工程物探在地质调查中的应用

聂西坤

（山东省地质矿产勘查开发局第四地质大队，山东 潍坊 261021）

近年来，随着城市化进程的加快，可持续发展是城市发展的重中之重。目前城市建设中的可持续发展面临地质灾害频发和空间资源不足，来解决这些问题就要积极的应用物探地质调查的工作，城市的地质物探技术作为信息的重要手段，发挥着重要的作用。工程物探技术是一种通过分析所观察到的地球物理场，利用目标体的物理性质(电阻率、磁力、波速等)与周围环境之间的差异来识别目标体的大小和性质的方法。城市地质调查方法相比传统地质物探调查中使用的方法的特点是大量的干扰因素，施工地点和时间有限，探测目标的不同和探测精度要求高[1]。随着城市基础设施的快速发展，工程物探技术越来越多地应用于城市地质调查。实践证明，该方法取得了良好的效果。

1 城市地质调查中物探技术应用特点和价值

（1）城市地质调查中物探技术应用特点。框架内实施的城市地质调查是必要的，以确保工程的质量和效率，建立有效的技术手段，有机地整合城市地质以及工程物探技术和研究工作，并从而有助于提升质量。工程物探技术的应用特点主要体现在几个层面:工程物探技术在城市地质研究中的应用是科学的，是有效的。利用工程物探技术，可以及时探索大规模的工程地质条件，综合物探方法可以提高物探技术工作的效率，保证质量分析的准确性和有效性。使用不同的控制技术可以有效地提高工作质量和效率。第二个是高精度。城市地质调查要求较高。为了保证地质调查的质量和相关数据的可靠性和准确性，必须科学地应用工程物探技术，利用工程物探技术的高精度优势，提供最准确的结果。第三，探测深度较低。工程物探技术在城市地质研究中的应用主要包括对地下浅层地质层的勘探，一般为几米至几十米，深度约为100m。就工程探测器的深度而言，它相对较小。

（2）城市地质调查中物探技术应用价值。工程物探技术在城市地质研究中的应用有几个方面，包括:城市水文条件调查以及物探技术勘探技术的使用上，它可以探测物探技术勘探技术问题的处理、地下水文条件为规划提供技术支助，以确保其有效对等点的城市建设。它反映了开发和开发城市地下水资源的应用价值。城市化导致城市人口急剧增加，给城市供水带来了巨大压力[2]。地下水资源的开发必须考虑到科学的方向，避免盲目的挖掘和钻探。因此，有必要科学地应用物探技术勘探技术，从而指导地下水资源的开发和利用，并合理地评估其开发潜力，从而科学地利用地下水资源。

2 方法要素

（1）地质灾害与地质环境调查。早期规划对城市规划、选择特定地质数据的基础上，对城市土地的未来发展规划、综合评估、地质灾害危险性评估的适宜性和地质灾害影响，确定地区建筑用地范围和合理的规划，以确保安全、有效的用地。因此，有必要对城市地质风险和地质环境进行研究和评价，作为制定城市总体规划的基础。这是确保城市可持续发展和建筑长期稳定的必要条件。

（2）地质资源调查与评价。城市的可持续发展需要持续的资源供应，与城市发展密切相关的地质资源包括地下水资源、矿产资源、土地资源和地质遗产资源。。随着城市用地需求的增加与土地资源日益稀缺之间的矛盾，必将改变传统发展模式，并出现地下空间的优势。地质形成层的空间容量不是无限的。在一定深度下，一旦使用，内部容量是有限的。因此，即使是地下空间的使用也需要科学的规划。鉴于城市地质环境的现状和城市发展趋势，城市地质资源的研究和评价应集中于地热资源、浅层地热资源、地下水资源和地下空间资源。

（3）城市地质环境综合评价。城市地质环境的总体评价包括区域地壳的稳定性、地下空间的适宜性、城市工程的适宜性、土地利用的适宜性和城市地质环境的适宜性。

（4）资源环境综合承载评价。资源和环境的承载能力对城市发展至关重要。一方面，矿物、水、土壤和能源等资源的状况和潜力;另一方面，空间场址的安全，即地质灾害的危险和土壤和水环境的安全。可以说，这与城市发展的能力限制问题有关。这是涉及到城市发展中的极限能力问题，城市资源的固有禀赋和获得的环境发展能力直接影响城市规划的功能方向，必须与区域经济和区域发展相协调，并与地方发展相结合[3]。监测地质和环境资源的承载能力，使其处于适宜居住环境的控制之下，避免环境地质问题，提高城市发展的安全性和可靠性，实现城市可持续发展。

