地球物理勘探技术在地质工程勘查中的应用研究

2021-04-03张军

建筑与装饰 2021年14期

张军

辽宁省有色地质一〇五队有限责任公司辽宁葫芦岛 125000

引言

随着科学技术的快速发展，我国很多先进技术运用到各行业中，助其发展更为迅速。地球物理勘探是指利用地球物理原理，根据各岩石间的电性、弹性、磁性以及反射性等物理性差异，而采取不同物探仪或其他物理方法解决地质问题的勘探方式。随着科学技术水平的不断发展，地球物理勘查技术也逐步走向成熟，应用领域也在不断增加。虽然目前地球物理勘探技术的应用非常广泛，但也存在着一定的发展瓶颈。

1 地球物理勘探技术的定义

地球物理勘探技术，也称之为工程地球物理勘探技术，是较为实用的一种技术，因为地球物理勘探技术在施工过程中可以为人们提供准确的质量分析和良好的应用效果，所以经常广泛地用于各项工程地质的勘察工作中，并发挥着巨大作用。地球物理勘探技术在当代经济的发展和工程地质施工中具有重要意义。地球物理勘探技术在资源开发、环境和地质工程等领域做出巨大的贡献力量。这项技术是基于不同地质体的物性差异，使用不同的机器设备和不同的检测技术来测量工程。由于现代工程建设具有较高要求，传统的地质勘探工作已经无法满足需求，传统的地质勘探工作通过技术性控制孔、一般性控制孔和地点所在的地质获取相关数据，缺乏对深层次地质的研究，所以不被广泛采纳。地球物理勘探技术通过机器设备进行观察测量，得出的相关结论更加具有准确性。如水文地质勘测，由于不同地区的地下水地质均具有坚硬的硬岩、次坚硬的软岩、不同程度的地下水和其他特征等，所以在选择地球物理勘探技术时，应根据地质条件、场地条件、当地条件进行充分结合，确保勘探结果无误差。除了需要获取地理位置信息外，使用地球物理勘探技术还应分析和提前预测重大灾害。传统的地质勘探主要是使用地质勘探钻孔机深度取土、双桥静探灯方法，所以适用范围也存在差异。通常单一的方法无法满足在调查过程中勘察的需求。必要时需通过多种方法或措施将优势进行互相补充，准确写出重大灾害的数据报告，然后对这些数据进行详细分析，采取相应的措施方法，确保可以在安全情况下进行施工[1]。

2 地球物理勘探技术在地质工程勘查中的应用

2.1 在矿产资源地质工程勘查中的应用

同样为了保证矿产资源地质工程勘查的准确性，在进行地球物探技术勘探前也需要先收集资料，并根据收集的资料确定勘查方案，选择合适的物探技术、方法以及勘查仪器。利用地球物探技术对矿产资源进行勘探的操作如下：①选择测量仪器：音频大地电场仪，因其设备小巧，受地形地貌特征影响小，操作简单，获取的矿产资源勘查信息量大等优势成为目前最常用的矿产资源地质勘探仪器。②对勘探区地层进行扫描探测：测量需选择电位差值较稳定的地点放置探测仪；同时为了保证准确性需进行至少3次扫描测量。③得出地球物探结果报告：通过终端计算机对扫描探测到的地层图像、图表以及数据信息进行分析整合，最后得出地球物探结果报告。④确定钻孔位置：将地球物探结果与技术人员的勘探经验进行结合，最终得出勘探区内矿产资源钻孔位置。随着地球物探技术在地质工程勘查中的应用，不仅大幅降低了地质工程勘查的难度，提高了工作效率，还有效增加了勘探结果的准确性和科学性，为了地质资源的开发利用提供了依据和安全保障。

2.2 地球物理勘探技术之地震勘探

地震勘探技术是利用人工激发的地震波来反映不同地质特征，提前预测隧道前方的地质情况，观测人员需要仔细观察反射波和折射波，并获得测量线的分布规律等，分析后得到反射波的距离、折射波的距离和地质的结构等相关信息。与其他地球物理勘探技术相比较而言，地震勘探技术不需要对勘探研究结果进行复杂的解释。但是为了确保测量时的准确性，需要在测量时消耗大量的成本。在实际过程中，地震勘探员所观察的地球物理勘探技术都是经过改进的，所提交的观测报告都包含施工所在地段的地质条件，可以很好地进行地质区分的特性。浅层折射法的优点，可用于勘测混凝土内部的孔洞或具有潜伏性的地质结构，地质勘察结果精准度较高。浅层折射法的缺点，实际使用过程中需要注意施工场地是否满足实际使用要求，且勘察结果存在一定的误差。

