浅谈工程物探技术在岩土工程中的应用及前景

王秀丽 赵振军 张敬东

（1、河南省煤田地质局物探测量队，河南 郑州 450000；2、河南省煤田地质局一队，河南 新郑 451100）

在现有地质资料的基础之上，利用专业的设备和仪器对特定工程的地球物理场的分布和变化特征进行观测，然后对观测的数据进行相关的分析和计算，从而对观测地点的岩土相关的情况以及资源分布情况进行相应的预测，从而有效的解决存在的地质问题。

1 工程物探技术在岩土工程中的应用

1.1 工程物探技术在岩土工程检测中的应用

地基加固的效果评价、大坝或者路基的密实度以及基桩质量检测都是工程技术在岩土工程检测方面的主要的体现。工程物探技术在岩土工程中的应用主要有下几个技术：瞬态面波法、地质雷达等。将施工之前和施工之后的原位测试试验值和弹性波速度进行对比和分析。除此之外，工程物探技术可以利用电磁波传递速度的差异检查大坝以及其它的建筑中是否存在裂缝，对裂缝的相关情况进行详细的掌握，评估裂缝对工程是否存在危害，以及危害的等级，从而及时的采取相应的措施，最终保证工程的安全，防止事故的发生。

在工程建设质量控制当中，工程物探技术同样也发挥着巨大的作用，其中常见的作用就是对桩基实现无损检测，比较常见的检测方法主要有两种：一种是动力试桩法，另一种是声波测桩法。通过弹性波不同的传递速度来对混凝土的质量进行判断和检测。这种检测方法工艺简单，检测效率高且成本较低，比较适合大面积检测，支持随机抽样，因此获得了广泛的应用。

1.2 工程物探技术在岩土工程勘察中的应用

传统的岩土工程勘察大多使用钻探的手段，这种方法往往以点带面，因而获得的地质界面是断断续续的，因此准确性不是很高，而工程物探技术获得的地质界面是十分连续的，因此不容易出现漏洞，获得的结果更加的精确。对于传统的勘探手段来说很多难以解决的问题都可以通过工程物探技术来完成，如地下的不明物体、断层等。工程物探技术比传统的钻探技术在使用场地以及实用条件方面要求更加的宽松，因而使用限制相对要少的多，具有效率高、成本低以及较高的精度等一系列的优点。在利用传统勘探技术的时候，可以同时使用工程物探技术，二者相互补充，从而将勘探效果发挥到最佳的限度，在竞争激烈的勘探市场中占据优势。弹性波技术利用弹性波在介质中的传递来对物体的界面进行判断，当地下存在很大的差异的时候，就会通过弹性波上表达出来，因此被广泛应用于岩土工程勘察工作当中。以地质雷达和高密度电法为主要代表的电磁波技术和电法技术在工程物探工作中的使用也是十分广泛的。

2 工程物探技术在岩土工程中的应用前景

工程物探技术具有自身的一些优势，在不需要对勘测对象进行损坏的前提下就能够快速的取得精确的观测结果，且具有效率高、成本低的优点，因而具有十分广阔的使用前景。随着计算机科学技术的不断的发展，这进一步增强了工程物探技术的探测精度、探测范围，使其使用前景得到更进一步的扩展，在很多领域都获得了广泛的关注。笔者对几种常见的工程物探技术进行了简单的探析：

2.1 地震波层析成像技术

地震波层析成像技术使用浅层地震仪作为主要的仪器，因此浅层地震仪相关的优点都能够在这个技术中得到充分的体现。地震波层析成像技术能给排除地表障碍物以及风化层带来的影响，从而通过地质钻探来进行剖面测试。地震波层析成像技术剖面测试主要受到电缆和井深的制约，电缆长度和井深越大，地震波层析成像技术剖面的深度就越大。地震波层析成像技术具有成图效果好、简单直观，能给直接利用，因此在工程地质中受到广泛的重视和推广。

2.2 隧道地震勘探（TSP）方法

该方法与其它超前地质预报的设备相比，最大优点是：探测距离远，分辨率高，抗干扰能力强，影响施工很少。TSP超前地质探测作为一种新型的工程地球物理探测方法，采用深度偏移成像方法，提高了解释精度和预报的准确性。因此，该方法具有很好的应用前景。

但是TSP在实际工作中也存在较多问题，最主要的问题就是不良地质条件的判断缺乏明确的指标，更多依赖于经验，特别是地质专家的经验。其次，对于与隧道走向近乎平行的断裂带、饱水带，以及几何形状为圆柱体或圆锥体的溶洞等等，尚无法探测识别，这也将是下一步的研究工作重点。另外，TSP探测所能解决的问题，与施工单位直接需要解决的问题(围岩级别和塌方可能性评价)有一定的差距。为了解决这个问题，技术人员还要补充学习一些地质力学知识，最好辅以跟踪地质工作。要提高超前地质预报的精度，除了提高解译水平外，最好是应用两种或两种以上的长期预报方法进行相互印证，从而尽量使多解变为单解。

2.3 地质雷达

虽然地质雷达技术有着较为广阔的应用前景，但也存在一些局限性，主要体现在两个方面。一是探测深度方面，由于地质雷达发射的电磁波频率越高，电磁波在地下介质中衰减越厉害，探测距离越小，同时分辨率越低。因此在不增加地质雷达体积和重量的情况下，如何提高其发射功率和分辨率还有待于研究。二是地质雷达受地面金属体、电线等干扰较大，因此如何避免或较好地压制这些干扰，较为真实地反映地下情况，也是一个值得研究的课题。地质雷达技术作为一种物探手段，同样存在多解性和目标体方向不确定性的缺陷。因此，要把地下介质的电性转化为地质情况，必须把地质、钻探、探地雷达这三个方面资料有机地结合起来，建立测区的地质-地球物理模型，才能获得正确的地下地质模式。

3 结语

由于各种物探方法的应用都依据一定的物理前提，且地质、地球物理条件和边界特征对测试成果具有较大的影响，使得这些方法技术存在着一定的条件性和局限性，加之大中型重点工程大多具有比较复杂的地质和工程问题，所以采用单一的物探方法一般难以查明或解决有关地质和工程问题，此时应根据被探测的目的层或目的物的埋深、规模及其与周边介质的物性差异，合理地选择一种或几种有效的工程物探方法，以提高物探成果的地质解释精度和成果分析质量；另外，正式开展工程物探工作之前，应认真做好前期试验工作，认真做好对比研究，选择最佳的采集方案和最佳的采集装置，这是保证勘探成果质量的前提条件；同时，工程物探成果应该通过与钻探、原位测试、试验成果进行对比、验证，并建立相对应的经验关系，从而建立起一系列定量分析、判断标准，使工程物探技术和成果更好地应用于岩土工程。

[1]王振东.浅层地质勘探应用技术[M].北京：地质出版社,1994.

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