地球物理勘查法在工程地质中的应用

地球物理勘查法在工程地质中的应用

赵建涛李玉蛟

中国电建集团河北省电力勘测设计研究院有限公司河北石家庄050031

摘要：在社会不断发展进步的过程中，人们对于资源的使用需求也在不断增加，资源勘查也成为当前地质工作的重要任务。因此，如何正确选择和合理运用这些方法，充分发挥方法技术各自的优势，就显得尤为重要。文章重点就地球物理勘查法在工程地质中的应用进行研究分析，旨在为业内人士提供一些建议。

关键词：地球物理勘查法；工程地质；应用；研究

引言

随着我国国民经济的快速发展，资源需求与保障能力之间的矛盾日益突出，资源勘查已成为当前地质工作的重要任务。而地球物理勘查学科涵盖了地质和工程等多个领域，近期和今后发展的主攻方向是提高探测目标的空间几何分辨率，增强识别、区分、描述尺度更小和结构更复杂的探测目标的能力，区分物性反差较弱的探测目标的能力，提高适应在复杂地形、地貌、不利地表条件及各种人文干扰条件下的工作能力，提高资料综合解释的能力。

1地球物理勘查法概述

地球物理勘查是以勘查对象的物理性质和数理理论为基础，以发现地球物理差异为手段，解释和推断工程地质勘察、区域地质调查和工程结构病害检测问题为主要任务的前沿地质学科。简单的说就是应用物理学原理勘查和研究地质构造的一种方法和理论，目前物探不可替代的作用日益突显；而在工程地质勘察中，特别是在高速公路、铁路等线性工程勘察中，物探扮演的角色越来越重要；在区域地质调查中，特别是深部地质构造调查中，物探已成为主要调查手段；在工程病害检测中，物探也已成为独特的快速、无损工程结构检测方法。随着经济发展和社会进步，物探的服务领域将越来越广泛，物探方法技术也将随之得到发展，物探将进一步超越地学学科，为解决社会进步和经济发展所面临的新课题发挥重要的作用。

2地球物理勘查法应用的原则

2.1由已知指导未知的原则

物探工作的布置必须遵循由已知到未知、由点到面、由简单到复杂的原则，应充分利用区内已有的各种地质资料，合理地选取各种技术参数，建立地质―地球物理模型，指导面上物探数据的正确采集，保证对数据处理、资料解释以及成果推断具有参照性和可比性，因此布置物探工作前应认真收集、分析和利用区内已有的地质资料。

2.2综合大信息量原则

地质体与围岩介质之间不同程度地存在着多种物性差异，因此可投入多种物探方法来获取引起异常的地质体参数，从多种角度、不同的物性差异产生的大信息量数据来综合分析和研究地质体的赋存特征及形成条件，在一定程度上可以避免物探异常的多解性，有助于提高物探资料解释成果的可靠性和准确率。

3地球物理勘查法在工程地质中的应用

3.1电法测探的应用

所谓电测探法也就是通过相应设备直接从观测点深入到地下，并通过电阻率来观察其变化情况，从而了解到各个岩层分布情况的一种探测方法。正因为这一方法能够对岩层的分布情况以及变化情况深入研究，因此受到人们的广泛关注。近年来，高密度电阻率法得到了显著的发展，并越来越多的应用在城市工程中，用以获取浅层地质中的相关信息，这一方法一般是将地质结构进行有效的划分之后而对其进行探测。对于岩层进行研究过程中，这一方法能够对水平方向或者有较小倾斜角的岩层进行探测，而如果倾斜角过大，那么电测探法也就存在着一定的难度。由此可见，如果对该地质测量目的深度与周边物质之间存在着较大的物理性质差异，并且通过相关设备测出不同岩层的分布规律出现异常，那么我们就可以采用这种方法进行探测。