2.3 深度域成像技术

随着科学技术的不断发展，近年来，深度域成像技术也获得了极大提升呈现出良好的发展态势，在该方法的研究方面，一大批美国专家，在研究共方位角波动方程深度偏移技术方面在研究共方位角波动方程深度偏移技术方面获得了显著的工作成效。我国近年来在此方面的研究也在日渐加深，具有代表性的是，同济大学近年来在深度偏移成像技术方面研究日渐推进，获得的成果领先于世界先进水平。伴随近年来，国内外在深度成像技术方面的研究日渐加深，很多物理勘探服务公司也非常重视深度成像技术的研究工作，正在着力产品化深度域成像技术。然而，对于此项技术而言，在具体应用时，还有很多方面亟待进行改进，随着研究工作的不断深入，在此方面，也出现很多经过改进的先进技术，过去成像技术在技术速度方面，对于倾角技术方面的应用还是一个难题，而通过加叠后偏移方法，使这一问题得到了良好解决，但是在勘探过程当中，由于现实求取技术在应用过程当中还有偏差存在，所以具体应用时加叠后偏移方法，有成像不精准的问题存在，还会引发虚拟构造情况发生，因此利用改良方法，对于水平叠加速度不精准问题的解决，主要是通过叠加深度偏移成像来实现，对提高成像精度起到了重要的促进作用，然而当前计算机技术的快速发展，对叠前深度偏移方法有造成一定影响，随着现代信息技术的高速推进，在此方面的影响也会得到很好的解决[2]。

2.4 在地下水资源地质工程勘查中的应用

为了保证地下水资源地质工程勘查的准确性，在进行地球物探技术勘探前，技术人员需要先收集勘探区域的地形地貌特征、气候特征、人文环境、交通状况等资料，并根据上述资料制定合适的勘查方案，选择合适的物探技术、方法以及勘查仪器。其中激发极化法因为对水文环境和地貌特征的影响较小，且可以同时对多个参数进行测量，是目前地下水资源勘查中最常用的地球物探技术。激发极化法在地下水资源地质工程勘查中的操作如下：①选择在勘探区的3处地点平均安放3个探测仪进行激电探测，收集测量到的极化率、偏离度以及电阻率等参数。②将3个探测仪收集到的参数信息，通过终端计算机进行数据分析处理，得到地球物探结果；为了数据处理过程中出现参数信息丢失的问题，需要先对原始数据备份。③将地球物探结果与技术人员的勘探经验进行结合，最终得出勘探区内地下水钻孔的位置。

2.5 地球物理勘探技术之电磁法勘探技术

电磁法勘探技术是指在自然磁场或者人工磁场中观察被测量位置的深度变化或者各种物质的电阻所引起电阻率的变化，从而分析地质在岩石层的总体分布规律，并获得不同岩石的电学性质。电磁法勘探技术的勘探深度较大，具有剖面性和测深性两大特点。电磁法勘探技术目前成为最重要的地球物理勘探技术，由于电磁法勘探技术对岩层的勘探有着明显效果，因此电磁法勘探技术的应用较为广泛。大地电磁法是人工控制的一种电磁勘探方法，大地电磁法可以克服在自然磁场中信号差的缺点。大地电磁法数据处理的复杂性取决于非平面波的特征。

3 地球物理勘探技术的发展趋势

①因计算机和数据采集技术的应用，物探技术朝着智能化、简约化、自动化的方向发展，很多发达国家的浅部矿产资源濒临消失，地质工作者开始朝着更多有难度的领域进军。在建设重大工程的过程中，要对地质构造进行事先勘探，包括岩洞、岩溶等，针对这些任务，需要借助新技术、新方法和新仪器，数字化和遥感技术实现了这些难度高地区的地质勘测。②总线技术的发展成为模块化、积木式和插卡式物探仪器的关键技术。通过这些技术的应用能够实现自动测量，企鹅包括多种功能和参数的选择。便于组成结构紧凑的模块式物探仪器系统，表示新一代物探技术的发展方向和发展趋势。③集成化的计算机辅助测试技术和功能强的软件，使得测量仪器和测试技术的发展朝着更高的层次前进，用户可以快速便捷的实现所需要的测量系统，具有很强的功能和个性，反映出了软件开发和误差修复功能的大大增强[3]。