浅析综合物探方法在工程勘探中的应用

高祖有

（中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司，云南 昆明 650051）

综合物探对于其余物探方法来说，工作密度高，不需要较高造价成本，有更为普及的应用价值。在实际的勘探工作中，仅仅使用单一的物探方法并不能实现复杂环境下的工作需求，容易导致勘探过程中出现数据失真问题。综合物探则可以有效改善单一探测方式带来勘探数据信息的不足之处。

1 综合物探方法的定义和功能

1.1 综合物探方法的定义

综合物探方法的定义：为了得到同一个工程测量区域的真实数据，在工程基础勘探过程中不止使用一种勘探方式。具体的综合物探方法需要根据工程测量区域的特点以及勘探目的需求进行勘探方法的选择。具体的开展需要工作人员首先明确勘探工程测量区域的地质资料，对勘探内容进行全面的分析与交流，结合现场调查的具体结果，选择勘探工程测量区域适合的多种勘探方法。

1.2 综合物探的功能

综合物探方法在实际使用过程中会应用多种的仪器设备以及勘测方法，常见为浅层的反射法、高密度电法以及地质雷达等，有着较高的地质的勘测精准度以及物探分析成果质量水平。由于不同勘探的方式使用不同的技术方法以及仪器设备，就需要勘探工作人员可以在具体工作开展前，根据工程的基础性质，对不同勘探的方法进行综合对比分析，选择最佳的综合物探方法，提高勘探结果的精准性[1]。

传统的单一勘探方式往往会受到来自地质情况以及地球物理条件的不同程度影响，存在很大的不足之处。例如：勘探工作人员使用雷达探测法，由于地面太过湿润，勘测结果存在较大误差，所以需要使用其余勘探方式或者增加勘探方式挽救雷达探测的误差；部分勘探人员在煤矿采空区探测工作选择使用综合物探的探测法，由于其不同工程测量区域的基础性质存在差距，选择多种勘探方式可以对勘探数据进一步完善，提高探测数据的准确性[2]。

2 综合物探法的特点

2.1 工程地质探测方法的选择会受到不同原因干扰

在工程基础勘探过程中地底情况十分复杂。在收集以及整理相关地底数据的过程中，就一定需要根据具体实际情况开展不同的物质变化的记录。常见的变化物质为：电场、地震能源、磁场以及重力场等。不仅如此，在开展工程基础勘探的过程中，选择探测方式还需要考虑到不同工程测量区域的地底温度以及湿度情况。因为不同的工程基础勘探方法对环境有着一定的要求，环境不满足方法使用条件会导致方法使用得到结果出现误差，所以不同工程测量区域的工程基础勘探一定需要考虑周围的环境，尤其是水域、陆地等环境不不同，选择的探测方法就存在不同。

另外，岩土的物理性质也会影响勘探结果的精准程度，尤其是地底的结构以及是否滑坡等情况均会影响检测方式结果精准度。综合物探法的普及使用则可以有效改善其他物探方法存在的缺点，但是其在实际过程中，探测的深度在一百米以内，使用于较浅的层次。综合物探法虽然工程地质探测深度较小，但是其自身有着较为广阔的使用范围，对于丰富的原始资源均可以进行探测，综合物探法的经济需求不高，综合物探法的勘测成果的质量水平高的同时，施工方法的多样性也是综合物探法的优势[3]。

2.2 工程地质中探测精度较高

当前建筑行业正在不断的前进发展，工程建筑的难度越来越高，对于工程的地质要求也随之增加，为了更好的保证层次较高的建筑的安全施工，所以工程基础勘探工作要求也越来越严格。为了保证建筑寿命以及使用舒适度，很多建筑施工工程就会对工程地质中探测精度有高要求，保证同一个部分的探测深度所出现的误差控制在合理范围之内[4]。

2.3 工程地质勘查的施工作业半径较小

综合物探法已经渗透在工程地质探测的各个方面，不仅仅包括地质的探测，还包含了建筑工程的质量检测。工程地质勘查的施工作业要求高质量水平，也需要其完成时间限制，由于时间紧急性的要求，开展作业半径必定不会过大。

在实际中经常会遇见一些抢险的工程项目，为了尽早恢复附近居民的正常生活工作以及避免风险扩大，要求必须在最短的时间之内完成，并提供准确的工程地质评估报告。因此，综合物探法在工程地质勘查的施工作业半径较小。

3 常用的物探技术工程方法应用

3.1 瑞利面波法

瑞利面波法的工作原理是建立在地表震源分析的基础上，地表震源可以将其在空间上拆分为横波以及纵波，且横波与纵波在传递的过程相互，不会出现干涉叠加的影响。地表震源出现波型的转换，根据传播介质的不同，让地下介质质点进行某种方式的轨迹运动。轨迹运动不仅仅在地表附近，较为容易测量，且形成一种很强的新能量。瑞利面波法的开展需要工作人员根据瑞利面波传统的频率分散的原理，在发挥人工地震探测技术的同时，收集大量数据信心，分析波速与频率之间存在的相关联系，得到因素之间关系式，讨论得到地表层次的坐标关系。通过瑞利面波法的使用，可以满足工作人员浅层次的地基的岩土层次问题以及地质问题。

