地球物理探測技術在巖土工程勘察中的應用研究

梅冬 陳偉

摘?要：在我國快速發展的過程中，我國的綜合國力在不斷的加強，社會在不斷的進步，地球物理探測技術在巖土工程勘察中的應用越來越廣泛，常見的地球物理探測技術包括磁法、高密度電法、地震法等，在現代化巖土工程勘察中取得了良好的應用效果，推動了我國社會化建設進程。基于此，本文通過分析城市工程地球物理探測的特點，及其在城市工程巖土勘察中的應用，結果顯示該技術可扮演與傳統的鉆探及原位測試良好的互補角色，能夠在巖土工程勘察領域推廣使用。

關鍵詞：巖土工程勘察;地球物理探測技術;應用研究

場址地下地層與地下水分布的調查為巖土工程主要的工作之一，傳統的場址調查技術主要以鉆探或原位貫入試驗為主，鉆探方法可直接取得地層樣本進行地層分類及工程力學性質試驗，貫入試驗，如標準貫入試驗（Standard Penetration Test，SPT）及圓錐貫入試驗（Cone Penetration Test，CPT），可直接量測力學反應，鉆探與貫入試驗的空間分辨率極高，但取樣空間與量測范圍小;相對地，地球物理勘探在于獲得地層的物理性質（例如彈性波速、電阻率及介電度）分布，其量測范圍甚廣、取樣空間較大，因此空間分辨率較低.因為這樣的特性差異，且地球物理勘探技術具有非破壞性、經濟、快速的優點，地球物理勘探被期待可扮演與傳統的鉆探及原位測試良好的互補角色，提供鉆探前的場址初步調查，并由傳統鉆探與原位測試點的調查結果，延伸到線、面甚或三維立體的信息.

1?城市工程地球物理探測的特點

地球物理探測是利用目的物與周邊介質的物理性質差異，運用適當的地球物理原理和相應的儀器設備，通過分析研究觀測到的物理場，探查地質界線、地質構造及其他目的物或目標的勘探方法，或者是測定地質體或地下人工埋設物的物理性質或工程特性的測試方法。基于地質條件變化、城市活動引起的電場、地震波場、磁場、重力場、地熱場、放射性等物理場的變化，電法、地震法、磁法、重力、測溫、放射性勘探等各種方法可在實際中應用，在陸地、水域、地下（井中及坑道）等不同條件下取得效果，不僅解決了很多巖土工程問題，也在環境地質問題發揮了作用，其中包括地下水、地質構造、滑坡、埋藏物、物理特性的探測等。城市工程地球物理探測技術主要是為城市規劃、城市建設與管理服務并得以應用發展，因為它具有與其他方法相比高效經濟、施工靈活、信息豐富和無損探測等優點，但是要取得較好的探測效果，應該正確認識城市工程地球物理探測在城市工程建設中應用所具有的特點或面臨的問題，除探測深度小、精度要求高和干擾因素多之外，有時還具有任務急、不能影響正常的城市交通和城市日常生活等特點。第一是探測深度小。城市建設工程涉及的地下地質問題多為淺層。目前，城市工程地球物理探測的深度多為幾米到幾十米，最深在百米左右。例如：在要求探測深度較大的上海地區建設高層建筑，其基巖埋深或持力地層埋深在60～80m左右，而在其他地區建設高層建筑，需要探測的地基深度一般在30～50m，這對物探來講屬于極淺層范圍。第二是探測精度要求高。對于城市工程地球物理探測來講，工程建設單位希望有較高的物探精度，深度與平面位置誤差最好達到厘米級。如何努力保證如此高的精度要求成為城市工程地球物理探測工作的重要難點之一。第三是探測干擾因素多。在繁忙的城市環境條件下，人、車流量大，各種電、磁和震動干擾多，且具有隨機性，而且周圍建筑物較為密集，消除和避免這些干擾和影響因素，給現場工作和探測資料的處理與解釋提出更高要求。第四是施工場地狹小。由于受周圍建筑物、基礎設施的影響，很多城市工程地區物理探測工作的場地比較狹小，給探測工作布置造成影響。此外，任務急是城市工程地球物理探測的另一特點。作為巖土工程勘察、工程測試項目，一般要求在幾天或十幾天完成，而搶險工程或工程評價的探測任務，有的則要求在一天內或幾個小時提出探測結果。

2?地球物理探測技術在巖土工程勘察中的應用

2.1?勘探深度與分辨率

雖然淺地表地球物理技術在勘探深度以及解析能力上有了顯著的提高，但是與工程師的期待仍有差距。其中折射震測對地質條件復雜的速度構因為其限制因素而無法進行解析;電阻率層析成像法與其他方法相比來說勘探深度更佳，但是隨著勘探的深度增加分辨率會相應的下降，而且下降明顯，并且在電阻率低的區域其對周圍以及下方的解析能力降低;主動式瞬態面波法主要對深度為30m以內的地層進行勘探，而且隨著勘探深度的增加，其分辨率也會呈現明顯的下降;跨孔走時層析成像探測在跨孔區域的解析能力并不均勻，上下兩方的解析能力下降，表現較差，這就要求跨孔的孔距不應過大。

2.2?工程物探技術在巖土工程勘察中的應用

由于傳統巖土工程勘察過程中鉆探技術應用得較為普遍，這種技術操作簡單，但其檢測準確性不高。在巖土工程的勘察過程中利用工程物探技術，能夠彌補傳統鉆探勘察中存在的弊端，保證地質界面具有較好的連續性，而且勘察數據無論是權威性還是說服力都處于較高水平。而且在巖土工程傳統勘察技術應用過程中，對于巖土塊壘中不明物體、不明物體的形狀和分布情況等無法準確確定，但是利用工程物探技術可以有效地解決這些問題。

2.3?多道瞬態面波法

多道瞬態面波法可以應用在土壤液化潛能的評估上。比如，地震發生后，可能會使得地震影響區域發生土壤液化現象，為了將地震影響區域的土壤液化情形進行進一步的研究，可采用多道瞬態面波法對地震影響區域的地層進行土壤液化潛能掃描，利用瞬態面波法的掃描結構進行土壤液化潛能評估。多道瞬態面波法還可以應用在土壤改良成效的評估上。

3 結語

隨著巖土工程項目的增多，以彈性波技術和地質雷達檢測為代表的工程物探技術在巖土工程勘察和檢測中應用得十分廣泛。但是在實際應用過程中還存在一些限制因素，因此要根據施工現場的實際情況來實現工程物探技術的充分運用。特別是隨著電子信息技術的快速發展，工程物探技術越來越成熟，其在巖土工程中的應用前景更為廣闊。

參考文獻：

[1]肖光慶.工程物探技術在巖土工程中的應用解析[J].信息化建設，2016（6）：129-130.

[2]楊富治，陶禮春，張錫忠.工程物探技術在巖土工程勘察中的應用[J].資源信息與工程，2016（3）：111-113.