物探技術在鐵路工程中的應用

王建能，胡文富

浙江省地球物理技術應用研究所，浙江杭州 310005

0 引言

鐵路工程物探探測的主要對象是與工程有關的地質問題和工程結構質量。它是在地表、空中或井下通過儀表測試地球物理場物性參數及其變化，如電性、磁性、電磁性、彈性、放射性等，通過對所獲得的物性資料的分析、研究，推斷、解釋地質體、巖土體和工程結構的形態、性狀、分布等。由于物探設備輕便， 勘測周期短，成本低，成果質量直觀形象，可用二維或三維表現，在勘測中應用的范圍逐漸擴大。

1 物探在鐵路工程中的應用領域及其特點

初期鐵路工程物探只應用于找水和土石界線劃分，現在的應用領域已深人至從初測到定測的鐵路勘測各個階段，并已延伸至施工和運營的工程質量檢測中。

按解決的地質問題分類，應用領域有：劃分土石界線；進行第四系松散地層和巖石的分層；測定斷裂構造的存在，產狀和富水狀況；圈定密集節理帶；不良地質中巖溶、滑坡、巖堆和地下洞穴探測；特殊土中軟土、裂土、凍土、膨脹土探測；在找水中圈定富水帶、劃分咸淡水界線，尋找熱水等。

按應用于工程分類，應用領域有：選線工程物探；路基工程物探；隧道工程物探；橋梁工程物探；站場工程物探；地鐵工程物探；地下埋藏物物探；考古工程物探；水源工程物探；病害整治工程物探等。

按應用于工程質量檢測分類，應用領域有：隧道襯砌混凝土質量檢測；支擋建筑物質量檢測；公路路面和鐵路路基質量檢測；地基灌漿等處理效果檢測；管線、堤壩、滲漏檢測；樁基檢測等。

按測定物理參數分類，應用領域有：測定大地導電率；測定土壤電阻率；測定剪切波速率；測定常時微動；土石密度；彈性模量及有關土體動力學參數等。

物探與鉆探一樣同是地質工作的一種手段，但物探能提供更豐富的地質信息。地質是物探工作的基礎，只有從已知地質資料獲得物性參數才能根據物探曲線特征對未知的地質問題做出推斷解釋。

物探是一種間接的勘探手段，是通過地質體的物性表現推斷解釋未知的地質問題。數據采集受地形、地質、物性不均等人文和自然多種因素的影響，因此物探成果做出的地質推斷需要其它直接手段如地質調繪、鉆探等代表性的驗證，以了解其真實的地質內涵。根據驗證結果，應該允許物探做再解釋以完善物探最后成果。這是正常解釋程序，不是有些人說的“根據地質資料修改物探成果”。其取得的成果需經其他勘察手段做代表性的驗證，然后經地質專業人員與其它勘察手段所取得的資料匯總分析，去偽存真再納入巖土工程勘察報告才能提供設計使用。鉆探資料與物探資料對比分析，是綜合分析最主要的工作方法之一，對發揮地質綜合勘探的效果有重要的作用。在一般情況下，綜合勘探的程序是先物探，后鉆探，但是兩種方法不宜截然分開，應有必要的交叉。這有利于兩種方法互相滲透，起到“物探指導鉆探布孔，鉆探驗證物探，又為物探提供解釋參數，提高物探解釋精度”相輔相成的作用。

2 物探在地質勘察工作中的內容

2.1 按工作程序大體可分為3個基本階段：

1）下達任務階段

地質資料是工程物探工作的基礎，地質人員要想用好物探這一勘探手段，首先要根據勘察目的向物探人員提供盡可能詳細的基礎地質資料和線路平剖面圖等，并概略介紹工程概況，方案比選情況及控制方案比選的主要工程地質問題，介紹工作區地形地貌特征，交通條件以及工作中應注意的問題。

2）外業工作過程中的配合

地質與物探人員共同踏勘工地，結合現場工作條件和對要探測的問題的認識，共同商定測線布置以及變通原則。對物探初步成果要及時和已有的地質推斷相對照。對物探發現的異常點要及時核對，先以地質調繪的方式判別異常的可信度，必要時布置其它勘探手段加以驗證，為鉆孔布置提供指導。

3）物探資料詳細解釋及報告編寫階段

地質人員一方面把不斷豐富、深化的地質資料及時提供給物探，充實物探資料解釋的基礎；另一方面把物探成果及時提交總體組，需要驗證的及時布置驗證，比較有把握的推斷做為方案比選的依據。

2.2 配合工作方式

目前，地質對物探的配合主要有兩種方式：一是由地質專業人員下達物探工作任務書，并配合物探人員踏勘現場。在現場針對工程特點概略介紹地質情況，解答物探人員就工作內容和技術要求提出的問題。物探工作期間地質人員不再到現場，必要時做階段檢查；二是地質專業人員僅下達任務書，而地質配合工作由物探地質專業人員承擔。物探工作期間，地質專業人員基本不再過問，僅在最后組織專家對物探成果進行評審驗收。第一種方式是經常采用的一種配合模式。這種配合方式要求地質專業人員在下達物探任務書前已對工程所在區域做過比較詳細的地質調查，對存在的地質問題吃的比較透，因而任務書的針對性比較強，物探勘察的目的僅是對地質認識的驗證和修正及補充，沒有這個前提，難于取得良好的勘察效果。第二種方式是一種地質物探緊密配合的新模式。

3 物探在鐵路工程中的應用展望

物探是地質信息產業，隨著工程物探的不斷發展，地質信息的探測領域將不斷擴大，探測精度也不斷提高。工程信息的探測，將有一個較大的飛躍。環保信息的探測將有所涉及和發展。使用物探成果的地質、工程、環保專業技術人員，對物探取得的信息將十分了解，對其成果資料能運用自如，物探專業技術人員也必將十分了解地質、工程、環保對物探的要求，專業之間互相滲透已是趨勢，但專業之間不能互相取而代之。對不同的信息技術，應采取不同的技術方法和儀器設備。應當有探測之間的厘米級精度儀器，也應當有探測千米以上的儀器，儀器的探測深度與精度要求不能兩全。

物探是地質調查工作中技術含量高、技術更新快的重要學科，是地質勘查關鍵的核心技術之一，是提高地球認知、地質調查、資源勘查、災害預警和地學研究水平的主要勘查技術，是我國鐵路工程地質勘察工作的重要組成部分，將大大推動鐵路工程巖土勘探與巖土工程測試技術面貌的改變。

4 結論

程物探具有工作效率高、成本低、周期短、見效快等優點。實踐表明，在鐵路工程地質勘察的規劃、可行性研究、初步設計及技施等階段，根據其地質、地貌特點，因地制宜地采用物探方法，配合必要的鉆探、坑槽探等工作，物探一定能取得較好的地質效果。隨著科學技術的不斷發展，物探理論的不斷完善和儀器設備的更新以及物探方法手段的多樣化，物探技術必將在鐵路建設事業中發揮重要的作用。

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