综合物探在岩溶勘察中的应用分析

龚春荣

【摘  要】岩溶地形由于长期受到外界环境的影响，致使其在道路施工过程中容易有安全隐患，综合物探法的引入可以为其施工提供一定的理论依据与借鉴。综合物探方法的顺利实施需要专业人才根据不同地域的地质结构制定详细的施工计划。综合物探法主要包括直流电法、瞬变电磁法、地震波法和电磁波法，不同的方法在实际施工操作中具有明显的优点与缺点，能够根据岩石层矿物质结果发射不同的信号波，进而为施工提供技术指导。

【Abstract】Karst topography is affected by the external environment for a long time， so it is easy to have hidden dangers in the process of road construction. The introduction of integrated geophysical exploration method can provide a certain theoretical basis and reference for its construction. The successful implementation of the integrated geophysical exploration method requires professionals to make detailed construction plans according to the geological structure of different regions. The integrated geophysical exploration method mainly includes direct current electric method， transient electromagnetic method， seismic wave method and electromagnetic wave method. Different methods have obvious advantages and disadvantages in actual construction operation， and can emit different signal waves according to the mineral results of the rock layer， thus providing technical guidance for construction.

【关键词】综合物探;岩石勘察;应用

【Keywords】integrated geophysical exploration; rock prospecting; application

【中图分类号】P631;P642.25                                             【文献标志码】A                                                 【文章编号】1673-1069（2021）03-0173-02

1 引言

我国地域广阔，土地地质类型丰富，岩溶地形主要分布在西南和西北地区。岩溶地形又被称为喀斯特地貌，是由于可溶性岩石长期受到外界液体浸泡和腐蚀而形成的独特地质类型。由于我国西南和西北地区不仅喀斯特地貌较多，而且存在较多山区，致使道路施工过程中存在一定的问题。为了简化道路施工难度，针对岩溶地形的地质结构，可以采用综合物探的地质勘探方法。

2 綜合物探地质勘探方法运用的原则

2.1 专业的人才

地质勘探工作具体实施之前，需要物探人员根据当地的地质结构和工程任务，制定详细的工作方案。一般而言，工作方案包括整个施工工期、具体的物性差异、作业区域的地质结构特征、施工要求、所需要的特殊注意事项等。与此同时，还需要对物探方法的理论基础、基本原理、操作技巧、费用、机械等方面有一定的熟悉度。因此，相关的工作人员要具备地质学、力学、工程学理论知识，同时要熟悉一线施工工程，这样才能将理论知识与实际勘测过程相结合。

2.2 因地制宜

岩溶勘测中所涉及的物探目标繁多，既包括了解地质中矿物质含量，判断是否适合道路修建等，在具体的施工过程中，还要根据不同的任务目标采取不一样的物探方法，只有这样才能保证物力、财力和人力最节约的前提下，完成勘测目标。

2.3 具体工作细节

在综合物探法运用过程中，要落实到勘测工作的方方面面，如测线、测点等。同时要注重整体工作量和费用的把握，在具体的施工目标指导下，尽可能地坚守测线或者测点。综合物探法的工作内容主要包括水平分辨率、垂直分辨率和探测深度。

3 综合物探在岩溶勘察中的具体应用

3.1 直流电法

直流电法是以岩石层的电学性质为基础，针对不同岩石层的电场变化来进行地质勘测的一种方法。由于岩石中成分存在一定的差异，其导电性也具有一定的差异。在具体的操作中，需要人工向岩石层输入稳定的电流，并观察整个地质结构中电流场的变化，在此基础上确定岩石层中矿物质的含量和该区域的地质结构。

在我国漳泉铁路岩顶隧道进出口处，为了查明泥石流和滑坡等现象出现的原因，即采用了直流电法，通过对不同深度和同一深度的不同点位的电流和电阻测量发现其剖面中存在电阻异常的点位，从而发现是由于其长期与地下水作用而造成了风化，进而致使整个隧道牢固性较差，存在薄弱环节而导致了坍塌情况。

3.2 瞬变電磁法

瞬变电磁法是指在电路系统中利用不接地回线向地下岩石层发射脉冲的方法，通过发射过程中引发的二次感应涡流场，来探测地质层电阻的一种方式。简而言之，瞬变电磁法主要利用电磁感应定律，根据磁场中成分和衰减率，来检测电磁场的强与弱。

