的密度差异为基础,通过观测与分析重力场的变化规律,查明地质构造和寻找煤炭资源的一种地球物理方法。地球的重力是地球质量在观测点上的引力与地球自转所产生的离心力之和。重力观测是对重力加速度值的测定,测定的方法有绝对值测量和相对值测量两种,相对重力测量是重力勘探的主要方法。由于重力勘探测定的重力值受观测点纬度、高度以及中间层和地形的影响,为了得到反映地下介质密度不均匀性的重力场的微观变化,还需要对这些影响因素加以校正。重力勘探广泛应用于基础地质研究,例如划分断裂、沉积盆地,圈定岩浆岩体。在重力测量的过程中存在着很多的干扰因素,例如固体潮的影响、地形起伏、表层不均匀性以及密度变化等,这些干扰因素使得探测校正困难,对其应用效果有着很大的影响。采用重力勘探技术对未塌陷的地下空洞进行探测能够取得一定的效果。
三、结语
工程基础勘探对提高工程质量起着决定性的作用,如果能够不断改良物探技术,提高地质工作者的各方面修为,就一定能够提高工程施工速度和质量。同时,要求工程基础勘探人员将工作中遇到的问题和发现的现象进行准确及时的记录,为之后的科研提供可参考的数据,为工程企业的生产发展提供更多的保障和数据支撑。
参考文献
[1] 龚术,全朝红,陈程.探地雷达在采空区探测中的应用[J].西部探矿工程,2010(08).
[2] 严根苗.物探方法在工程地质勘察中的应用探析[J].科技创新与应用,2014(27).
关键词:综合物探方法;工程;基础;勘探
在工程基础勘探中,单一的物探方法存在着不足,此时就应该考虑综合物探的方法。根据不同物探方法对应的物理性质,有针对性地选取几种物探方法技术组合,这样既能够有效地提高物探成果的地质解释精度和成果分析质量,又满足工程基础勘察的需要。
一、综合物探方法在工程基础勘探中的应用
越来越多的新技术方法在工程基础勘探中被推广应用并且取得了良好的效果,特别是物探技术与工程地质勘探的结合,更是为工程地质带来了一场技术革命,物探技术具有成本低、周期短、信息量大、效果好、无损检测等优点,被广泛应用于工程、环境、灾害地质调查等领域,随着微电子技术的和各种反演方法的不断发展创新,物探技术朝着探测范围更广、探测精度更高、解释更准确的方向发展,显示出了旺盛的生命力和前所未有的广阔前景。
工程物探技术的方法很多,但是地下地质参数受到多种因素影响,造就了探测的复杂性,仅从单一的物性参数出发,难以实现物探资料的精确解译,因此必须采用多种工程物探手段联合使用,采用物探方法的最优组合,充分利用地质、地球物理特征,使各种方法互相参照互相佐证,配合钻探资料才能更好的发挥物探方法在地质工程中的应用效果,这也是克服物探方法多解性的有效途径。
二、常见的物探方法技术及应用分析
(一)电磁勘探
以激发场类型为依据,可以将电磁法分为两类,其一是磁场激发,其二是电场激发。我国有关部门经过研究发现与磁场激发相比,电场激发有更大的探测深度,通常在5~10km之间,方便观测,而且具有较高的效率与很强的异常分辨率。电磁法能确定地下空洞大致的分布范围,其特点包括成本较低、简单、快速等,但是很容易被地表覆盖物所影响。
例如,航空及地面甚低频电磁法,此方法的简称是VLF,就是用频率是15kHz到30kHz的广播电台或是甚低频军事所发射出的电磁波来作场源,接着在地下、地表或空中来对电磁场空间分布来进行测量,这样就能得到浅层的地质体电型局部异常情况,而通常探测的深度都是50m左右的。此方法所使用的设备很轻便,而且在野外观测的方法也很简单,但是我们要注意不能因为电缆、地形等一些人文干扰而影响到我们正常的工作。如果第四系的覆盖较厚,那么反映深层地质异常体的信息也会较弱,那么此方法也就适合用在一些覆盖较浅地区的扫面工作。
(二)电法勘探
岩石导电的差异性是电阻率法的主要基础,对地下电场的分布与变化规律进行分析,从而探究工程基础地质情况。具体而言,就是运用岩石电性的工程基础地质形态进行研究。现阶段主要的电阻率法包括层测深法、高密度电阻率法、电测深法等,在溶洞的早起探测中得到了广泛运用,因为其垂向分辨率较好,所以应用效果也比较理想。
1.电阻率法
