物探技術在巖土工程勘察中的應用及前景探析

楊 甦 （安徽省地球物理地球化學勘查技術院，安徽 合肥 230022）

1 引言

近年來，隨著我國經濟的穩步增長，城市中在建工程的數量不斷增加，作為建設工程項目的基礎性準備工作，巖土工程勘察工作質量的好壞將會對后續的設計和施工工作帶來直接影響。以往的實踐表明[1-2]，工程失事的原因大多是由于前期的巖土勘察工作得出的結果不夠準確，導致了后續的設計工作出現偏差，實際施工中出現無法按照設計圖紙施工的情況，或者即使最后勉強能按照設計圖紙進行施工，也會出現很多工程質量問題。因此，做好建設工程項目前期的巖土工程勘察工作顯得尤為重要。與傳統的勘察手段相比，使用物探技術進行勘察具備速度快、設備簡單便攜以及費用低等優點，因而在巖土工程的勘察領域中被廣泛應用[3]。同時，物探技術可以對場地進行連續勘探，其最終所生成的地質剖面圖的圖像具備直觀、清晰等優點，能幫助勘察人員較好的判斷場地的地質構造及分布情況。由此可知，在建設工程的巖土工程勘察階段中合理使用物探技術能夠節約較多的時間和成本，提高勘察結果的準確性。

2 物探技術簡介

由于組成地層的不同巖土層間在物理性質方面（導電性、磁性等）存在差異性，這些差異性會引起地球物理場的變化。物探技術就是利用相關儀器設備來研究和分析地球物理場的變化，進而探測地層的地質構造情況，從而為工程建設的設計和施工提供相應的依據[4]。目前，隨著勘察技術的不斷快速發展，物探方法的種類也在不斷增加，主要分為電法勘探、電磁勘探和地震勘探三大類，每種方法的適用范圍和條件如圖1所示。其中，電法勘探是以巖、礦石之間電磁學性質及電化學性質差異為基礎，通過觀測和研究電（磁）場在地下的分布規律；電磁勘探是通過分析巖、礦石之間的電（磁）差異，探究天然電（磁）場和人工電（磁）場之間的差異（電磁差異），探查地質結構；地震勘探是通過分析巖、礦石之間彈性差異，通過觀察和分析地震波在地下的傳播特性來探查地質結構的構造情況，地震勘探與其他勘探方法相比，具有高精度、高分辨率、大穿透深度等特點。在實際的巖土工程勘察過程中，可根據場地條件的不同，將普通的鉆探技術與物探技術相結合，發揮每種勘察手段的優點，從而提高巖土勘察結果的準確性。

物探方法及其適用范圍

3 工程案例

3.1 項目概述

該工程選取國內某工業園區道路為勘測對象，從項目所處的區域地質特征來看，本項目地貌為溶蝕峰從與溶蝕緩丘洼地。線路總體走向北東向，整個區屬亞熱帶季風溫暖濕潤氣候，氣候溫和，夏無酷暑，冬無嚴寒，雨量充沛，年均氣溫14.5℃。該區出露的巖層主要為三疊系大冶組、安順組灰巖及白云巖。該項目所處的地區地下水類型較為單一，基巖為巖溶含水層，巖溶裂隙水存在于灰巖與白云巖裂隙中，無統一的地下水位，分散出露與巖溶洼地邊緣。本次物探工作的目標是利用高密度電法來勘察園區道路覆蓋層厚度和巖溶發育等狀況，為該園區道路的設計和施工提供相應的參考資料。本次物探工作主要依據的技術規程為《公路工程物探規程》(JTG/T C22-2009)[5]。

3.2 準備工作

3.2.1 勘探方法

本次勘探采用高密度電法，其基本原理同常規的直流電法相同，均是以巖、礦石之間的電性差異為基礎，通過觀察和分析電場在地層下的分布規律來查明地層的地質構造狀況的地球物理方法。高密度電法具備數據采集量大以及智能化等優點，其生成的地層剖面圖分辨率較高。在使用高密度電法勘探之前，應盡可能的清除電極處表層的雜草，使用澆水的方法減少接地電阻，使用絕緣膠帶包裹電纜與電極的接口連接處，確保漏電等情況不會發生，保證勘探的質量。

3.2.2 勘探設備

本次勘探使用的儀器為WDJD-3多功能數字直流激電儀。

3.3 勘察結果

利用surfer軟件和二維電阻率反演成像軟件RES2DINV中的數據處理功能對現場采集到的數據進行預處理，然后輸入測線地面的高程數據對地形作校正，最后在根據經驗輸入軟件解釋需要的一些必需參數。上述工作完成后，運行軟件對處理后的數據進行反演解釋，需要注意的是，在數據解釋過程中應注意隨時調整參數，以便使得解釋的結果更加真實合理。最終的勘察結果顯示線路巖溶裂隙相對不發育，但局部段相對發育深，道路覆蓋層厚度變化大。

4 物探技術在巖土工程勘察中的應用前景

物探技術的發展給巖土工程勘察準確性的提高做出了重要的貢獻，同時也節約了勘察的成本。在未來應加大對新型物探技術的投入和研發力度，加快物探技術的發展速度，為建設工程項目的安全提供保障。未來的物探技術應該要向著更加精密化的方向發展。目前物探技術仍存在勘測深度小、干擾因素較多等弊端，為了適應巖土勘察工程的復雜環境，應提高物探設備的精密性、抗干擾性以及智能性。隨著國民經濟的需要，工程物探在逐步擴大其應用領域，具體包括公路、鐵路、橋梁、隧道、電力、通信、地質災害調查和治理等各個行業，工程物探技術的發展與現代科技進步密切相關，隨著科學技術的進步，工程物探技術的發展日趨成熟。

5 結論

巖土工程勘察是建設工程的基礎性準備工作，目前巖土勘察工作中常用的鉆探技術在區域劃分中存在以點代面的問題，造成劃分的區域與實際的區域存在較大差異。和早期的鉆探技術相比，物探技術在勘察工作過程中效率高。在實際的巖土勘察工作中，應將兩種方法相結合，做到優勢互補，從而使得巖土勘察的結果更加準確，提高勘察質量。