地质调查中物探技术实践应用及发展趋势

徐树斌，武殷曦

为推动交通行业创新发展，其建设不仅重视地面交通设施的构建，针对西部地区的地理形势来看，除了地铁建设以外，在公路建设方面也设计到地质调查的工作，要想顺利开展隧道及桥梁等工程项目，就要以地质调查为基准，通过进一步了解施工地区的地质情况，才能为后续施工工作的开展提供保障，这是地质调查工作的意义及价值体现。为获取丰富的地质信息与相关数据，可通过使用物探技术来实现，以此来提高地质调查工作效率极其质量水平，通过研究物探技术方法在某隧道工程中地质调查的效能及作用，进而丰富其实践应用及发展趋势的相关情况，提供具备实质性的参考依据。

1 某隧道工程的基本情况

工程概况。

工点位于云南省境内，进口位于永善县细沙乡河口上村大鱼孔小河旁，出口位于盐津县普洱正沟村田头组北西侧冲沟旁，隧道全长4352.86m，起讫里程K37 ＋742-K42 ＋094.860m，洞身均位于基岩中。隧道路面经常出现积水，边墙及仰拱多处渗水，隧道涌水量大，故委托作本次地质调查及物探工作。本工程于2021 年6 月～8 月进行了补充定测工作，首先利用物探技术中的电法、电磁法进行综合勘察，同时还开展了全面野外地质调绘、地表水流量测量、隧道排水沟流量监测、连通试验，水文地质抽水试验等，最终解决了隧道水文地质和工程地质问题。下图1 为永善县局部山地图，图2 为隧道工程隧道工程地质调查工作图。

图1 永善县局部山地图

图2 隧道工程地质调查工作图

2 地质调查中物探技术种类分析

2.1 电法

在物探技术中，电法包括电阻率法、激发极化法，此类方法重点应用在地下水勘查，以此来深入了解调查区域地下水的具体结构与其活动规律。在具体应用中，是根据地下介质的导电性信息的差异性，重点划分调查区域的地质结构分布情况。随着物探技术中电法勘探的不断创新和发展，其可应用的领域逐渐拓展，不仅能够解决地质调查中出现的构造地质问题，还能在近地表尺度解决工程勘察中遇到的实际问题。结合实际应用成效来看，电法勘探在我国西部多个地区都得到了广泛应用，已成为这些地理环境复杂，构造多样地质调查应用的主要技术之一。

2.2 磁法

该项技术具备较强的针对性，其优势和特性都体现在较高精确度的地下磁性介质探测方面，这一方面的精准探测是其他物探技术无法实现的技术应用成效与特性，由于其地面磁梯度测量的方式能够精准探测地下磁性物质，特别是找矿地质中铁磁性矿体的探测，以及城市地质中地下管线与构筑物的探测来说，准确性方面有所保障，能够实现高效化、有效性的地质调查和勘探。

2.3 地震波法

研究指出浅层地震是地面勘察工作中比较常见的技术，但是这种技术体现出施工现场条件要求比较高的特点，所以只能在施工条件较好的岩土工程中开展地面条件的勘察工作。这种技术具备探测精准度比较高的优势，能收获更好的地质条件勘察效果。所以，在煤矿勘探中逐渐运用分辨率比较高的反射波方法，这样能通过反射波对煤炭层进行比较精准的测量，确定煤矿采空区的具体分布。

3 地质调查中物探技术的实践应用

本次研究是在隧道工程地质调查工作中开展，通过运用物探技术进行探测，进而获取相关数据信息，从而来确定破碎带的位置及其宽度，对隧道岩体及构造的富水性也作出了定性评价。从探测结果分析来看，检测出隧道工程路段中的地质结构易受构造影响，节理、裂隙较为发育，岩体较为破碎，基岩裂隙水发育且隧道施工路段地质结构中的砂岩含水性较好，局部岩体较破碎。以此作为依据进而能够为隧道工程施工后续工作的开展提供保障，通过深入分析工程地段的地质结构进而能够合理选择相关施工技术进行运用。下图3 和图4 为物探技术在工程施工中实际应用的工作图。

图3 物探技术应用实际工作图

图4 物探技术应用实际工作图

本次隧道工程物探技术的应用起到了关键性作用，以其在地质调查中岩土探测为例，物探技术的运用体现在以下几个方面：

（1）隧道工程施工整体平面结构图，设计结构图时应当考虑其地形和坐标，要根据不同的地质类型，将地质情况进行标注，之后要采取相关措施进行评价，通过物探方法结合相关资料对地质问题进行深入研究，从而规避隧道工程因地质问题带来的风险。

（2）物探电法和地震波法很容易获取相应的岩土物性参数，这项数据能够计算桩基的稳定性和安全性，目的在于为开挖深基坑工作提供有效保障。

（3）分析施工区域的地下水，要对整体隧道工程的提下水进行研究分析，从而能够更好的检测施工区域地下水情况。电磁类物探方法能够较准确的判断水的存在与否。

（4）隧道工程防震能力，天然灾害是隧道工程要考虑的重点因素，设置地震设防区是必不可少的环节，想要使这项工作达到最佳效果，在开展过程中就要对区域附近的场地类别和土体类别进行实地物探技术勘察。