3 当前城市地质调查中存在的技术问题

（1）工作人员素质较低。人员作为综合地质调查的主体，直接影响了优质的过程和结果，但目前的现实地质调查局的人员素质良莠不齐，还含有其他非专业人员，不仅影响调查工作的准确性，研究技术和工艺的运行故障等等，还会造成安全调查的材料、设备和仪器损坏。城市地质调查的人员，除了要有较高的专业技能以及敬业精神和创新意识，不断改善他们的工作模式，并且在当前情况下，虽然城市地质调查能够成功，但随着现代社会的发展，科学技术日新月异，在许多现代仪器和设备中，由于缺乏操作能力和理论基础自然会影响调查的进行，还有一些单位为了能够快速获取经济效益，以便能够迅速获得利润，完成工作[4]。因此，最终结果是片面的，很难衡量调查的实际价值。

（2）地质调查市场不完善。最早的城市地质调查都是有国家直属单位进行的，主要的资金来源就是国家的财政分配，然而，计划经济逐渐转变为市场经济，如果不能改变单位的思想，随着时间的推移，势必影响地质勘探，结合中国市场体系的发展，部分中小企业的发展较弱，就会影响城市地质工作效率和服务质量。我国城镇化、地质研究的重要性越来越明显，在自由市场管理和企业之间的差异也越来越明显，盲目竞争，不仅不利于现阶段的地质调查工作进度，也会影响整个产业的发展。

（3）设备管理力度不足。地质调查是复杂的和具有综合性质的，所以，你需要结合现代设备，以提高效率和员工的素质，但直到现在，大多数企业实际情况或测量设备不符合要求，设备维护不足，导致劳动力减少。地质调查如果设备可以很好地使用，那么城市的规划与建设就会越来越完善，但是由于一些企业的发展实力问题，其调查设备相对落后，通过引进国外先进技术设备就会有很大的成本投入，由于人手不足，及时设备的维修保养导致设备老化、磨损、效率低下。

4 工程物探在城市地质调查中的应用

（1）高密度电阻率法。高密度电阻率法是基于岩石的接地电阻率差异，通过观察和探索的空间分布特征和电场的变化规律与这些差异的关系，通过识别地下地质构造和寻找异质性电气(岩溶、风化层、滑坡体等)。高密度电阻率法实地收集信息，可以完整的完成纵横到二维物探的过程，不仅反映了岩石的水平方向以及岩层走向的变化，还可以具备测深以及剖面的能力和探索高密度电阻率法采用直流供电。与传统的电气方法相比，它的特点是成本更低，效率更高，信息更丰富，更直观，数据解释更容易。因此，电力勘探能力大大提高。相比其他物探技术勘探方法，高密度电阻率法人为噪声的干扰小，不影响现场勘探，工业城市以及居民区中的运用有巨大的优势，以地质研究城市浅层的最常用的方法之一，但很可能对地面起伏较大的地区影响数据收集工作质量。高密度电阻率法探测的深度一般在100m以上的范围内，这也是城市地下空间开采的深度，在传统的深度范围内。该方法在地质构造划分、岩溶探测、地下岩溶勘探等工程领域具有重要作用。

（2）地质调查中浅层地震法应用。浅层地震法可以在地质研究中发挥积极作用，工程物探技术得到了广泛的应用，提供了有效的探测和高精度，特别是浅层反射法，具有较好的分辨率和探测精度。例如，在应用浅层折射法时，覆盖检测的优点甚至更大，在检测隐蔽结构和空洞时非常有用。利用浅层地震方法在城市地质调查等主要依靠人工震源的机械冲击和地震波引起的地震波，以及对其规则的岩层中传播，并在土壤和其他介质中进行判断。在地质研究的发展过程中，地震勘探具有脉冲能量低、网络密度大、准确度高的特点，可以在研究水资源和环境的地质风险方面发挥积极作用。在浅层地震方法的应用中，现场要求相对较高。勘探附近的建筑工程和运输可能会造成干扰，其中一些可能会掩盖真实的波浪。因此，有必要避免干扰因素对特定数据收集的影响。在进行勘探实验之前，必须进行分割实验，选择观测系统来抑制扰动波，从而确定采集参数。

（3）城市地质调查电法应用。地质调查中工程物探技术的选择应与实际调查需要密切结合，电法应与工作转移调查密切结合，以促进地质调查的良好发展。电法包括几种探测技术，其中电阻率法和自然电场法是最显著的探测方法之一，是地下水勘探中常用的工程物探技术[5]。探索高密度电阻率为例，是岩石和土壤的电阻率物理特性的基础上对空间中电磁场的设备的技术应用进行研究。在以直流为主的控制技术的实际应用中，成本低，效率高，信息更丰富、更直观。在城市地质研究中，浅层电特性的获取起着重要的作用。

5 结语

城市地质研究对于解决当前城市化的许多问题至关重要，是城市规划和建设以及经济社会发展的基础。作为地下空间的重要方法和获取信息技术在城市地质调查、物探技术研究中广泛使用，近几年的城市地质调查期间设备和技术的快速发展和不断更新的数据的处理和应用比较广泛，令人瞩目。

城市地质调查工作中更为广泛地应用了物探方法，并且取得了显著的应用效果。