物探技术在岩土工程勘察中的应用及前景探析

杨 甦 （安徽省地球物理地球化学勘查技术院，安徽 合肥 230022）

1 引言

近年来，随着我国经济的稳步增长，城市中在建工程的数量不断增加，作为建设工程项目的基础性准备工作，岩土工程勘察工作质量的好坏将会对后续的设计和施工工作带来直接影响。以往的实践表明[1-2]，工程失事的原因大多是由于前期的岩土勘察工作得出的结果不够准确，导致了后续的设计工作出现偏差，实际施工中出现无法按照设计图纸施工的情况，或者即使最后勉强能按照设计图纸进行施工，也会出现很多工程质量问题。因此，做好建设工程项目前期的岩土工程勘察工作显得尤为重要。与传统的勘察手段相比，使用物探技术进行勘察具备速度快、设备简单便携以及费用低等优点，因而在岩土工程的勘察领域中被广泛应用[3]。同时，物探技术可以对场地进行连续勘探，其最终所生成的地质剖面图的图像具备直观、清晰等优点，能帮助勘察人员较好的判断场地的地质构造及分布情况。由此可知，在建设工程的岩土工程勘察阶段中合理使用物探技术能够节约较多的时间和成本，提高勘察结果的准确性。

2 物探技术简介

由于组成地层的不同岩土层间在物理性质方面（导电性、磁性等）存在差异性，这些差异性会引起地球物理场的变化。物探技术就是利用相关仪器设备来研究和分析地球物理场的变化，进而探测地层的地质构造情况，从而为工程建设的设计和施工提供相应的依据[4]。目前，随着勘察技术的不断快速发展，物探方法的种类也在不断增加，主要分为电法勘探、电磁勘探和地震勘探三大类，每种方法的适用范围和条件如图1所示。其中，电法勘探是以岩、矿石之间电磁学性质及电化学性质差异为基础，通过观测和研究电（磁）场在地下的分布规律；电磁勘探是通过分析岩、矿石之间的电（磁）差异，探究天然电（磁）场和人工电（磁）场之间的差异（电磁差异），探查地质结构；地震勘探是通过分析岩、矿石之间弹性差异，通过观察和分析地震波在地下的传播特性来探查地质结构的构造情况，地震勘探与其他勘探方法相比，具有高精度、高分辨率、大穿透深度等特点。在实际的岩土工程勘察过程中，可根据场地条件的不同，将普通的钻探技术与物探技术相结合，发挥每种勘察手段的优点，从而提高岩土勘察结果的准确性。

物探方法及其适用范围

3 工程案例

3.1 项目概述

该工程选取国内某工业园区道路为勘测对象，从项目所处的区域地质特征来看，本项目地貌为溶蚀峰从与溶蚀缓丘洼地。线路总体走向北东向，整个区属亚热带季风温暖湿润气候，气候温和，夏无酷暑，冬无严寒，雨量充沛，年均气温14.5℃。该区出露的岩层主要为三叠系大冶组、安顺组灰岩及白云岩。该项目所处的地区地下水类型较为单一，基岩为岩溶含水层，岩溶裂隙水存在于灰岩与白云岩裂隙中，无统一的地下水位，分散出露与岩溶洼地边缘。本次物探工作的目标是利用高密度电法来勘察园区道路覆盖层厚度和岩溶发育等状况，为该园区道路的设计和施工提供相应的参考资料。本次物探工作主要依据的技术规程为《公路工程物探规程》(JTG/T C22-2009)[5]。

3.2 准备工作

3.2.1 勘探方法

本次勘探采用高密度电法，其基本原理同常规的直流电法相同，均是以岩、矿石之间的电性差异为基础，通过观察和分析电场在地层下的分布规律来查明地层的地质构造状况的地球物理方法。高密度电法具备数据采集量大以及智能化等优点，其生成的地层剖面图分辨率较高。在使用高密度电法勘探之前，应尽可能的清除电极处表层的杂草，使用浇水的方法减少接地电阻，使用绝缘胶带包裹电缆与电极的接口连接处，确保漏电等情况不会发生，保证勘探的质量。

3.2.2 勘探设备

本次勘探使用的仪器为WDJD-3多功能数字直流激电仪。

3.3 勘察结果

利用surfer软件和二维电阻率反演成像软件RES2DINV中的数据处理功能对现场采集到的数据进行预处理，然后输入测线地面的高程数据对地形作校正，最后在根据经验输入软件解释需要的一些必需参数。上述工作完成后，运行软件对处理后的数据进行反演解释，需要注意的是，在数据解释过程中应注意随时调整参数，以便使得解释的结果更加真实合理。最终的勘察结果显示线路岩溶裂隙相对不发育，但局部段相对发育深，道路覆盖层厚度变化大。

4 物探技术在岩土工程勘察中的应用前景

物探技术的发展给岩土工程勘察准确性的提高做出了重要的贡献，同时也节约了勘察的成本。在未来应加大对新型物探技术的投入和研发力度，加快物探技术的发展速度，为建设工程项目的安全提供保障。未来的物探技术应该要向着更加精密化的方向发展。目前物探技术仍存在勘测深度小、干扰因素较多等弊端，为了适应岩土勘察工程的复杂环境，应提高物探设备的精密性、抗干扰性以及智能性。随着国民经济的需要，工程物探在逐步扩大其应用领域，具体包括公路、铁路、桥梁、隧道、电力、通信、地质灾害调查和治理等各个行业，工程物探技术的发展与现代科技进步密切相关，随着科学技术的进步，工程物探技术的发展日趋成熟。

5 结论

岩土工程勘察是建设工程的基础性准备工作，目前岩土勘察工作中常用的钻探技术在区域划分中存在以点代面的问题，造成划分的区域与实际的区域存在较大差异。和早期的钻探技术相比，物探技术在勘察工作过程中效率高。在实际的岩土勘察工作中，应将两种方法相结合，做到优势互补，从而使得岩土勘察的结果更加准确，提高勘察质量。