3.2电剖面法的应用

这一方法与上述的电测探法类似，都是采用设备来对物理场地下岩层的分布情况进行探测与分析，是较为常见的探测方法之一。电剖面法可以与上述电测探法相互结合，可以对岩层的变化规律以及断裂带的分布情况进行详细的探测，我们还可以将该方法分为四极法与联合剖面法。一般情况下，电剖面法是对沉积岩进行探测，在探测过程中要想保证点发工作的质量，首先我们需要对岩层电性的差异进行深入研究，了解电性差异的变化情况可以采用电阻率法进行分析，了解要岩层的含水情况以及各种状态。如果岩石中的含水情况呈现分散的状态，这就说明电阻率对其影响过小，如果含水情况呈现较为集中的状态，那么就会极大的降低岩层中的电阻率。由此可见，如果岩层中的含水量相同，电阻率不同，那么岩层在相同含水情况下电阻率就会不断增大。

3.3地震勘探的应用

地震勘探主要有反射波法及折射波法，主要原理是根据对反射波或折射波时间场沿测线方向的时空分布规律的观测确定地下反射面或折射面深度及构造形态及性质。地震勘探相比其它物探方法，具有精度高、解释成果单一的优点，但是成本相对较高。我们所看到的物探剖面是一种经过校正后的并赋以地质内涵的反射波或折射波时间剖面（实质是不同地质体的反射波或折射波波速差异），浅层折射法在覆盖层探测中具有技术优势，在隐伏构造、空洞以及考古探查中也有成功应用，但是该方法受施工场地影响明显。直达波法或透射波法是波速测试的主要方法，对测试条件的依赖较强，弹性波CT技术已可为工程建设场地动力学研究提供有价值的参数。

3.4地质雷达勘探的应用

地质雷达又称探地雷达是一种以地下不同介质的介电常数、电导率及磁导率差异为基础的物探方法，高频电磁波（主频为数十兆赫至数百兆赫，以至数千兆赫）以宽频带短脉冲形式，由地面通过发射天线送入地下，此脉冲在向地下传播过程中遇到地电参数发生变化的介质界面时，高频电磁波产生反射、绕射及透射，其中反射波返回地面，为另一接收天线所接收。该反射的电磁脉冲波，其传播路径、电磁场强度与波形将随所通过介质的地电性质及几何形态而变化，因此从接收的雷达反射回波走时，幅度及波形资料可以推断地下介质的位置与结构形态。地质雷达是一种非破坏性探测技术，可以安全的用于城市和正在建设的工程现场，工作条件宽松，适应性强；抗电磁干扰能力强，可以在城市的各种环境下使用，环境影响小；具有工程上普遍适用的探测深度和分辨率，现场直接提供剖面记录图，图像清晰直观。

3.5地面核磁共振法

地面核磁共振法的简称是SNMR，地面核磁共振法是利用不同物质的原子核驰豫的性质来找到地质层中的水，并且对地质层中的水质子产生的核磁共振信号的变化规律进行研究。在用地面核磁共振法进行探测时，在探测范围内的水都会被探测到，而且地面核磁共振法找水的原理可以决定找到多少水。就目前来看，核磁共振法是世界上唯一的直接找到水的地球物理新方法，并且也是世界上的尖端技术。地面核磁共振法不受地形、环境等客观因素的影响、信息量丰富、垂直分辨率高，并且性价比很高、工作也很快速。当前地面核磁共振法就是不能用于探测埋藏深度在150m以下的地下水，因为在这个过程中很容易受电磁噪音的影响。

结束语

综上所述，目前地球物理勘查法已经引进现代电子计算器技术，进一步压制干扰，提高分辨能力，提取更多的有用信息，发展反演的理论和技术，提高各类地质问题的地球物理解释、推断效果并不断提高地球物理数据处理的工作效率和图像处理技术。而地球物理勘探技术在未来发展趋势主要是向高精度、多功能、数字化和智能化方向发展，同样现代地质学理论的发展，也促使了深部地质问题的研究愈显重要，应用于这方面研究地球物理勘探方法，已显示出其潜力和优越性。

参考文献：

[1]梁恩金.地球物理勘查法在工程地质中的应用[J/OL].西部资源，2019（02）：179-180.

[2]张艳梅.地球物理勘查方法在水文地质工程地质中的应用[J].黑龙江科技信息，2011（18）：55.