工程地质勘察中物探与钻探的使用研究

2016-04-14文柱威

地球 2016年4期

关键词：物探工程地质勘查

■文柱威

（深圳市岩土综合勘察设计有限公司广东深圳518172）

工程地质勘察中物探与钻探的使用研究

■文柱威

（深圳市岩土综合勘察设计有限公司广东深圳518172）

在正式投入工程建设之前，对工程的地质情况予以勘查具有重要意义，它主要是就可能会影响到建筑物的地质因素予以研究，其中主要包括地质构造或者地质结构等等。如果能够高质、高效的完成工程地质勘查工作，才能依据勘查结果进行对建筑物的顺利施工，保证建筑物的牢固性，提高安全性。在工程地质勘查工作中存在着很多勘查手段，其中物探法与钻探技术是应用较为广泛的两种，为地质勘查工作提供了极大的便利性，本文就工程地质勘查中物探与钻探技术的应用进行了探讨。

工程地质勘查物探技术钻探技术应用分析

1　前言

随着我国国民经济的高速发展，人们生活水平的提高，建筑行业的规模不断扩大，无论是人们还是社会对建筑物的质量都提出了更为严格的要求，而工程地质的勘查工作也受到了广泛关注。在工程地质勘查工作中，物探与钻探技术都是应用较为普遍的两大技术，物探技术是利用岩石之间存在的各不相同的物理性质予以探测：钻探则是利用工具直接进行钻探工作［1］；两种技术都有各自的应用优劣，为工程地质勘查工作提供了极大的便利，本文也就两种技术在实际工程地质勘查中的应用进行了分析。

2　物探法在工程地质勘查中的应用

物探法较之于其它勘查技术来说，是一种间接性的勘探技术，依据它的物理特性可以及时、有效的对地形、地貌、地质结构等方面的内容予以研究，尤其是对于存在较大差异性的各个地质来说，更能达到良好效果［2］。但是，物探方法必不可免的会存在一些缺点，主要表现在在勘查的过程中容易受到一些外界因素干扰，而且其使用的仪器精准度也无法达到相关要求，得不到精准的勘查结果，物探在工程地质勘查中的应用有很多，主要表现在以下几个方面。

2.1电法勘探

电法勘探是指采用交流或者直流电场对实际工程地质的情况予以勘探，在使用中又分为多种方法，其中最为普遍的使用方法为电阻率法。电阻率法具有很高的勘查能力，不仅能够对寻找断层起到辅助，而且就水层的分布、风化程度等方面的内容有很强的勘察力。在电阻率法的勘察工作中，又可以将其分为两类，一是电测探法，二是电剖面法。在实际的工程地质勘察工作中，较为常用的是电测探法中环形与四极两种电测探法，一般来说，通过四极电探测法进行对地下水深度、地层等情况进行了解；环形电测探法则可以对断层、岩层走向等方面的情况予以了解［1］。像一些地质工程建设在较为平坦、地层较为简单而且坡度小于30。等情况下可以使用电测探法。对于电剖面法来说，可以用其来寻找溶洞、古河道等，主要在一些覆盖层厚度较少、坡度小于5度，且地势平缓等地可以使用电剖面法来进行勘察。

2.2地震勘探

地震勘探方法是通过在地壳中的弹性波传播实现勘察，其方法多种多样，根据地震波的大小进行划分，可以将其分为高频、中频、低频地震波三种，其中在工程地质的勘察中，属高频地震波应用尤为普遍，它主要可以就岩石的性质、断层情况以及岩体风化带等内容予以探测。对于中频地震波来说，常常被应用于较大区域的构造探测中［3］。对于地震勘察方法来说，比较适用于地质接口平坦且地形变化小、波速差异大的工程中。

3　钻探技术工程地质勘查中的应用

钻探技术作为一种有效的勘察手段，无论是对于何种建筑物还是哪一个勘察阶段，都可以使用到钻探技术。钻探技术有其独特性所在，除了会较少受到自然因素的影响、钻孔目的具有综合性以及钻进深度较小之外，其对钻进结构及方法提出的特殊要求主要包括以下几个方面：

