工程物探檢測方法技術應用及展望

劉 灃

（江西省地質礦產勘查開發局物化探大隊，江西 南昌 330000）

工程物探（工程地球物理勘探）主要是在土木工程類領域中進行工程檢測，其主要基礎為地下重力、電場等物理場。地質體不同決定物理性質存在差異，這就導致地下物理場分布各不相同，通過物理場勘探以及相關地質資料，可以有效明確當地施工的地質構造。伴隨著電子技術、計算機技術的飛速發展，工程物探檢測方法開始呈現出多樣性，各類先進的儀器設備開始應用在工程勘察中，發揮其透視性、效率高等優勢，為工程建設提供有力的支持。從目前的情況看，我國工程物探開始應用于水利水電、道路橋梁、城市建設、化工國防等各個領域，且在工程實踐中技術以及裝備水平均處于世界前列，在實際工程建設中取得了良好效果。由此可見，對工程物探檢測方法技術應用及展望進行探究具有重要的現實意義。

1 工程物探檢測方法

截止到現今，工程物探檢測方法的種類有很多，其所使用的設備以及原理各不相同，且在先進技術的推動下，新型的物探檢測方法層出不窮，現階段應用較為成熟的工程物探方法主要有彈性波類、電磁波類、影響類三種。彈性波類：應用彈性波進行工程物探的方法主要有兩種，即聲波法、地震波法，聲波法中涉及到穿透聲波、表面聲波、單孔聲波、聲波反射等。地震波法包括連續地震波測試、地震測井等，聲波法以及地震波法是以巖體內彈性波的傳播特點作為基礎，但是兩種方法各具特色，可以同時采用兩種方法來提高工程物探檢測準確性，兩者不可互相取代。電磁波類：在利用電磁波技術進行工程物探時，主要采用探地雷達、電磁波CT 技術，在隧道施工中主要采用探地雷達進行預警工作，并且也可以利用探地雷達技術對公路施工質量、混凝土襯砌與地下洞室圍巖的結合情況進行檢測，而電磁波技術在成像階段需要有巖土體在吸收階段的形成數值作為依據，應用該技術可以探測到地質體的電性差異以及規模，明確節工程建造階段存在的不良地質情況以及灌漿效果。影像類：其原理主要是將物體本體與環境光照顏色進行疊加，以此來顯示出物體特有的圖像特點，一般情況下，可以應用錄像設備在一定的光照條件下，對物體的圖像進行檢測，通過分析圖像特征，詳細掌握受檢對象的工程質量以及工程地質情況，目前依據影像類設備的工作特點，可以將其分為地面錄像設備、鉆孔彩色錄像設備、水下錄像設備，目前這些設備常用于堆石體的密度以及附加質量的檢測。

2 工程物探檢測方法的實際應用

2.1 水利工程應用

水利工程對國計民生具有重要影響，所以為了有效提高水利工程的施工質量，需要注重工程物探工作，在實際勘探過程中，需要對覆蓋層、巖溶、滑體坡、堤壩隱患情況進行勘探[1]。在實施覆蓋層探測的過程中，需要注意分析每層的厚度以及基巖頂部的起伏情況，如在南水北調中線工程中的陶岔渠進行覆蓋層探測時，可以利用物探技術呈現出如圖1 所示的三維地震勘探成果。巖溶探測階段，需要明確的內容有巖溶溶溝、洞穴的埋深、分布、規模、地下水等情況。滑體坡探測階段應該掌握滑體坡的危害、含水層分布、滑體坡整體厚度、滑體坡的堆積情況等。堤壩隱患中應該明確堤壩建設后是否存在洞穴、裂隙、砂層的情況，明確隱患的位置。

圖1 南水北調中線工程中陶岔渠三維地震勘探結果

在利用工程物探技術進行檢測時，需要對建筑巖體、灌漿效果、混凝土質量、錨桿錨固質量進行檢測，在建筑檢驗質量檢測階段，可以利用物探探測技術分級處理巖體質量，詳細掌握巖體各層厚度，分析其內部是否存在不良的地質體，準確標注出巖體的高程，如圖2 所示，我國采用地震連續波測試的方式對某水利工程縱向圍堰建基面進行檢測。灌漿效果檢測中可以用電磁波CT 技術分析固結灌漿后的巖土力學情況。混凝土質量檢測的過程主要是利用物探檢測技術混凝土灌漿效果、洞室混凝土襯砌質量、凍傷混凝土空鼓深度進行檢測。錨桿錨固質量檢測技術中可以利用聲波技術生成的反射信號明確錨桿長度是否合格以及砂漿飽和以及缺陷情況[2]。

