物探与钻探在工程地质勘察中的具体应用经验分析

朱乐平

（广西华蓝岩土工程有限公司，广西 南宁 530001）

近年来，在我国经济持续高速增长，各行业欣欣向荣的大背景下，全国各地掀起了空前的工程建设高潮，从高层建筑到高速公路，从煤矿到水利工程，每天都有新项目上马。而做好工程地质勘察，争取在最短的时间内探明项目所在地工程条件 （包括地质结构、水文条件、地质条件、地层岩性等等） 也显得越来越重要。这就需要工程地质勘察人员根据现场的具体情况，灵活应用各种勘探方法。

1 物探方法与钻探方法

1.1 物探法

工程地质勘测需要和各种岩石打交道，而不同的岩石在物理性质上又存在着明显的区别。因此，物探技术员可以应用不同的仪器，探测岩石的密度、弹性、磁导率、电导率、热导率、放射性，摸清岩石的地理物理场变化，继而推测出勘测现场的地质构造情况、岩石含水率、岩层的裂隙性、岩石分布等等。

常用的物探方法有重力勘探法、磁力勘探法，电法勘探、地震波勘探法，放射性物探法、地温勘探法等等[1]。采用物探法，可以在短时间内迅速探测较大的面积，获取高精度的三维资料。但物探方法是一种间接性的勘测方法，勘测资料存在着多解性，需要测绘人员仔细分析、研究勘测资料。

1.2 钻探法

钻探法属于直接勘探方法。工程地质勘察人员使用钻机，在现场地层上钻孔，沿孔深取样，从而分析并划分地层，描述岩石的岩性、成分、产状，了解地质构造及不良地质现象的分布、形态、界限，揭露并测量现场地下水的埋藏、分布。

使用钻探法，可以获取第一手的地质资料。但钻探法耗时较长、作业强度大、成本高[2]。

2 分析工程地质勘察中物探与钻探的具体应用经验

工程地质勘测虽然只是工程建设的前期工作，但对整个工程建设项目的质量有很大的影响。因此，勘测人员必须根据工程项目的具体要求及实际情况，灵活应用物探法与钻探法。从工程地质勘测的实践来看，绝大多数勘测人员综合应用物探法与钻探法，取得了很好的效果。

2.1 应用雷达波勘探法与钻探法

雷达起源第二次世界大战，原是防空军事装备，通过无线电波探测飞机的方位、高度、距离、飞行速度。外国专家们经过长期研究后发现，在地质勘测中雷达同样可以大显身手，因而发明了地质雷达。

使用雷达波勘探法，首先须开启地质雷达，向地下发射高频电磁波 （中心频率为12.5～1 200 MHz[3]）；然后接收反射回来的反射波与沿岩层表层传播的直达波，根据直达波与反射波的数据分析地下情况 （雷达波在水中的波速为0.033 m/ns，衰减系数为0.1 dB/m；雷达波在灰岩中的波速为0.11 m/ns，衰减系数为0.4～1 dB/m；雷达波在黏土中的波速为0.06 m/ns，衰减系数为1～300 dB/m）。

在河北省某县公路施工中，工程地质勘测人员便应用了雷达波勘探法与钻探法。他们首先使用地质雷达对现场进行了全面勘测，分析了现场土层的分布、厚度、宽度，并发现在现场下方存在着较大的空洞。然后，勘测人员使用钻机在空洞上方钻孔，果然发现了溶洞。溶洞的位置与地质雷达勘测的结果吻合 （位于现场下方18 m）。在这次钻探过程中，勘测人员还采集了土样，发现现场土层的具体情况与地质雷达勘测结果完全吻合 （现场地层共分为4层，第一层是填土层，深度为1.73～2.69 m，厚度为1.82～2.73 m；第二层为粉土层，深度为6.07～6.77 m，厚度为3.72～5.13 m；第三层为粉质黏土层，深度为10.43～11.33 m，厚度为4.17～4.55 m；第四层为粉土层，深度为13.43～14.28 m，厚度为2.34～3.15 m）。

2.2 应用直流电法与钻探法

直流电法又分为电阻率法、充电法与自然电场法。在工程地质勘测中，应用较多的是电阻率法。电阻率法是根据不同岩石的导电性能，在测点上布置大量电极 （数十根～数百根），向地下供电，再采集稳定电流数据，分析电流场的分布规律，绘制地电断面分布图[4]。电阻率法成本低、勘测能力强，可在短时间内采集大量有用的地质信息。

2016年，在广东某高速公路项目工程地质勘察中，物探技术员便应用了电阻率法与钻探法。物探技术员首先使用钻机钻探，发现现场层岩分为两层，第一层属于砂卵石，第二层属于灰岩，在灰岩层中存在溶洞，溶洞中还有地下水。为探明溶洞情况，测绘人员采用电阻率法。他们在溶洞上方以5 m的间距布设6条测线，再沿每条测线铺放10根测量电极 （共铺放60根电极，两根电极的间距为2 m），然后使用电测仪自动采集数据并进行分析，探明该溶洞基岩面有60.3 m深。之后，测绘人员又用钻探法进行复测，发现实际情况与测绘结果完全吻合。

2.3 应用地震勘探法与钻探法

地震波是一种弹性波，地震波又分为纵波与横波，地震波纵波在不同岩石、土体中传播速度又各不相同（ 在黄土中，地震波纵波传播速度为0.3～0.6 km/s；在湿黏土中，地震波纵波传播速度为1.5～2.0 km/s；在页岩中，地震波纵波传播速度为2.1～4.4 km/s；在花岗岩中，地震波纵波传播速度为5.5～6.1 km/s[5]）。因此，可以人工激发地震波，通过观测、分析人工雷地震波在地下的传播规律，推断地下岩层的性质与形态。

2017年，山西某县煤矿，由于多年野蛮开采、无序作业，形成了大面积的采空区，须尽快探明采空区的范围、深度。测绘人员首先使用钻探法在现场铅孔，探明现场地层共有6层，分别为石灰岩层（ 厚度83 m）、页岩层（ 厚度17.9 m）、石灰岩层（ 厚度107 m）、黑色泥岩层（ 厚度84 m）、砂质泥岩层（ 厚度45 m）、夹层钙质结核层（ 厚度44 m）、黄土层（ 厚度5 m）。然后，测绘人员采用地震勘探法，在现场6 km2范围内布置7条测线，每条测线上布置8个物理点，每条测线长80 m，采用锤击震源，人工制造地震波；再通过垂直检波器接收地震波，确定了采空区的范围与深度（ 采空区埋深在200～250 m之间，宽度在50～160 m之间，分布面积较大）。

3 结语

物探法与钻探法各有优缺点。这就需要工程物探技术员不断总结测绘经验，根据现场的具体情况与工程项目的要求，灵活运用两种勘探方法，实行精细化勘测作业，不断提高工程地质勘察的质量。