总的来看，由于施工地段岩土自身性质存在较强的不稳定性，所以周围环境条件会对岩土结构产生和性能造成一定程度的影响，且富水区域的存在将严重影响到设计和施工，运用相关物探技术可以实时高效的对上述问题进行探测与分析。在物探技术具体应用情况来看，这种方式一次性探测的范围有限，且往往受到作业条件的限制，进而影响施工效率。同时，物探只能大致判断出场地内岩土性质，若出现岩土性质被外部环境或外界因素所改变，就会使整个地质调查工作失去准确性与真实性，最终导致物探技术应用的效能及作用无法得到充分发挥。所以，在实际应用中，物探技术的使用还需与相关施工工序相配合，可在实际施工场地中布置几个探测点来进行钻孔，以此来配合物探技术的应用，目的就是实现多处探测，不仅能够更加深入了解工程设计和施工处地质情况，还能验证出物探技术应用的成效。

4 隧道工程中运用物探技术的前景

4.1 TSP 方法

隧道工程施工应该做好前期的地质调查工作，并借助多种物探技术对工程施工条件和地质数据进行有效的勘察，通过不同物探技术的合理使用可以形成直观性的地质剖面图，这样能给勘察人员提供更加精准的数据判断支持。TSP 一种超前地质预报系统，该方法在岩土工程勘察中体现出比较强的技术应用价值，具备较好的运用前景。和其他勘察方法相比，TSP 方法体现出探测距离比较远的特点，也具备比较高的分辨效果，同时也呈现出较强的抗干扰性能，不会对岩土工程的施工建设造成影响。可以说TSP 方法是一种新型的物探方法，通过深度偏移成像的方式提高地质条件预报的准确度，所以体现出比较强的技术应用前景。

4.2 地震波层析成像技术

此项技术的运用是建立在浅层地震走时观测的基础上，通过反演得到地下介质的二维或三维速度图像，在地质勘察中得到较为广泛的应用。通过这项技术的合理运用，可以勘察排除风化层对勘察数据造成的影响，也能排除地表障碍物对勘查质量造成的负面影响，在已有的地质钻探资料基础上对地质构造进行更好的探测。但是此项技术的合理运用受到井深以及电缆质量等因素的制约，如果井深越深且电缆长度越大就能更好地体现出技术应用优势。可以说这项技术具备简单直观以及成像效果比较好的特点，在地质调查中逐渐发挥着重要作用。

5 地质调查中物探技术的发展趋势

5.1 探测技术的创新

随着社会的发展和工程勘察设计的需求，对于探测方法技术要求越来越高，因此进一步加强物探技术的研究非常有必要。在进行地震类物探技术研究中可以选择使用多波理论，从而能够不断拓宽物理波的频谱范围。同时还可以将计算机技术和电子信息技术引入到工程物探技术中，从而能够进一步实现高度自动化，甚至是人工智能解译识别。本文以某隧道工程为例具体分析了地质调查中物探技术的应用，从中能够看出，在该项技术的加持下，能够发现该工程地下水的疏排和地表水的漏失两个问题，隧道中部地带对地表生态环境影响较小，在隧道进口地段芭蕉湾至河口上一带以及出口段河坝一带，泉水疏干，沟水漏失，影响村民用水，新设泄水孔可能会加剧地表疏干。隧道通过存在突涌水严重，盲沟排水大，大量水漏至路面，路面积水严重，隧道边墙及仰拱多处渗水严重影响隧道内车辆通行。建议疏排结合的工程措施处理隧道涌水。进而体现出通过物探技术的应用，能够为与地质工作相关工程项目建设工作的开展提供保障，这正是该项技术目前得到大力推广及应用的原因所在。未来，物探技术仍是地质调查中主要应用的科学技术，会逐渐成为隧道工程施工不可或缺的科学技术。在技术不断创新的今天，专家学者们仍需持续对其进行研究，以求物探技术发展及应用更加成熟。

5.2 对物探工程技术的处理

工程物探的数据采集与解译工作也是施工过程的重难点，首先，就前者来说，在进行野外采集工作时，必须要能敏锐的捕捉到一些重要的数据情况，一旦出任何偏差，都会威胁到后续的施工质量；对后者来说，将原始数据解译为工程地质资料是每一个物探技术人员必须具备的技能。只有准确的数据支持才能合理应对岩土工程问题，以及合理选择出工程处理方案，是施工各环节的基础保障。因此，物探解译必须要扎实岩土工程专业知识以及工程物探理论知识，以良好的素养积极应对各种地质问题，保证施工质量。比如，应用弹性波勘探方法来进一步分析工程物探资料时，必须要对干扰波进行准确的分离和压制。一般来讲，软件和硬件技术的共同作用是可以实现这一过程的。但是在实际工作过程中，由于种种因素的限制，对其的分离效率并不高，必须对测试结果进行进一步的处理分析，才能得到理想的效果。此外，由于物探方法可以从多个角度进行解释，所以开展物探工作时必须要对原始数据和实验数据进行比对处理，最终得出合理准确的解释。

6 结语

结合上述研究分析来看，通过物探技术的合理运用可以对施工现场的地质环境以及条件进行较为全面的勘察，也能发现对施工建设造成影响的地质因素，体现出比较强的技术应用价值。技术人员应该做好施工前期的勘查工作，借助多种物探技术对工程施工条件和地质数据进行有效的勘察，保障勘察数据的精准性。同时，通过先进技术的合理使用可以形成直观性的物探解释剖面图，给岩土工程施工提供更好的勘察数据支持，及时发现施工中可能遇到的问题。这样可以对工程施工的地质情况进行更好的勘察，给图纸设计和后期的施工建设提供更好的勘察技术支持。地质调查中，需要大力推广物探技术，使其得到广泛应用，让其更好的服务于国民经济建设。