关于物探技术在工程地质勘查中的应用探讨

贾世俊，周 鹏，李朝辉，朱洪潇，崔杨洋

（中国冶金地质总局第三地质勘查院，山西 太原 030002）

当前阶段下，因我国的交通建设取得了比以往更多的投资，一些大型的公路工程对于工程勘探以及环境的评定有着重要的意义。而采用综合物探技术，相比一般的钻探方法更加能够确保施工周期正常运转。因此本文就水利工程建设地质资源勘查中物探方法的实际应用问题进行合理的分析，以供参考。

1 物探技术的意义

随着我国工程地质行业的不断发展，探测相关技术已经开始变得越来越成熟，在许多新的专业领域中已经得到了广泛的应用，并且在经济和社会上得到了良好的评价。物探技术可以显著提高工程进度和建设速度，并为工程质量和安全提供重要保证[1]。可以看出，物探技术在建设公共安全体系和维护社会安全与稳定方面具有重要的地位和作用。总而言之，物探技术人员必须具备深厚的技术知识和综合能力，才能满足这一任务的需要，并应对地质勘探产生的各种问题做出正确的处理。

2 物探方法的分类

地下物探的探测方式多种多样，截止目前为止，一般来说可以细分为月球地面物测、钻井物测、航空跑道物测等。在工业钻井地质物探中，主要特点是通过利用地球物理的分析方式，对各个钻孔井的地质剖面情况进行具体分析，有效地解决地质探测技术上的问题，具体分析包括钻孔密度、侧向、视角的电阻和曲率、产状、中子、自然振动电位、井温、声波、水文空气流量、干硬、压力等等。常见的地质物探探测方法主要包括以下几种：地震探测法，主要原理是通过借助全球地震波的径向传播运动规律对地壳层下地质结构活动进行地震探测，判断地下结构是否已经存在有价值的地质矿藏。地震震波法具体分类包括纵向透射波法、反射地震波法和横向折射地震波法等[2]。在实际应用的研究过程中，主要目的是将自然岩石的化学性质作为研究依据，对岩石地下水、地下油和矿藏等资源进行科学发掘，同时还希望能对岩石地质学的构造原理进行解释，常见开发方式主要包括利用自然界的电场法、电磁观测法勘探法、电磁观测法以及电磁感应法等。

3 物探方法在工程地质勘查中的应用

（1）直流电阻率。直流电阻率测量物探的方法常应用于一些重要数据密集型基础工程。如企业工程师在地质地理勘查中需要利用该探测方法采集密集型物探数据时，直流高压电阻率二维物探计算法器就能准确测量各种地面地质断面二维物探数据：它是利用二维测探的方法与各种常规地质剖面的相互集合作用功能，埋设一次探测导线，之后就有可能同时获得大量的输出数据，工作人员可将输出所得与采集到的数据同时进行，从而提供更加准确、全面的工程地质勘查信息，有效地提升了企业工程地质勘查工作效率与提高工程地质勘查的智能化应用程度。高密度和低电阻率地质分析方法主要分为有地质目标对应相关、边界相应单元以及有限相关单元三种，在岩土工程地质勘查中可根据具体岩土地质层面的形态进行科学选择。因此，直流电阻率对于我国工程地质勘查工作的发展有着重要的影响和意义。

（2）三维地震技术。三维水下地震观测技术主要为了能够得到目标清晰的地震图像与准确的地震位置。三维深度地震观测技术相较于其他二维地震观测方法，能更好的把沿地震测量曲线的地震观测数据进行深度拓展，使其更适用于与三维空间的观测。利用该项技术，可以准确得到观测地质体的三维立体数据。另外，三维地震技术在数据储量和偏移归位方面都具有较为明显的优势，数据储量大且偏移归位精准。其设计基本原理主要是通过借助现代计算机成像技术，将数据模型最终收集完成成像，并把数据收集后得到的地下三维空间中的数据模型进行进一步的数据分析综合处理，使之最终可以形成一个通过剖面、平面和立体的地下空间地质物理图像所构造出的图像。三维地震技术的使用范围十分广泛，尤其适用于地质构造相对复杂的煤矿采空区的地震勘探工作，借此可以直接或间接反映采空区的地质灾害情况。

（3）探地雷达的应用。探地电磁雷达的主要科学原理类似于太空光学发射原理，主要功能是向特定目标探测介质内部发射高频矢量电磁波，并通过筛选和测量分析其所反射的高频电磁波源和频率，对与相关地具体地质地理条件状况进行详细的地质调查和测量分析。为了更准确地深入理解和准确掌握全球地质的基本性质，有必要严格遵守地质电磁波在其工作时的原理，并通过对目标部位的地形，地质等条件进行综合分析。发射方式天线以高频宽带信号脉冲的发射形式连续发射高频无线电磁波，该高频电磁波从而向目标接收对象进行反射或连续发射并由位于接收器的天线进行接收。地面发射雷达可以在各种环境中使用，并具有许多优势，包括操作非常简单，分辨率高，无损且抗干扰能力强。