圖2 某水利工程縱向圍堰建基面檢測結果

2.2 巖土工程應用

工程物探在巖土工程中也可以從勘察、檢測兩方面進行分析，在巖土工程勘察中，相較于傳統的鉆探技術，應用工程物探技術可以對工程的地質情況進行連續性的探測，從而確保探勘的準確性，高效解決巖土工程存在的問題，并且工程物探技術的應用范圍更廣，不會受到外界條件的限制，可以有效降低成本，減少施工工期，并且采用工程物探技術具有較高的精度，所以在巖土工程勘查中提倡采用工程物探技術。通過調查發現，在巖土工程勘探中，彈性波技術屬于其中重要的一項，彈性波作為應力波的一種，可以通過對其的分析，掌握巖層的地質特性，如巖層界面具有較大的差異，彈性波就會出現異常的情況，所以當前可以用彈性波進行巖土工程的地質勘探。

工程物探技術應用于巖土工程檢測中，主要是對地基的加固效果進行評價，分析基樁、路基的緊密型，確保工程質量，在建筑階段應用工程物探技術可以分析裂縫情況，其主要應用的原理是電磁波在不同介質中傳播速度具有較大的差異，所以可以通過分析電磁波在檢測物體的傳播情況，掌握巖土的裂縫情況，在其基礎上制定科學的解決對策[3]。在巖土工程檢測方法中應用最為廣泛的就是聲波勘測技術，這主要是由于該技術在操作起來較為簡單，且勘測面積較大，可以節省較多的工程資金。

2.3 能源勘探應用

應用工程物探技術可以對礦產、能源進行探測，在實際工作的，可以利用地震探測技術、聲波技術對天然氣、石油、地下井田、氣田進行全面仔細的探查，從而有效掌握油氣儲能位置，協助工作人員在開采階段解決遇到的問題。除了上述應用之外，也可以利用工程物探技術對地下“孤石”、地鐵巖溶進行探測。

3 工程物探檢測技術的發展展望

3.1 勘探類物探發展展望

以物探方法作為出發點，在發展趨勢上，勘探類物探開始呈現出三維化，如在進行電法勘探時，可以依據巖石、礦體、地質構造的導電性、介電性等性質，對礦體、地質構造的特性參數等予以分析，將地質剖面通過三維立體化的方式呈現。除此之外，現階段我國廣泛研討三維地震勘探的情況，但是在其發展階段仍然存在一系列的問題，所以應該加強三維地震勘探的突破，使其在未來可以得到廣泛應用。針對水生勘探技術而言，為了實現大范圍、高精度、快速度的測量，在未來也應該發展全角度的三維勘探技術。從儀器設備作為出發點，為了更好的適應時代建設的發展要求，設備應該具有靈敏度、分辨率、精度高的特點，確保工程技術中的儀器設備具有多功能檢測的優勢，從而對相應參數進行良好的測量，并且在實施勘探時可以結合多種學科，綜合分析各種參數，從而有效提高探測結果，精準探測地層以及情況，在這一過程中需要分析的參數有磁化率、電阻率、密度、縱波速度等[4]。

3.2 檢測類方法技術

未來工程物探在發展階段，應用領域會得到擴展，在技術的推動下，工程物探會逐漸向各個領域中滲透，相較于工程物探而言，儀器設備的選擇至關重要，未來選取的儀器設備會擁有更高的精準度，可以需要在第一時間對數據進行處理，從而將檢測結果清晰顯示出來[5,6]。除此之外，檢測類技術方法可以利用信息化技術加強現場管控，利用遠超操作來節省更多的人力資源、物力資源、財力資源。相較于鉆探，工程物探的優勢明顯，其可以獲得連續性的地層數據，從而有效提高勘探的準確性，因此該技術提倡應用在橋梁、國防、化工、核電領域，全方面推動我國經濟的發展。

4 結束語

綜上所述，伴隨著科學技術的發展，越來越多的技術開始應用在工程建設中，水利工程、土木工程、能源勘探工程等領域都開始涉及到工程物探檢測技術，為了使其更好的滿足工程需求，在未來需要研發出新型的技術與設備，以此來提高工程物探的檢測結果，實現工程建設質量的提升。