当前水工环地质勘察中的技术及应用范围

周建民

摘要：随着我国社会主义市场经济的发展，我国地质勘察的形势及内容均发生了极大的改变，这给我国地质勘察事业提出了更高的要求。此外，由于矿产资源的日渐枯竭、勘察机制的不配套及不完善、生态环境的恶化等问题的凸显，这均致使地质勘察的继续推进必然要面临更高的挑战及要求。本文就当前水工环地质勘察中的技术及应用范围展开讨论，以探明我国地质勘察事业的发展出路。

关键字：水工环 地质勘察 技术应用 应用范围

研究结果显示，水工环地质调查与研究事关人类的生存及社会的进步。近年来，由于人类片面地追求经济的发展，世界生态环境急剧恶化，加之各国纷纷提出经济环境可持续发展，在这样的背景之下，世界各国均把水工环地质调查与研究放在了更为广阔的研究空间。为了更好地顺应全球资源环境及经济环境的变化趋势及发展要求，世界各国均纷纷调整地质调查工作的总体部署，进而改变了水工环地质调查研究的主要内容，并把水工环一体化研究作为地质调查与研究的主要发展趋势。

一、水工环地质勘察的应用范围

当前的环境地质工作、水文地质工作及工程地质工作均纷纷发生了巨变，究其原因，经济的发展、环境的恶化及资源的枯竭为主要原因。自1978年以来，我国片面强调经济的发展而不惜以破坏生态环境、耗竭资源为代价，其严重背离了自然的发展道路，更是对人类的生存及社会的进步造成了严重的威胁及阻碍。近年来，我国越来越认识到只有自然与人类和谐相处，方可换的人类的生存及社会的进步，进而才是经济的持续发展。随着可持续发展、协调、全面的科学发展观的提出，水工环地质工作也相应地面临着更高的要求及挑战。水工环调查工作方向的确定主要以生态环境保护与社会经济发展间不断产生的新问题为依据，例如：土地资源利用规划与生物地球化学的研究、人体健康及地方病与环境水文地球化学的研究、农业生态地质的研究等。

随着城市化进程的加快，城市人口的密度越来越高，且经济活动也越来越频繁，这均相应地加剧了资源环境问题的严峻形势。此外，城市化进程的加快也相应地改变了城市建设与规划工作内地质调查工作的地位，尤其是土地利用规划、垃圾填埋场地质调查、城市环境污染防治与监测、工程地质灾害调查与风险评价等在水工环地质研究中的地位变得更高。随着21世纪的到来，各学科间的相互渗透、交叉及融合不断加强，且各学科间的界限也变得更加模糊，以新方向及新思想为核心的交叉学科及边缘学科大量出现，这已成为了地球科学发展的显著特点。其中，生态学与地质学间的交叉便是综合性、跨学科、系统化的研究格局的最好体现。地质生态学主要的研究对象为由土、水及生态等子系统构成的地质生态系统，即对系统的利用现状、存在形式、要素间的相互作用、演化及形成规律、对人类社会经济活动的影响及制约等进行动态研究。

二、水工环地质勘察中的技术应用

水工环地质勘察技术主要包括高密度电法、可控源音频大地电磁法、瞬变电磁法及地质雷达等。本章节以瞬变电磁法及地质雷达为研究对象，探析水工环地质勘察中的技术应用问题。

（一）瞬变电磁法（TEM）

瞬变电磁法（TEM）诞生于20世纪30时代，其提出之初的主要应用领域是航空物探领域。直至上个世纪的80年代，瞬变电磁法（TEM）方才在我国得到推广和应用。瞬变电磁法（TEM）在金属矿勘探中的成功应用推动了其在环境领域、工程检测领域及灾害领域的广泛应用，且取得了很好的效果。瞬变电磁法（TEM）的原理：在回线的协助下把脉冲电磁波向地下发送（一次），并利用间歇期间对二次涡流场予以观测。若发现地下分布有电性不均匀地质体，则可观测到异常二次场或不均匀体的涡流场。一般而言，均以对ρs参数的推断解释来取代对异常场的解析，进而解决相应的地质问题。在地下介质中，因瞬变电磁法产生的电磁场受到传播时间延长的影响，而导致其向深部扩散的倾斜锥面呈47°，即烟圈效应。烟圈效应体现了瞬变场随时间变化的变化规律，此乃瞬变电磁法（TEM）在测深勘探中应用的理论基础。

就激励场源而言，瞬变电磁法包括电偶源方法及垂直磁偶源方法，但垂直磁偶源中的回线场源方法的应用更广。瞬变电磁法的优点包括：横向分辨率高，对较陡的探测产状的局部异常地质体的敏感度较高；观测精度高，纯异常的观测受地形的影响小，且不受装置耦合噪声的干扰；在接地条件困难地区的施工方法技术简单且工效高；支持对不同深度的目标物的探测。

（二）地质雷达（GPR）或探地雷达

地质雷达在主频为10-1000MHz的宽带高频时域电磁脉冲波的反射探测目标体的协助下，可对地质问题予以有效解决。地质雷达的工作原理：在地面发射天线的协助下向地下发送电磁波，通过地下目标体反射至地面接收天线，再对接收的电磁波时频及振幅特性予以分析，进而对地质体展布形态及性质予以准确评价。因地质雷达穿透深度受到电磁波发射的频率的影响，则地质雷达穿透深度十分有限，最深达100m。现阶段，地质雷达属短距离探测分辨率及精度最高的工程地球物理方法。

地质雷达凭借着数据采集与处理全自动化、自身分辨率高、目标物图象异常清晰且易识别、施工快捷等优点而被广泛应用于基岩面起伏状况及覆盖层厚度的探测、隐伏断层及破碎带等的查找、考古调查等浅层勘察中。水工环地质勘察中，地质雷达的应用相当广泛，例如：机场道路及高等级公路质量无损检测；隧道衬砌质量检测或地质超前预报；建筑物地下边坡孤石等不良地质体的探测；滑动面或滑坡体的调查；崩塌及地面沉降等灾害的评估；水库地下坝体或防渗墙结构层的探测；砼厚度及灌浆质量的检测；衬砌砼质量及覆盖层厚度的调查；老城区地下管道埋深及展布情况的探测等。

结束语

综上所述，瞬变电磁法（TEM）及地质雷达（GPR）或探地雷达均为当前水工环地质勘察中的关键技术，其与高密度电法及可控源音频大地电磁法等一同支持着现代地质勘察事业的发展。但是，随着环境形势的变化及经济社会的发展，对水工环地质勘察技术的研究应不断深入，以满足人类社会经济活动与生态环节的和谐发展的要求。

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