该方法在施工过程中具有较高的施工效率，是煤田和水文地区施工的首选方法。同时，由于在检测的过程中是通过高阻物质寻找低阻物质的方式，因此，其对地形并无特殊要求和影响。在具体的施工过程中，通过瞬变电磁法给喀斯特地形区域增加新的磁场时，这些磁场会释放出更多的能量和氢原子，使原来的磁场能够接受一定的能量，形成大的电流，从而获得激励磁场，增加信噪比。

然而瞬变电磁法在工作过程中也存在一定的局限性。一方面，其容易受岩石层中的金属属性影响。当岩石层具有大量的金属类物质时，其勘测结果往往不是很准确，此时则可以通过直流电法作为一种补充，来减少金属对于结果的影响，以提高监测数据的准确性。另一方面，当地层表面拥有低阻层矿化带时（目前我国的陕西、云南等地区地层中可能充满石墨层）也会影响数据的准确性，因此瞬变电磁法要结合地质结构进行使用。

为了保证测量过程中的准确性，要注重整个测量过程的结果记录，通过对相关电流结果和数据的监测，来推断土地层的底层构造。

3.3 地震波法

地震波法是以人工激发的地震弹性波在不同矿物质构成的岩石层中的不同传播特点来发现地质的构造。主要分为反射波法和面波法。

反射波法是指反射波沿测线的反射时距曲线来确定反射界面深度与构造形态。一般在巨厚的沉积岩分布地区，当进行工程施工时，反射波可接收到几公里距离内的反射面，根据探测到的物质情况，可以对周边的地质构造有清晰的了解。同时根据反射波数据可以计算出其覆盖层的物质和传播速度。这种工作方法在实际操作中具有高效、准确、快捷的特点。但是由于其受到周边其他观测点的激光数据影响比较大，当受到干扰时容易出现数据不准确的现象，因此在操作中要及时消除干扰点。

面波法是基于面波的频散特性和其传播特点而成的岩石勘测技术，主要用来解决工程施工过程中的地质勘测问题。

根据实验数据显示，当岩石中介质比较均匀时，其速度会随着深度的加深而增加，当出现不同的介质层面时，则会出现“Z”字型变化，这种变化只要体现在地表接收到信息从上一层漏能型波转入下一层漏能型面波。

以国道205福建省沙县至三明市一段为例，运用面波法检测的图形如图2所示，当检测深度在21.8cm和36cm时整个波线出现了明显的变动，则表明21.8cm处是水泥路面与地下介质层的分界线，36cm时稳定层与底层的分界线。通过这种方法的运用可以根据不同的介质层面的差距采取不同的施工方法。

3.4 电磁波法

电磁波（CT）探测方法是在施工过程中选取两个钻孔，一个孔发射电磁波，另一个孔接收电磁波，通过探测孔间地层对发射电磁波的吸收程度，来推断解释两孔间的地质及构造情况。电磁波探测技术目前已经被广泛应用于雷达探测、地质勘测、岩层勘测等方面。

以石马隧道工程勘察为例，图3是ZK2-1与ZK2号孔的剖面CT处理结果，图中清晰地反映高吸收与弱吸收带，剖面中高吸收带主要分布在浅部靠ZK2-1号孔和ZK2号孔底部一带，中部无高吸收异常，表明岩性完整，无破碎裂隙存在。ZK2-1号孔上部高吸收异常区规模较大，表明上部风化强烈，随深度加深，吸收减弱，反映基岩完整。ZK2号孔深部80～100m间有一明显高吸收异常带，并向西倾斜，解释为裂隙发育带。

4 结语

综合物探技术通过多种技术手段，根据不同地区地质结构，采取不同的物探方法，结合电阻、电波等来分析岩溶勘测的特点，并根据相关的数据对接下来的施工提出指导性的建议，对发现的潜在问题进行及时纠正。综合物探技术的应用对于提高施工质量、减少工程事故具有重要的意义与价值。随着科研水平的不断提高，技术的不断更新，我国地质勘测技术也在日趋完善，这也为我国工程施工提供了进一步的安全保障。

【参考文献】

【1】付德俊，汤昌旺，贠鹏.综合物探在某房建高层基础岩溶勘察中的应用[J].工程地球物理学报，2019，16（01）：111-115.