工程物探在地质勘查中的应用分析

2019-03-07孙传林

资源信息与工程 2019年1期

孙传林

(山东省核工业二四八地质大队，山东青岛 266041)

1 工程物探技术原理分析

物探技术是通过地球物理原理，借助物理探索设备以及物理手段，对工程所处环境的物理场景进行测量。工程物探技术能实现对相应地质密度以及放射性的差异性分析，但据相关研究显示，单一应用某种物探技术进行地质勘查工作，无法保证勘查结果的科学性与准确性，因此多数地质勘查工作都会综合应用多种工程物探技术，以确保所获数据信息的准确性与全面性。

在进行地质勘查时，综合利用多种工程物探技术，同时利用相关新型、精密电子设备有效捕捉各项地质信息，获得地质影像，并对地质影像数据做进一步分析，便能得出准确的关于地质结构结论。

2 几种工程物探技术及应用分析

2.1 大地电磁测探法的应用

大地电磁测探法简称MTI，在应用这一方法时，需掌握以下几点：(1)大地电磁测探法是借助天然电磁场场源，通过观测不同频率电磁场的变化规律，研究分析地中电性结构，进而推断地层岩土特性的一种勘探技术。(2)地球内部电磁波具有趋肤效应，当电磁波在地下介质中传播时，会表现出高频成分衰减快、穿透深度较小等现象。(3)电磁波处于不同频率当中时，会表现出不同的电性信息，因此，当电磁波处于不同深度地质中时，会反映出不同深度的地质信息，相关工作人员通过信息数据变化就能获得地质信息，达到勘探目的。图1为在工程勘测中获得的断层高频大地电磁异常剖面图。

图1 断层高频大地电磁异常剖面图

2.2 浅层地震反射波法的应用

研究表明，使用不同的介质波可以获得不同程度的阻抗差异，也就是说，通过研究反射波变化情况能获得反射层变化层次。如反射波在传播过程中遇到相对较大介质时，会产生明显变化，工作人员在观察到反射波变化情况后，对已获得波幅展开精准分析与计算，最终能够确定反射波所在层次。当遇到特殊情况时，反射波变化频率会加快，仅靠工作人员无法完成信息采集与整理工作，这时需要借助专业设备及时收集与记录电磁波信息，避免造成信息遗漏。同时，在不同介质下，产生的反射波特征会有所不同，工作人员借助具体数据与图形，可判断出岩土当中的性质。

2.3 高密度电法的应用

高密度电法的基础是常规电法，后经过逐步完善，形成一种新型勘探技术。在理解高密度电法时，需掌握以下几点内容：(1)岩土介质自身就拥有电性差异，这一电性差异是高密度电法的基础。(2)在利用高密度电法进行勘查时，需要工作人员确定勘查位置并在该位置上施加点差，在试验过程中，检测传导电流会发生变化，工作人员根据检测传导电流的分布与当中变化可判断出岩土性质。(3)高密度电法的优点是能对装置形状大小、所在位置、排列等多种信息进行全面测量，从而精准获得探测地面电场所产生变化的规律，计算出地层电阻率，之后根据地层电阻率的变化、变化规律分析出岩土性质。具体应用如图2所示。

图2 岩土性质分析计算示意图

2.4 雷达物探法的应用

雷达物探法具有操作简单、抗干扰性强等优点，但是雷达的探测深度、分辨率会受地下电磁波传输速度影响。现阶段，雷达物探法具有两种应用方法，一是剖面探测法，所谓的剖面探测法，指的是在勘查过程中，双天线雷达的发射天线、接受天线同时贴着沿线移动，形成全过程移动记录，获得移动图像，工作人员对移动图像进行分析，获得相应地质变化信息。二是宽脚探测法，在利用宽脚探测法进行工程勘查时，工作人员需要将双天线中的一个天线固定，另一个天线随着测线移动，在移动过程中会产生不同反射波，工作人员根据反射波的走势进行分析，形成对地质参数以及电磁波传播效率的准确计算。

2.5 直流电阻率物探法的应用

直流电阻率物探法常应用于一些数据密集型工程。如工程地质勘查中利用该方法采集密集型数据时，直流电阻率物探法能测量地面断面二维数据：利用测探法与常规剖面的集合功能，埋设一次导线，之后就能获得大量的数据，工作人员输出所采集数据进行，便能提供准确、全面的地质信息，有效提升了工程勘查效率与工程勘查的智能化程度。在利用此方法时，工作人员需掌握高密度电阻率分析方法。高密度电阻率分析方法主要有目标相关、边界单元以及有限单元三种，在工程勘查中可根据具体岩土层形态科学选择。

3 工程物探应用效果分析

较之传统的勘查技术，工程物探技术具有明显应用优势。首先，物探技术经济可行，应用成本低且效率高，能准确快速地完成地质勘查工作，勘查结果详细清楚，不会对勘查范围造成破坏，应用效果理想。其次，较之传统的钻探技术，工程物探技术主要是对地下的三维半空间的地球物理场进行测量，通过对物探数据的综合分析，可获得拟勘查场地三维空间的地质信息，为相关工作提供重要参考信息。如在工程施工中，通过工程地质勘查，对即将开工建设的地点当中存在的各种地质问题进行分析，可保障建筑工程的施工质量与安全性。在利用工程物探技术勘查地质信息时，需要注意以下几点：(1)工程地质勘查内容要包括建设区域的地形地势、地层结构、水文地质等多方面内容，广泛收集工程信息，掌握基本工程资料；(2)在获得基础信息后，根据具体工程环境、施工特点设计编写经济可行的勘查方案，可为后期的勘查工作奠定基础。