地球物理勘探在工程地质勘察中的应用研究

侯建伟

（云南建投第一勘察设计有限公司，云南 昆明 650000）

传统的工程地质勘察手段主要以地质钻探、现场原位测试为主，容易受勘察现场的施工条件制约，具有工期长、效率低、勘察信息孤立、投资大等缺点[1，2]。物球物理勘探具有勘察信息丰富、费用低、探测深度大、方便快捷等优点，不仅能大幅度提升勘察效率，也能有效提升勘察质量[3，4]。随着社会的快速发展，大型工程（地铁、高铁、高楼等）的建设愈来愈多[5]，因此对建设场地的勘察质量越来越苛刻，即对勘察深度、勘察广度、勘察精度的要求也越来越高，因此在工程地质勘察活动中广泛应用物探技术是未来发展的必然趋势。

1 地球物理勘探的概念及类型

物球物理勘探简称物探，是以岩矿石物理性质差异为基础的勘探方法。岩矿石的物理性质主要有密度、电性、波速、放射性、磁性等，与此对应的勘探方法有重力勘探、电法勘探、地震勘探、放射性勘探、磁法勘探。在工程地质勘察活动中应用最广泛的物探方法主要有高密度电法勘探、地质雷达法、浅层地震反射波法勘探等。论文主要对以上在程地质勘察活动中应用最广泛的物探方法开展应用研究。

2 高密度电法勘探在工程地质勘查中的应用研究

高密度电法勘探在工程地质勘察领域应用最为广泛，它集电测深法与电剖面法于一体，是一种阵列勘探方法。它于20世纪70年代被提出[6]，是以岩矿石的电阻率差异为基础的一种物探方法，通常采用解析法求解简单地电条件的电场分布，与传统电阻率法相比，具有操作简便、成本低、探测过程便捷、探测信息丰富、探测结果精确等优点[7]。吴灿灿等[8]基于高密度电法勘探在徐州市建筑场地的应用实例证明了高密度电法勘探能够有效锁定基岩面的位置，可为工程建设提供一定的指导意义。王建飞[9]结合高密度电法勘探在云南曲靖危险废物集中处置区工程地质勘察中的应用实例，认为高密度电法勘探的应用效果良好，在工程地质勘察领域中具有很大的应用潜力。张建锋等[10]基于高密度电法勘探的特点开展了探测浅部地下水泥管的试验研究，结果表明高密度电法勘探可以很好地探测出地下空洞的存在。许国礼等[11]基于高密度电法勘探在岩溶勘察及城市管道探测中的应用实例，探讨了高密度电法勘探在工程地质领域应用的可行性，认为高密度电法勘探在工程地质勘察中是非常有效的物探方法。尹德强等[12]基于高密度电法勘探在探查坑道、基岩面等方面的应用实例，认为高密度电法勘探对低阻地质异常体反演准确度高，并提出高密度电法勘探在基岩面形态的探测中效果较佳。曾宣源[13]通过对高密度电法勘探在某边坡岩土工程勘察中实测案例成果的分析，探讨了高密度电法勘探在边坡基岩埋深调查工程中的可靠性。综上所述，高密度电法勘探在工程地质勘察领域的应用十分广泛。