自然界中各种岩石的导电性能不同。在一般条件下,岩浆岩、变质岩和沉积岩中的致密灰岩的电阻率较高,只有当它们受到风化,构造破碎时,由于含泥量增多,水分增加,其电阻率值才降得更小。电测深法用以探测地下的埋深或比较平缓的岩层的垂向分布,如测定覆盖层、风化层厚度等。
2.充电法
在井孔的含水层段注入盐水,并对其充电可形成随地下水流动而运移的带电盐水体。按不同时间观测的等电位线可以判断地下水的流向并估算其实际流速。
3.激发极化法
利用这种方法固定地下水富集带和确定井位已有一些成功的实例,但它在观测技术方面还要进行改进。
4.高密度电法
高密度电法在工程地质勘察中应用较为广泛,是因为其具有数据信息丰富、操作便捷、点距小等特点,可以将异常体的产状、规模、埋深等情况通过地电断面图直观的表现出来,帮助我们认识地下构造和异常体在地下的空间分布情况。
(三)地质雷达
地质雷达是利用超高频(106~109Hz)短脉冲电磁波在地下介质内部结构中传播、分布规律的无损检测方法,电磁波在不同介质中的传播速度、运动规律不同。地质雷达是通过半波偶极天线,向地下发射宽频带高频短脉冲电磁波,因为地下不同介质具有不同的物理特性,当发射的电磁波穿过地下不同地层时,由于阻抗不同会发生反射和折射,所以返回地面的电磁波脉冲的传播路径与电磁场的强度会随介质的电性质差异及几何形态而变化,所以从地质雷达接收到的反射波、幅度及波形资料可以用来判断地下介质结构。此方法难点在于对波形图像的分析,需要不断积累经验,熟悉不同介质的波形特征。
(四)地震勘探
不同地层弹性波阻抗(密度)存在差异,人工激发地震利用仪器观测地震波的信号,用来研究地质构造,地层分层,称地震勘探。在进行地震勘探时,主要采用的方法有高分辨率反射波法、地震折射波法以及钻孔地震层析成像。地震折射波法不仅具有成本低、便于理解、操作快速简单等优点,而且对浅部空洞的探测也具有非常好的效果,但是该勘探方法的精度与深度非常的有限。
浅层地震勘探在工程基础水文地质勘察中可解决如下问题:(1)确定基岩的埋藏深度,固定储水地段。(2)确定潜水埋藏深度。当没有严重的毛细现象时,潜水面为良好的地震界面,利用折射法能求得潜水位埋深。(3)探测断层带。一般是采用折射波资料来判定。(4)探测基岩风化层厚度。风化层可能是照好的含水层。当基岩风化层不十分发育,与上覆地层有波速差异时,可用折射波法求得风化壳厚度;当风化层厚度相对地震波长或风化层与上覆地层的波速无明显差异时,则效果不佳。(5)划分第四纪含水层的主要沉积层次。如细砂、中砂与砂砾石等。要解决这样的任务,其他物探方法有时得不到令人满意的效果,折射波也只能在一定的条件下解决部分问题。目前发展起来的浅层反射波法对于上述各种地质界面均有明显地反映,能解决划分第四纪含水层的有关问题。
(五)重力勘探
重力勘探是以地壳中岩石与煤层之间的密度差异为基础,通过观测与分析重力场的变化规律,查明地质构造和寻找煤炭资源的一种地球物理方法。地球的重力是地球质量在观测点上的引力与地球自转所产生的离心力之和。重力观测是对重力加速度值的测定,测定的方法有绝对值测量和相对值测量两种,相对重力测量是重力勘探的主要方法。由于重力勘探测定的重力值受观测点纬度、高度以及中间层和地形的影响,为了得到反映地下介质密度不均匀性的重力场的微观变化,还需要对这些影响因素加以校正。重力勘探广泛应用于基础地质研究,例如划分断裂、沉积盆地,圈定岩浆岩体。在重力测量的过程中存在着很多的干扰因素,例如固体潮的影响、地形起伏、表层不均匀性以及密度变化等,这些干扰因素使得探测校正困难,对其应用效果有着很大的影响。采用重力勘探技术对未塌陷的地下空洞进行探测能够取得一定的效果。
三、结语
工程基础勘探对提高工程质量起着决定性的作用,如果能够不断改良物探技术,提高地质工作者的各方面修为,就一定能够提高工程施工速度和质量。同时,要求工程基础勘探人员将工作中遇到的问题和发现的现象进行准确及时的记录,为之后的科研提供可参考的数据,为工程企业的生产发展提供更多的保障和数据支撑。
参考文献
[1] 龚术,全朝红,陈程.探地雷达在采空区探测中的应用[J].西部探矿工程,2010(08).
[2] 严根苗.物探方法在工程地质勘察中的应用探析[J].科技创新与应用,2014(27).