物探技术在工程勘察方面的应用

汤博

【摘 要】上世纪八十年代中期以来，经过二十年努力，物探技术在工程勘察领域中应用广度和深度有了长足的进步，并使之逐步成为与工程勘察市场密切结合、其他方法难以替代的技术。工程勘察市场的需要及更高的技术要求，为工程物探技术发展提供了机遇和挑战。工程物探必须采用综合物探技术，并与计算机、测绘等技术结合才有可能接受市场挑战并谋求新的发展。

【关键词】物探技术，工程勘察，应用

一、在地质灾害勘查中的应用

1.1方法组合及作用：

以瞬变电磁为主，横波反射及高密度电法与之配合，前者直接探测岩溶分布，后两者分别了解基岩面形态、埋深及基岩不均匀特征。

1.2成果

基岩为中三叠统周冲村组角砾状灰岩，属岩溶发育地层。由横波反射地震时间剖面作基岩等深线图，北东侧基岩面隆起，往南东侧呈单斜倾伏，标高10m一25m。瞬变电磁发现两条低阻异常带，一条呈北北东向，位于基岩斜坡上，推测为浅部岩溶带，宽3.4m一14m，XDNn孔所见溶洞属该带范围，岩溶连通性为管道（相对低阻段）一渗透（相对高阻段）流，流向南西。另一条呈北北西向，位于基岩隆起部位，也为浅部岩溶带，ZND14孔所见溶洞属该带范围，以渗透流为主，流向北。两带流向与同位素示踪技术所测岩溶水流向吻合。在两带间，高密度电法揭示浅部存在高阻团块区，呈北西向展布，推测为完整灰岩段，它阻隔了上述两个浅部岩溶带间的水力联系，两带的抽水试验结果验证了上述推断，表明浅部岩溶水力联系微弱。

二、在地下管线探测中的应用

2.1简要说明

该项目是物探技术与测绘、计算机技术密切结合提高物探高新技术含量的典型实例。探测方法以电磁感应（包括充电、夹钳）为主，技术有压线、隔离和移位等，以充分发挥其探测效能而灵活择用为原则，以管线仪探测为主，配以地质雷达对复杂多管线区和非金属管道分布进行攻关。在建立管理系统上颇有特色，在全国同行业中率先作了网络版的开发研制。

2.2成果

本项目探测面积10.455km2，涉及1：500地形，探明地下管线七大类（电缆、供水、排水、热力、风、油品、废弃）共31.种，定特征点31443个，管线长646.71km。使用管线仪以RD系列为主。

三、在水底异物探测中的应用

3.1简要说明

“DQ243”轮沉没于长江龙潭水道2、3号锚地间，该船经多次爆破解体并打捞，主要进行了3次大规模打捞，每次打捞后作了物探勘查，结果表明残船体未打捞干净。

3.2方法组合及作用

采用浅层剖面（Geopulse浅剖仪）、高精度磁测（MP-4质子磁力仪）综合物探技术确定残船体位置、埋深、打捞情况及江底地形，定位采用GPS（徕卡3405）。

3.3成果

分别于2000年1月、12月、2002年3月对打捞后的“DQ243”轮沉船残体作了综合物探勘查。前两次浅剖反映江底地形平坦，起伏变化不足lm，表明打捞仅局限于浅表，后一次江底出现明显凹槽，深约4m，表明打捞已达一定深度。浅剖在沉船残体上出现多组绕射波，波顶为残船体顶部；反映淤泥与亚砂上间的界面在绕射波范围内突然缺失，表明残船体对声波强烈的屏蔽作用；藉此确定残船体顶深及分布范围，前两次顶深0.sm一lm，后一次0.sm一1m，，最大宽度依次为30m、26m、22m。磁测异常等值线表明3次形态基本相似，总异常长度基本一致，约140m，总体呈东、西两个异常。东侧异常规模相对较大，强度依次为7500onT、34000nT、24000nT，表明每次打捞量较大，西侧异常规模相对较小，强度依次为40000nT、1600onT、13500nT，表明第二次打捞量较大，第三次明显减小，从江底地形看，打捞深度已达3m一4m，因此该异常反映大块残船体已基本打捞干净，剩下的仅以碎体为主，埋深已相对较大。

四、工程物探技术在岩土工程中的应用

4.1岩土工程勘察

由于工程物探技术可以利用连续加密测点的资料从而获得连续的地质界面，因此能有效地解决传统钻探手段以点带面划分地质界面方法常带来的漏判、划分不准确等缺点，并且能有效地解决传统勘探手段难于解决的诸多岩土工程问题，如地下不明物体、洞穴、滑动面、软弱结构面、断层、破碎带等在地下的分布特征、形态、埋藏深度、位置。相对传统的钻探方法，工程物探技术的使用受场地、地形条件的限制较少，具有节省时间、节省费用、勘探精度高等特点。合理地选择、运用工程物探技术与传统勘探手段相结合，无疑是在激烈的勘察市场竞争中制胜的法宝之一。在岩土工程勘察工作中应用最为广泛、发展最快的是弹性波技术。由于它是利用介质传递弹性波的特点来揭示地理物体界面，当地下物体的界面物性差异较大时，弹性波就會从运动学和动力学两个方面表现出异常来；其次是电磁波技术和电法技术，其主要代表是地质雷达勘探方法和高密度电法。工程物探方法的适用范围和适用条件在国家标准《岩土工程勘察规范））（GB50021- 2001）的有关条文和条文说明已有明确的规定，在此不一一赘述。

采用弹性波速度测井技术和场地常时微动测试可以获得建设工程抗震设计、建设场地和地基地震效应评价所需的岩土动力参数和设计地震动参数，如动剪切模量、剪切波速、动泊松比、动弹性模量、卓越周期、结构自振周期等。他们是建筑场地的类别划分、地震作用和结构抗震验算的主要依据。

4.2岩土工程检测

工程物探技术在岩土工程检测方面的主要作用是地基加固效果的质量检测、大坝的碾压密实度、路基的密实度、混凝土构件、基桩的质量检测和评价。常用的方法有瞬态面波法、地质雷达、弹性波速度测井等，主要通过弹性波速度和电磁波速度与原位测试试验值以及密实度之间建立相关关系，通过施工前后的检测结果进行对比分析。此外，根据弹性波和电磁波在介质中传递的速度变化可以对大坝及建（构）筑物等混凝土构件的裂缝进行检测，掌握裂缝状况和有关参数，判断对在建构筑物的危害程度及研究相应的补强措施。另外还可以检测混凝土路面、沥青路面、垫层的厚度等。

桩基无损检测是工程物探技术在建设工程施工质量控制应用最为广泛的一种重要技术手段。主要的测桩方法分为动力试桩法和声波测桩法两种，它是根据弹性波传递速度变化来判断混凝土质量、桩身缺陷及缺陷的位置、桩的施工长度和桩的形状等，具有成本低、速度快，适合大面积检测，并且可以随机抽样，而在国内外被广泛采用。

结语：

针对不同工程问题，在考虑工作条件同时，既应选用新的方法技术及组合，也应重视新、老方法技术的结合，并在应用中探索实践与总结归纳，为完善和发展工程物探技术提供新的经验。工程物探技术需要在应用中不断发展，使其逐步走向成熟。积极引进新技术，加强与其他学科技术的渗透结合，增强高科技含量，开拓更广的工程市场。

参考文献：

[1]包振杰.测绘技术在地质勘查中的应用及发展方向研究[J].黑龙江科技信息，2011（35）

[2]律德军.信息化测绘中城市勘测单位发展策略[J].测绘与空间地理信息，2009（6）