3 浅层地震反射波法在工程地质勘察中的应用研究

浅层地震勘探是一种基于人工激发地震波在岩、土介质中的传播规律，进而推测浅部地下构造或者岩土物理力学参数的勘探方法，可以分为反射波法、折射波法、透射波法[7，14]。浅层地震反射波法具有经济便捷、快速高效、勘察精度高、勘察丰富等优点，同时亦具有探测深度浅、工作面积小等特点。王志勇等[15]基于常见地质模型的正演模拟与实测记录对比、复杂地震记录反射波识别方法与处理方案，并结合两个应用实例，认为浅层地震反射波法在不良地质体探测方面具有显著的应用效果。薛强强[16]通过在矿山工程勘察中应用浅层地震反射波法，认为浅层地震反射波法在探测不良地质体方面效果显著。林承灏等[17]通过在某大型工程场址工程地质勘察中应用浅层地震反射波法，准确查明了场址区隐伏断裂的空间赋存特征，说明了浅层地震反射波法在隐伏断裂的探测中能够取得良好的应用效果。裴辉[18]以北天山2#隧道为例，探讨了浅层地震反射波法在岩土工程勘察中的应用，认为浅层地震反射波法勘探在工程地质勘察中越来越发挥着重要的作用。杨银湖等[19]基于浅层地震反射波法在桥位工程地质勘察中的应用实例，提出浅层地震反射波法勘探可以查清影响桥梁基础的不良地质因素。综上所述，浅层地震反射波法勘探主要用于勘察不良地质体。

4 地质雷达法在工程地质勘察中的应用研究

地质雷达是基于地下介质电性参数和几何形态的差异，根据电磁波在传播过程波形和电磁场强度的变化规律，进而确定地下界面或地质体的空间位置和地下介质的结构[7，20，21]。地质雷达法具有无损、便捷、受周边环境制约较小等优势。王延辉等[22]通过地质雷达技术在市政工程勘察中的应用研究，认为地质雷达技术具有很好的应用价值。荆智辉[23]基于地质雷达的工作原理，对岩土工程中地质雷达勘察技术开展了分析，认为地质雷达可以为施工提供有价值的参考消息。王庆学[24]通过地质雷达在城市地下岩溶探测中的应用，圈定了溶洞位置，后经钻探验证，发现地质雷达探测结果是可靠的，说明了地质雷达可以准确探测埋深较浅区域的岩溶发育情况。郭佳豪等[25]将地质雷达用于千岛湖配水工程金竹牌-进水口支洞段进场道路隐伏岩溶探测，为后续施工提供了参考。李婕结合地质雷达在公路路基溶洞探测中的应用实例，认为无论公路路基的岩溶是否有充填，地质雷达均可取得较好的勘察效果。

5 综合物探在工程地质勘察中的应用研究

在工程地质勘察中联合运用两种或多种物探方法并开展综合研究可以有效提升物探成果的可靠性。王文峰联合介绍了高密度电阻率法、浅层地震反射波法、地质雷达特点，并对其在工程勘察中的应用进行相关研究。胡晓光等对综合物探工作进行了探索，并总结了物探工作在工程地质勘察中的应用特点。项守龙等基于4个综合物探技术的工程勘察实例，探讨了不同物探方法组合在工程地质勘察中的作用及应用效果。赵杰华等以贵州镇宁至胜境关高速公路某岩溶段为研究区域，应用地质雷达、高密度直流电法、地震映像法等，有效提高了勘察成果的准确性。刘垒等[2]通过联合运用高密度电法、地震反射波法，不仅找到了区域基岩面位置，还发现了潜在的富水性异常区域。白文胜基于瞬变电磁法及高密度电阻率法综合物探在长大隧道岩土工程勘察中的应用，认为综合物探技术在工程勘察中的应用频率越来越高。综上所述，每种物探方法各有优缺点及相应适应条件，联合运用两种或多种物探方法并开展综合研究可以有效提升物探成果的可靠性。

6 结论

本文对地球物理勘探的概念和类型进行了概述，并对在工程地质勘察活动中应用最广泛的物探方法进行了应用研究，结果显示：①在工程地质勘察活动中应用最广泛的物探方法主要有高密度电法、地质雷达法、浅层地震反射波法勘探。②高密度电法具有操作简便、成本低、探测过程便捷、探测信息丰富、探测结果精确等优点，在工程地质勘察领域的应用频率最高。浅层地震反射波法具有经济便捷、快速高效、勘察精度高、勘察丰富等优点，主要用于勘察不良地质体。③每种物探方法各有优缺点及相应适应条件，在工程地质勘察中联合运用两种或多种物探方法并开展综合研究可以有效提升物探成果的可靠性。