首先，对岩心获取率提出了很高要求，要求岩层必须在80%以上，对于较难获取岩心的断层带或者是软弱夹层来说要求也必须要高于60%［4］。

其次，针对不同的对象必须采用相适应的钻进方法，提高岩心获取有效率。

第三，涉及到水文地质或者是地下水位的勘察时，首先需要保证钻孔结构符合含水层位置要求，再符合其它相关要求。

第四，在钻进工作的过程中，要以干钻为主，尽量缩短钻程与物探技术相比，钻探技术具有很大的使用优势，它不会受到较大环境及地质的影响，勘探深度较大，速度较快。但是，钻探技术的使用也具有一些难度，尤其是对于一些地质结构复杂的工程来说，无法实现较为直接的勘察，难以获得岩心，不利于钻探精准性的提高［5］。

钻探技术在工程地质的勘察中也有许多表现方法，包括振动、冲击、冲击回转以及回转钻探。在工程地质的勘察中冲击钻探与回转钻探的应用较为普遍，而且钻探方法的选择非常重要，直接决定着工程地质勘察的效率高低。另外，钻探设备的选择也同样重要，如果说钻探方法指的是取土，那么设备就是指取土器。取土器的种类多种多样，像水压活塞式、限制球阀式等等，每一种取土器都有自己的应用优势，一般来说对于粘性土比较适用于取土器，如果遇到土质较坚硬的比如说像沙类则就需要使用特制取土器，所以必须要严格根据地质的实际情况进行取土器的选择［4］。确定取土器的选择之后，就是对取土方法的确定，一般使用较为广泛的有振动法、压入法等等。在工程地质勘察工作中，除了对上述几个问题予以确定之外，还需要把握的一个问题就是钻孔类型，也就是指钻孔的方向与角度。应用较为普遍的钻孔类型有斜孔、直孔、水平孔等等，这些钻孔类型的选择也都要以实际的地质条件作为依据［1］。

4　物探与钻探技术在工程地质勘察中的结合应用

4.1地质雷达与钻探技术

地质雷达以分辨率比其他的物探方法高、抗干扰性能强以及轻便等特点，在文物考古、公路质量检测、地质勘探等一些领域广泛地应用。地质雷达的分辨率以及探测深度大部分都是和天线的偶极方向、天线距离以及中心频率等设备参数及其电磁波在地下介质中、地下介质电性传播速度等岩土层物理性质相关。现在的双天线地质雷达的观测方式主要是有两种方法：一个是剖面法和宽角法。其中宽角法的观测则是把一个天线固定不动，而另外的一个天线沿测线进行移动，通过记录地下不同层面反射波的双程走时而求取地下介质的电磁波传播速度以及地下介质的电性参数。另外的剖面法就是发射天线以及接收天线以固定间隔沿测线同步移动，每移动一步便得到一个记录，整条测线的记录就是地质雷达的对地下探测的时间剖面图像，这种记录可以准确的反映正对测线下方的地下物体变化情况［5］。

通过高频电磁波的利用，在岩体传播中进行地质勘察，这就是地质雷达物探方法。它在实际的工程地质勘察中有着较为普遍的使用，相较于其它物探方法，其具有高强度的抗干扰能力及分辨率。它的主要工作原理是：通过发射机将电磁波讯号发射到岩层中去，遇到探测目标后产生反射讯号，再从示波器中显示出来［1］。工作人员只需要根据示波器中的显示情况就可以对勘察目标的存在进行判断，并计算出较为精准的距离。将地质雷达物探法与钻探技术相结合在一起应用可以起到非常好的勘察效果，比如说河南地球物理协会，就将地质雷达物探法进行对地质的探测，并通过获取的曲线进行对物体位置与深度的判断，再结合钻探方法，确定溶洞位置，最终顺利的完成地质勘察工作［4］。

4.2瞬变电磁侧探与钻探技术的结合

当前，瞬变电磁法有了相当快速的发展，就隐伏探测以及深部探测方面来看具有很好的效果，它主要是通过人工操作产生瞬变电磁场［3］。虽然它具有勘察信息最为完整的优点，但是也具有一定的使用局限性，比如说在勘察中遇到大金属结构，就无法获得精准的数据，只能与其它物探方法一同使用。将瞬变电磁法与钻探技术相结合使用，实现钻探技术对瞬变电磁法使用效果的有力证实。就结合某个例子来说，某企业在进行对地下水位的勘察时，使用瞬变电磁法与钻探技术的结合，将最后得到的结果进行对比之后，发现差异不明显，说明瞬变电磁法具有较高的精准性［1］。