（4）地震勘探。地震时空勘探一般认为有两种不同的观测方法，分别称为是光线折射两波法和其他反射两波法，其主要原理就是通过对折射波和其他反射波的地震时间，沿地震侧向轴线运动方向的实际地震时空运动分布给出规律，明确确定折射波平面、反射波平面的地震深度与邻近地址地震构造的基本性质、形态等。在地质覆盖层面的探测研究过程中，浅层勘探折射式微波法虽然具有较为显著的效果，能够通过勘探发掘出许多隐伏的地质空洞以及地体构造，从而能够取得更加显著的工业应用探测效果，但是，这种探测方法很容易受到工程施工以及场地各种因素的严重限制。随着现代计算机数字信息处理技术的不断发展，地质勘探数据分析的效率也已经开始不断得到提升，对于地下地质构造的研究可以产生较为显著的应用效果。

（5）重力勘探。重力地质勘探方法作为一种现代地质物探方法的一种，主要用途是用于指根据不同矿体间以及不同岩体间可能存在的地表密度变化，通过进行地表密度变化观测来准确勘查具体地质。重力地质勘探在我国现代水利工程建设地质物探勘查中广泛运用较为普遍，并已经取得了显著的地质勘查研究效果，结合其他地质物探勘查资料和当前拟建设的区域性地质的物探资料，有效地推断和找出地质覆盖层的具体地质物理构造以及地层矿体结构性质，为现代工程建设勘查提供更多的科学资料以及技术信息。因此，为了充分保证这种勘查方法效果所达到的准确性和符合科学性的勘查要求，在对这种勘查方法进行实际运用过程中，还要对当前拟建勘查区的自然地形、天气以及大地振动带的状况等进行综合考虑。

（6）电磁法。电磁辐射法就是需要根据固体岩层的具有导电性的物理特点作用来准确进行岩层探测，这样才能够真正达到岩层勘察的最终目的。这种移动电磁法其中拥有很多重要的实际工作作用原理，根据这些工作原理的不同将其中的应用大致分为连续移动电磁法和瞬间移动电磁法两种。对它们结构进行地质寻找主要目的是通过对一些地质矿床结构的科学探测或是对一些金属矿床结构进行地质勘查。在这两种电磁工作法的原理中，瞬变发射电磁法一般是都需要通过一定的瞬变电源发射装置，它主要利用特定电磁场和波脉冲的物理特点作用来对水文地质中的结构主体进行瞬变发射产生电磁场，然后再对它进行对一些地质主体结构的进行勘查，在对一些水文地质中的结构主体进行地质勘查时，瞬变发射电磁法就能够对其发挥重要的引导作用。

（7）电剖面法。电剖面法具体是以研究人工电场在地下的分布规律为基点，因而被广泛的应用在工程地质勘查工作中，它对基岩面的起伏规律以及断裂带的分布有着较为明显的效果，如果水在岩层中呈现分散和不连通的方式，会导致整个岩层的电阻率小，而使用电剖面法可以有效的解决这种难题，从而提高我国工程地质勘测工作的可持续发展。

4 物探技术的发展趋势

（1）探测技术的创新。随着经济社会的不断发展与进步，不断创新提高工程物探的应用技术，研究现代工程物探相关技术已经是现在非常重要的研究任务之一。在对其理论进行深入分析的过程中，可以适当的选择选用一些小波数学分析技术理论，因为小波分析理论有它独特的技术优势。在进行采集勘探数据的时候，不可避免的会受到各种勘探噪声和电磁干扰，传统上的去噪分析方法已经不能完全适应目前的工业勘探信噪精度技术要求，通过小波分析方法可以有效的提高勘探信噪的对比。

（2）对物探相关数据及时翻译。在工程施工时，对于各工程企业物探相关数据的及时翻译，这些翻译数据是非常重要的。首先，数据的及时采集翻译工作，对于一些重要的物探数据一定要具有敏锐的现象观察分析能力和不断捕捉新的能力，因为这些数据在整个施工过程质量中也是占据主要性的地位。如果数据出现任何质量问题，都会对整个施工的工程质量安全造成一定的社会威胁。其次，对于这些翻译工作来说，每一个工程物探技术工程师都必须要具备将原始物探数据翻译成相关工程物探地质调查资料的技术能力，在翻译数据上必须达到一定的准确性和标准，对关于岩土的一些工程物探问题能够有效的进行应对，在及时处理一些工程物探方案的情况下也应该及时做出一些相应的决策，这些各个方面在工程施工的环节中都要具有一定的可保障性的作用。所以，勘查工作过程中，物探技术工程师对物探工程的相关专业知识和相关理论一定严格掌握，培养自身的各种综合专业素质，可以及时的应对在工程施工勘查过程中出现的各种疑难问题。

5 结语

当前，地质资源勘查的主要物探应用方法有很多种，比如化学重力物理勘探、电法勘探等，将这些物探方法进行合理的研究分析和推广应用，可以有效地推进我国工程地质勘查工作的顺利进行。对于传统物探探测仪器的便携、计算机远程控制和测量数据处理等技术进行应用和开发，如此就大幅度地提升我国工程地质勘察的技术水平和服务质量，从而给勘察企业和社会公众带来更多的社会经济效益和价值。