工程物探技术在岩土工程中的应用前景分析

鲁亚楠 孙逢坤

[摘要]工程物探是岩土工程的一个重要组成部分，是岩土工程勘察和岩土工程检测、监测的重要手段，是一种服务于工程建设的地球物理探测技术，是一种非破损探测技术，具有速度快、成本低、所采集的信息量大、科技含量高和服务领域宽等特点。物探技术的应用与发展，已成为衡量勘察工作现代化水平的重要标志。本文将主要探讨工程物探技术在岩土工程中的应用前景。

[关键词]工程物探 岩土工程 应用

[中图分类号] X752 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-7-236-1

凡利用地球物理的方法来探测地层岩性、地质构造等地质问题时，通称为物探。物探的种类很多，在工程地质勘察中应用最普遍的是电法勘探和地震勘探[1]。按照岩土工程新体制的要求，工程物探要为岩士工程的勘察、设计、施工和监测全过程中出现的各种技术问题服务。工程物探在工程勘察和岩土工程中的积极和重要的作用进一步实现。

1工程物探技术概述

物探是一种间接的勘探工作，它可以快速高效地探测场地下地质情况，与测绘工作配合尤为合适，但其勘探成果往往具多解性，使用时容易受各种因素干扰。钻探及坑探能较可靠地了解地下地质情况，其中钻探应用最为广泛。钻探的缺点是无法直接地对场地岩土体进行观测，只能是一种“半直接”的勘探手段；而坑探则是一种较为直观的勘察手段，勘探人员可以直接在坑中进行观察测量，能够掌握各种地质结构的细节，但是它耗费人力和资金较多，周期长。考虑到物探、钻探及坑探都有各自的优缺点，在布置勘探工作时应综合运用这三种勘探手段。钻探和坑探工程，要以测绘和物探工作为基础，而物探成果亦须由勘探工作来证实。当需查明岩土的性质和分布，采取岩土试样或进行原位测试时，以上三种勘探手段都能满足要求，但应从场地特点、勘察目的、岩土的特性等因素进行具体选择。

2工程物探技术在岩土工程中的重要作用

（1）地质条件及地下物体探测

可用于地层划分，确定基岩或持力层埋深；探测地下管线、墓室、洞穴、孤石和其他障碍物等。应用物探技术可明显提高勘察质量，缩短勘察周期、降低勘察成本。

（2）不良地质作用及灾害地质探测

探测破碎带、断层及有无软弱层；用于评价工程地区初始地震危险性的地震影响参数的测定；固体废物的环境地质调查；地裂缝、岩溶塌陷地质调查；边坡蠕变特性的监测；滑坡的探测以及隧洞、地下洞室开挖的超前预报等。

（3）地下水探查

在水文地质勘察中，物探主要用于探查含水层的分布、厚度和埋深，寻找含水断层破碎带，确定咸、淡水分界面，测定地下水流速、流向等。现今，又拓展到地下水污染现状调查及综合评价。

（4）工程检测和监测

用物探监测基坑变形和地基沉降，评价地基改良效果，基桩无损检测，防渗墙、堤防坝体质量等已得到广泛的应用，检测建筑物构件的细小裂缝和钢筋配比以及古旧建筑物的老朽程度均已取得初步效果[3]。

（5）岩土体物理力学参数测定

应用物探方法测定的岩土体物理力学参数包括：电阻率、纵（横）波速度、密度、振动频率等。某些物探参数可直接用于工程设计，如电阻率低的地点可作为避雷针的良好接地点；电阻率高且地基强度好的地基则可作为输电线路线架的基础。地下管线防腐设计需要管线附近的电阻率分布资料；构筑物的抗震设计需要地基振动频率资料；精密仪器和精密机床的安装需要地脉动资料。机场的罗盘标定场需要建在地磁场平稳的场地，而核电站的核岛要求建在稳定的完整基岩上等。

3工程物探技术在岩土工程中的应用前景

3.1地球物理勘探的应用前景

应用地球物理勘探方法时，应具备的条件为：被探测对象与周围介质之间有明显的物理性质差异；被探测对象具有一定的埋藏深度和规模，且地球物理异常有足够的强度；能抑制干扰，区分有用信号和干扰信号；在有代表性地段进行方法的有效性试验。按地质体的不同物理场，地球物理勘探可分为：电法勘探、地震勘探、磁法勘探、重力勘探、放射性勘探等。

3.2电阻率法在岩土工程勘察中的应用

电阻率法是依靠人工建立直流电场，测量欲测地质体与周围岩土间的电阻率差异，从而推断地质体性质的方法。它主要可以解决以下地质问题：进行地层岩性的划分；探查褶皱构造形态，寻找断层；探查上覆土层厚度、基岩起伏及风化壳厚度；探查含水层的分布情况、埋深及厚度，寻找充水断层及主导充水裂隙方向；探查岩溶发育情况及滑坡体的分布范围；寻找古河道的空间位置[4]。

3.3地震折射波法在岩土工程勘察中的应用

地震勘探是通过人工激发的弹性波在地下传播的特点来解决某一地质问题。基本原理是利用爆破或敲击方法向岩土内激发地震波，地震波以弹性波动方式在岩土中传播，根据不同介质弹性波传播速度的差异来判断地质现象。在岩土工程勘察中运用最多的是高频（200～300Hz）地震波浅层折射法，可以研究深度在100m以内的地质体。主要解决下列问题：测定覆盖层的厚度，确定基岩的埋深和起伏变化；推测断层破碎带和裂隙密集带；研究岩石的弹性性质，测定岩石的动弹性模量和动泊松比；划分岩体的风化带，测定风化壳厚度和新鲜基岩的起伏变化。地震勘探的效果受到两方面的因素影响：一是仪器、震源等技术条件；二是客观存在的地质情况和地表等因素的复杂程度。因此在使用地震勘探时要综合考虑场地是否具备以下适用条件：地形起伏较小；地质界面较平坦和断层破碎带少，且界面以上岩石较均一，无明显高阻层屏蔽；界面上下或两地质体有较明显的波速差异。

4结论

总之，在工程建造前期工作中，为查明宏观地质构造格局、场地水文工程地质条件和评价区域稳定性发挥先导作用，广泛应用于各类工程建设项目的选址选线，指导工程设计。在工程施工过程中，进行工程施工动态监测，为解决一些地质难题发挥特殊作用，如预测预报涌水、冒顶、塌方、岩爆等地质灾害，保证施工顺利进行。

参考文献

[1]刘豫. 岩土工程技术创新方法与实践[J]. 中华民居（下旬刊），2013，12：344.

[2]郑国栋. 综合勘察技术在岩土工程勘察中的应用[J]. 福建建筑，2013，02：95-97+102.

[3]邓康. 勘探技术在岩土工程中的应用探析[J]. 科技资讯，2013，04：83+85.

[4]陈晓冈. 工程物探技术在铁路路基检测中的应用研究[J]. 上海铁道科技，2013，03：109-110.