物探技术在铁路工程中的应用

王建能，胡文富

浙江省地球物理技术应用研究所，浙江杭州 310005

0 引言

铁路工程物探探测的主要对象是与工程有关的地质问题和工程结构质量。它是在地表、空中或井下通过仪表测试地球物理场物性参数及其变化，如电性、磁性、电磁性、弹性、放射性等，通过对所获得的物性资料的分析、研究，推断、解释地质体、岩土体和工程结构的形态、性状、分布等。由于物探设备轻便， 勘测周期短，成本低，成果质量直观形象，可用二维或三维表现，在勘测中应用的范围逐渐扩大。

1 物探在铁路工程中的应用领域及其特点

初期铁路工程物探只应用于找水和土石界线划分，现在的应用领域已深人至从初测到定测的铁路勘测各个阶段，并已延伸至施工和运营的工程质量检测中。

按解决的地质问题分类，应用领域有：划分土石界线；进行第四系松散地层和岩石的分层；测定断裂构造的存在，产状和富水状况；圈定密集节理带；不良地质中岩溶、滑坡、岩堆和地下洞穴探测；特殊土中软土、裂土、冻土、膨胀土探测；在找水中圈定富水带、划分咸淡水界线，寻找热水等。

按应用于工程分类，应用领域有：选线工程物探；路基工程物探；隧道工程物探；桥梁工程物探；站场工程物探；地铁工程物探；地下埋藏物物探；考古工程物探；水源工程物探；病害整治工程物探等。

按应用于工程质量检测分类，应用领域有：隧道衬砌混凝土质量检测；支挡建筑物质量检测；公路路面和铁路路基质量检测；地基灌浆等处理效果检测；管线、堤坝、渗漏检测；桩基检测等。

按测定物理参数分类，应用领域有：测定大地导电率；测定土壤电阻率；测定剪切波速率；测定常时微动；土石密度；弹性模量及有关土体动力学参数等。

物探与钻探一样同是地质工作的一种手段，但物探能提供更丰富的地质信息。地质是物探工作的基础，只有从已知地质资料获得物性参数才能根据物探曲线特征对未知的地质问题做出推断解释。

物探是一种间接的勘探手段，是通过地质体的物性表现推断解释未知的地质问题。数据采集受地形、地质、物性不均等人文和自然多种因素的影响，因此物探成果做出的地质推断需要其它直接手段如地质调绘、钻探等代表性的验证，以了解其真实的地质内涵。根据验证结果，应该允许物探做再解释以完善物探最后成果。这是正常解释程序，不是有些人说的“根据地质资料修改物探成果”。其取得的成果需经其他勘察手段做代表性的验证，然后经地质专业人员与其它勘察手段所取得的资料汇总分析，去伪存真再纳入岩土工程勘察报告才能提供设计使用。钻探资料与物探资料对比分析，是综合分析最主要的工作方法之一，对发挥地质综合勘探的效果有重要的作用。在一般情况下，综合勘探的程序是先物探，后钻探，但是两种方法不宜截然分开，应有必要的交叉。这有利于两种方法互相渗透，起到“物探指导钻探布孔，钻探验证物探，又为物探提供解释参数，提高物探解释精度”相辅相成的作用。

2 物探在地质勘察工作中的内容

2.1 按工作程序大体可分为3个基本阶段：

1）下达任务阶段

地质资料是工程物探工作的基础，地质人员要想用好物探这一勘探手段，首先要根据勘察目的向物探人员提供尽可能详细的基础地质资料和线路平剖面图等，并概略介绍工程概况，方案比选情况及控制方案比选的主要工程地质问题，介绍工作区地形地貌特征，交通条件以及工作中应注意的问题。

2）外业工作过程中的配合

地质与物探人员共同踏勘工地，结合现场工作条件和对要探测的问题的认识，共同商定测线布置以及变通原则。对物探初步成果要及时和已有的地质推断相对照。对物探发现的异常点要及时核对，先以地质调绘的方式判别异常的可信度，必要时布置其它勘探手段加以验证，为钻孔布置提供指导。

3）物探资料详细解释及报告编写阶段

地质人员一方面把不断丰富、深化的地质资料及时提供给物探，充实物探资料解释的基础；另一方面把物探成果及时提交总体组，需要验证的及时布置验证，比较有把握的推断做为方案比选的依据。

2.2 配合工作方式

目前，地质对物探的配合主要有两种方式：一是由地质专业人员下达物探工作任务书，并配合物探人员踏勘现场。在现场针对工程特点概略介绍地质情况，解答物探人员就工作内容和技术要求提出的问题。物探工作期间地质人员不再到现场，必要时做阶段检查；二是地质专业人员仅下达任务书，而地质配合工作由物探地质专业人员承担。物探工作期间，地质专业人员基本不再过问，仅在最后组织专家对物探成果进行评审验收。第一种方式是经常采用的一种配合模式。这种配合方式要求地质专业人员在下达物探任务书前已对工程所在区域做过比较详细的地质调查，对存在的地质问题吃的比较透，因而任务书的针对性比较强，物探勘察的目的仅是对地质认识的验证和修正及补充，没有这个前提，难于取得良好的勘察效果。第二种方式是一种地质物探紧密配合的新模式。

3 物探在铁路工程中的应用展望

物探是地质信息产业，随着工程物探的不断发展，地质信息的探测领域将不断扩大，探测精度也不断提高。工程信息的探测，将有一个较大的飞跃。环保信息的探测将有所涉及和发展。使用物探成果的地质、工程、环保专业技术人员，对物探取得的信息将十分了解，对其成果资料能运用自如，物探专业技术人员也必将十分了解地质、工程、环保对物探的要求，专业之间互相渗透已是趋势，但专业之间不能互相取而代之。对不同的信息技术，应采取不同的技术方法和仪器设备。应当有探测之间的厘米级精度仪器，也应当有探测千米以上的仪器，仪器的探测深度与精度要求不能两全。

物探是地质调查工作中技术含量高、技术更新快的重要学科，是地质勘查关键的核心技术之一，是提高地球认知、地质调查、资源勘查、灾害预警和地学研究水平的主要勘查技术，是我国铁路工程地质勘察工作的重要组成部分，将大大推动铁路工程岩土勘探与岩土工程测试技术面貌的改变。

4 结论

程物探具有工作效率高、成本低、周期短、见效快等优点。实践表明，在铁路工程地质勘察的规划、可行性研究、初步设计及技施等阶段，根据其地质、地貌特点，因地制宜地采用物探方法，配合必要的钻探、坑槽探等工作，物探一定能取得较好的地质效果。随着科学技术的不断发展，物探理论的不断完善和仪器设备的更新以及物探方法手段的多样化，物探技术必将在铁路建设事业中发挥重要的作用。

[1]皮开荣,等.综合物探方法在公路隧道无损检测中的应用,物探装备2005.

[2]王贵山.综合勘察技术在地铁勘察中的应用科技风,2009(4).

[3]TB10012-2001.J124-2001.铁路工程地质勘查规范[S].

[4]王振东.浅层地质勘探应用技术[M].北京:地质出版社,2004:98-101.

[5]龚育龄,汤洪志,王良书,等.自然电场法在工程勘查中的应用[J].工程勘察,2001(6).