工程物探在地質勘查中的應用分析

孫傳林

(山東省核工業二四八地質大隊，山東 青島 266041)

1 工程物探技術原理分析

物探技術是通過地球物理原理，借助物理探索設備以及物理手段，對工程所處環境的物理場景進行測量。工程物探技術能實現對相應地質密度以及放射性的差異性分析，但據相關研究顯示，單一應用某種物探技術進行地質勘查工作，無法保證勘查結果的科學性與準確性，因此多數地質勘查工作都會綜合應用多種工程物探技術，以確保所獲數據信息的準確性與全面性。

在進行地質勘查時，綜合利用多種工程物探技術，同時利用相關新型、精密電子設備有效捕捉各項地質信息，獲得地質影像，并對地質影像數據做進一步分析，便能得出準確的關于地質結構結論。

2 幾種工程物探技術及應用分析

2.1 大地電磁測探法的應用

大地電磁測探法簡稱MTI，在應用這一方法時，需掌握以下幾點：(1)大地電磁測探法是借助天然電磁場場源，通過觀測不同頻率電磁場的變化規律，研究分析地中電性結構，進而推斷地層巖土特性的一種勘探技術。(2)地球內部電磁波具有趨膚效應，當電磁波在地下介質中傳播時，會表現出高頻成分衰減快、穿透深度較小等現象。(3)電磁波處于不同頻率當中時，會表現出不同的電性信息，因此，當電磁波處于不同深度地質中時，會反映出不同深度的地質信息，相關工作人員通過信息數據變化就能獲得地質信息，達到勘探目的。圖1為在工程勘測中獲得的斷層高頻大地電磁異常剖面圖。

圖1 斷層高頻大地電磁異常剖面圖

2.2 淺層地震反射波法的應用

研究表明，使用不同的介質波可以獲得不同程度的阻抗差異，也就是說，通過研究反射波變化情況能獲得反射層變化層次。如反射波在傳播過程中遇到相對較大介質時，會產生明顯變化，工作人員在觀察到反射波變化情況后，對已獲得波幅展開精準分析與計算，最終能夠確定反射波所在層次。當遇到特殊情況時，反射波變化頻率會加快，僅靠工作人員無法完成信息采集與整理工作，這時需要借助專業設備及時收集與記錄電磁波信息，避免造成信息遺漏。同時，在不同介質下，產生的反射波特征會有所不同，工作人員借助具體數據與圖形，可判斷出巖土當中的性質。

2.3 高密度電法的應用

高密度電法的基礎是常規電法，后經過逐步完善，形成一種新型勘探技術。在理解高密度電法時，需掌握以下幾點內容：(1)巖土介質自身就擁有電性差異，這一電性差異是高密度電法的基礎。(2)在利用高密度電法進行勘查時，需要工作人員確定勘查位置并在該位置上施加點差，在試驗過程中，檢測傳導電流會發生變化，工作人員根據檢測傳導電流的分布與當中變化可判斷出巖土性質。(3)高密度電法的優點是能對裝置形狀大小、所在位置、排列等多種信息進行全面測量，從而精準獲得探測地面電場所產生變化的規律，計算出地層電阻率，之后根據地層電阻率的變化、變化規律分析出巖土性質。具體應用如圖2所示。

圖2 巖土性質分析計算示意圖

2.4 雷達物探法的應用

雷達物探法具有操作簡單、抗干擾性強等優點，但是雷達的探測深度、分辨率會受地下電磁波傳輸速度影響。現階段，雷達物探法具有兩種應用方法，一是剖面探測法，所謂的剖面探測法，指的是在勘查過程中，雙天線雷達的發射天線、接受天線同時貼著沿線移動，形成全過程移動記錄，獲得移動圖像，工作人員對移動圖像進行分析，獲得相應地質變化信息。二是寬腳探測法，在利用寬腳探測法進行工程勘查時，工作人員需要將雙天線中的一個天線固定，另一個天線隨著測線移動，在移動過程中會產生不同反射波，工作人員根據反射波的走勢進行分析，形成對地質參數以及電磁波傳播效率的準確計算。

2.5 直流電阻率物探法的應用

直流電阻率物探法常應用于一些數據密集型工程。如工程地質勘查中利用該方法采集密集型數據時，直流電阻率物探法能測量地面斷面二維數據：利用測探法與常規剖面的集合功能，埋設一次導線，之后就能獲得大量的數據，工作人員輸出所采集數據進行，便能提供準確、全面的地質信息，有效提升了工程勘查效率與工程勘查的智能化程度。在利用此方法時，工作人員需掌握高密度電阻率分析方法。高密度電阻率分析方法主要有目標相關、邊界單元以及有限單元三種，在工程勘查中可根據具體巖土層形態科學選擇。

3 工程物探應用效果分析

較之傳統的勘查技術，工程物探技術具有明顯應用優勢。首先，物探技術經濟可行，應用成本低且效率高，能準確快速地完成地質勘查工作，勘查結果詳細清楚，不會對勘查范圍造成破壞，應用效果理想。其次，較之傳統的鉆探技術，工程物探技術主要是對地下的三維半空間的地球物理場進行測量，通過對物探數據的綜合分析，可獲得擬勘查場地三維空間的地質信息，為相關工作提供重要參考信息。如在工程施工中，通過工程地質勘查，對即將開工建設的地點當中存在的各種地質問題進行分析，可保障建筑工程的施工質量與安全性。在利用工程物探技術勘查地質信息時，需要注意以下幾點：(1)工程地質勘查內容要包括建設區域的地形地勢、地層結構、水文地質等多方面內容，廣泛收集工程信息，掌握基本工程資料；(2)在獲得基礎信息后，根據具體工程環境、施工特點設計編寫經濟可行的勘查方案，可為后期的勘查工作奠定基礎。

4 結語

總而言之，目前，工程物探技術日益完善，被廣泛應用于地質勘查中，并取得了理想的效果，提高了地質勘查的準確性與科學性，提升了地質勘查水平。可以相信，在信息技術不斷發展的背景下，工程物探技術在未來必有更為廣闊的發展前景。