实测面波地震记录的频率波数图，并标出某一频率所对应的高阶面波和基阶面波的相速度。不同模态面波的能量大小和地层的速度结构有关。将不同模态面波分开的方法是在远距离处布置检波器排列，因为不同模态的波以不同的相速度传播，在远处的不同时间到达。瑞利面波法在使用过程中会消耗较大的能源，由于不同地质情况以及地球物理条件的限制，在不同工程测量区域的介质传播速度不同，其自身会存在频率散开。频率散开是诱发介质传播速度突然变化的重要原因，此时，得到的物探结果为频率散开的曲线的异常[5]。

3.2 电剖面方法

电剖面法主要的使用范围为研究地电断面横向电性变化的电阻率法。当单独观测视电阻率时，称为电阻率剖面法。当以观测视极化率(η)为主，同时观测ρ时，则称为激发极化剖面法。电剖面法可以得到工程地质的断裂部分的波动规律，精准及时的分析出工程地质的断裂部分的排布位置。电剖面方法主要包括对称四极装置剖面法以及联合三级装置剖面法等。电法勘探的主要实际应用就是有电极的差异的地底岩土层次，得到的物探结果更为精准且有效。

在实际使用电剖面方法过程中，部分因素会影响电剖面方法的精准性。其中，主要导致电阻率影响的原因为：岩土层的含水率、岩层的水溶液矿化深度以及水溶性的机理等。岩层水溶液存在明显差异可以减小岩层电阻率，岩层水溶液如果有很好的贯通情况则可以增大岩层电阻率[6]。

3.3 地脉动测试

地脉动测试主要实际应用情况在测量自然震源，主要包括交通、火山、雨以及风一系列不可抗力导致的自然震源。地脉动测试的应用原理为：自然震源在不同的方向的地脉动的平均振幅以及平均地脉动的主要频率谱带宽关系的相关联系，数据主要被用在地震反应的检测以及建筑结构的抗震设计分析。自然震源在地脉动测试计数下，根据建筑的动力特性分析以及检测结果，划分场地土类型。大量实际应用地脉动测试的案例场地地基土类型为三类中软场地土类型以及二类中硬场地土，还存在部分的四类软弱地土以及坚硬场地土[7]。

地脉动测试作为常见就是用在地震的监测工作，一旦某地区发生了地震，其自身的地基的周期与振动的周期类似的前提下会出现似共振以及共振等情况，延长似共振以及共振的时间长度，提高似共振以及共振的振动幅值，甚至会导致某一地区地面上建筑物受到严重破坏。地脉动测试使用的专业测量震动的仪器，在自然震源出现的时候，第一时间记录震动的频率，结合全面的深入研究后得到的结论可以为工程建筑物与地基的共振情况进行有效解释，且保证数据的真实性以及可靠性[8]。

3.4 地震勘探

地震勘探不同于地脉动测试，其主要利用地下介质密度以及弹性的差异，经过测量数据的分析进一步观测自然对人工激发地震波带来的影响作用，主要被用在地下岩层形态以及性质的推断工作中，是较为常见的一种地球物理勘探方法。地震勘探的具体使用是工作人员激发弹性波定位矿藏，从而通过仪器设备收集到不同工程测量区域的具体地质信息。具体的应用情况为：固体资源地质找矿、天然气资源找矿、钻探前探测石油资源定位等，常被运用在区域地质研究、区域地壳研究、煤田和工程地质勘查等工作中[9]。

地震勘探可以分为折射波法以及反射法。勘探的工作原理是根据波的规律开展勘探，具体根据反射波的方向以及折射波的时间进行计算，明确不同工程测量区域的地下反射面、地下结构形式、地下结构性质、地下结构状态以及折射面的深度。在勘探工程测量区域的地下信息时，有着高质量结果，得到的数据信息十分精准，但是其勘探过程需要花费大量的经济成本以及时间成本分析，不适用于大部分的勘探工作，也不实用勘探的推广使用。地震勘探方法在实际应用中，部分人员将校正之后的时间剖面方式进行了物探剖面的勘探修改，工作原理建立在浅层折射的基础上，但是其浅层折射发生在覆盖层次中往往会受到地质情况以及地球物理条件的影响，导致收集得到最终数据的不真实[10]。

3.5 航空甚低频电磁法

电磁法勘探建立在地质体的电磁响H=ωμ α2的函数基础上。在函数中，α是与地质体尺度相关的特征长度，具体数值大小与地质体形状以及大小存在直接关系。在函数图像分钟过程中，ω、μ、 任何一数值均可以在某一足够大的定值实现饱和状态，此时的航空甚低频电磁法则假像为频率较高的均匀水平场。航空甚低频电磁法被主要使用在走向长度的近于直立的板状地质体激发，其次还可能被使用在弱至中等导电率的非矿地质体。航空甚低频电磁法对于一些规模很小的良导矿体的测量则没有很高的精准度。

在使用航空甚低频电磁法过程中也会存在一定的异常，主要造成原因为非导电与导电之间过渡层存在。所以，航空甚低频电磁法主要被用在圈定导电性不高且规模较大的地质构造，常见的使用范围为：低阻蚀变带、断裂破碎带、窄断层以及接触带等[11]。

4 结语

综上所述，在实际综合物探方法的使用过程中，需要分析工程测量区域的地质情况以及地球物理条件，分析勘探结果的使用目的以及使用方式，调整物探方法使用的搭配组合，在保证数据真实且满足勘探要求的前提上，减少不必要的勘探工作量。综合物探方法不仅仅包含不同种类物探方法的配合使用，同样也可以根据其自身特点以及组合要求开展不同的应用实践，提高物探信息资料收集工作的可靠性以及精准程度，为后续工程工作开展提供扎实的前提基础。