工程地質(zhì)中水文地質(zhì)勘察情況分析

逄淑月 譚希鵬 朱新磊

摘要：水文地質(zhì)勘測(cè)是工程建設(shè)中的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作，根據(jù)勘察側(cè)重點(diǎn)的不同，又可以分為供水水文地質(zhì)勘察、綜合水文地質(zhì)勘察兩種類型。現(xiàn)階段常用的水文地質(zhì)勘察技術(shù)有若干種，例如測(cè)繪法、物探法、可控源音頻大地電磁法及高密度電法等。每一種勘察方法的操作要點(diǎn)、適用條件及技術(shù)優(yōu)勢(shì)均存在一定差異，在工程地質(zhì)勘測(cè)作業(yè)中應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況靈活選擇。除了要熟練掌握每一種技術(shù)外，還應(yīng)構(gòu)建完善的工程地質(zhì)勘察體系，提高勘測(cè)數(shù)據(jù)內(nèi)容的精確性，發(fā)揮水文地質(zhì)勘察的作用，為工程施工的高質(zhì)量開(kāi)展提供有益幫助。

關(guān)鍵詞：工程地質(zhì);水文地質(zhì)勘察;高密度電法;大地電磁法

Analysis of Hydrogeological Survey in Engineering Geology

PANG Shuyue? TAN Xipeng? ZHU Xinlei

（Qingdao Ruiyuan Engineering Group Co.， Ltd Qingdao， Shandong Province， 266550 China）

Abstract： Hydrogeological survey is a basic work in engineering construction. It can be divided into two types： water supply hydrogeological survey and comprehensive hydrogeological survey according to different survey emphases. At present， there are several commonly used hydrogeological survey technologies， such as surveying and mapping method， geophysical method， controllable source audio frequency magnetotelluric method and high-density electrical method. There are some differences in the key points of operation， applicable conditions and technical advantages of each survey method， which should be flexibly selected according to the site conditions in the engineering geological survey. In addition to mastering each technology， we should also build a perfect engineering geological survey system， improve the accuracy of survey data， give full play to the role of hydrogeological survey， and provide useful help for the high-quality development of engineering construction.

Key Words： Engineering geology; Hydrogeological survey; High density electrical method; Magnetotelluric method

在項(xiàng)目建設(shè)中，水文地質(zhì)勘察能夠幫助施工單位了解工程建設(shè)范圍內(nèi)的地下水文信息，如含水層的厚度、基礎(chǔ)埋深，地下水的類型、流向、水位等，從而為工程施工提供了參考。近年來(lái)，在新技術(shù)、新設(shè)備的支持下，水文地質(zhì)勘察的技術(shù)體系日益成熟，除了常規(guī)的測(cè)繪法、物探法外，像高密度電法、可控源音頻大地電磁法等也具有測(cè)量精度高、探測(cè)深度大、屏蔽效應(yīng)低等一系列優(yōu)勢(shì)。當(dāng)然，無(wú)論選擇何種方法，都必須熟悉其技術(shù)原理、掌握其操作技巧，從而發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，切實(shí)提高水文地質(zhì)勘察的參考價(jià)值。

1 工程地質(zhì)中水文地質(zhì)勘察的類型

1.1供水水文地質(zhì)勘察

供水水文地質(zhì)勘察是探測(cè)地下水源位置、地下水流向的一種勘察方法。在城市供水系統(tǒng)、農(nóng)田供水系統(tǒng)，以及郊區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水狀況的勘察時(shí)，常用到供水水文地質(zhì)勘測(cè)。在實(shí)際作業(yè)時(shí)，通常選擇物探法、測(cè)繪法進(jìn)行勘測(cè)，比例尺一般選擇1：5000或1：10000，通過(guò)勘察能夠了解當(dāng)?shù)厮畬臃植记闆r、水源具體位置，了解地下水形成的基本條件，為合理開(kāi)采和科學(xué)利用地下水提供了必要的參考。同樣，借助于供水水文地質(zhì)勘測(cè)，在保護(hù)地下水等方面也發(fā)揮了重要作用^[1]。

1.2綜合水文地質(zhì)勘察

綜合水文地質(zhì)勘察，其目的是更為直觀地反映勘測(cè)范圍內(nèi)地下水的分布情況，以及獲取地下水的水質(zhì)、水流補(bǔ)給等相關(guān)信息。常用方法有測(cè)繪法、電法、實(shí)驗(yàn)分析法等。以測(cè)繪法為例，在獲取地質(zhì)水文信息的基礎(chǔ)上，繪制出綜合水文地質(zhì)圖，相關(guān)人員結(jié)合圖示信息，編制綜合水文地質(zhì)報(bào)告。這樣在工程建設(shè)時(shí)，就能提前做好相應(yīng)的準(zhǔn)備，例如在地下水位較高的地方，采取降水措施，以保障工程地基的穩(wěn)定性^[2]。

2 水文地質(zhì)勘察的常用技術(shù)

2.1測(cè)繪法

測(cè)繪法是利用遙感成像技術(shù)，將獲取到的水文地質(zhì)信息，按照一定比例縮小后，繪制出相應(yīng)地質(zhì)圖、地形圖，然后在這些圖上利用點(diǎn)、線進(jìn)行測(cè)繪的一種方法。在繪制地形圖、地質(zhì)圖時(shí)，通常選擇1：10000～1：50000的比例尺。水文地質(zhì)勘察的范圍越大，精度要求越高，則使用較大的比例尺，觀察點(diǎn)相對(duì)密集，能夠更加詳盡地描述勘察范圍內(nèi)的地貌、水文地質(zhì)。在實(shí)際作業(yè)中，為了盡可能全面地掌握水位地質(zhì)信息，通常將地面調(diào)查與槽探、鉆探等相結(jié)合，從而掌握地下水埋藏特征、地下水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律^[3]。如果在野外植被茂密、地形復(fù)雜環(huán)境下利用測(cè)繪法進(jìn)行水文地質(zhì)勘察，還需要借助于遙感技術(shù)或航攝技術(shù)。

2.2物探法

該方法是利用巖土的某些物理特性（如密度、電導(dǎo)率、放射性等），對(duì)目標(biāo)范圍內(nèi)的水文地質(zhì)進(jìn)行勘察。其操作方法為：劃定勘察范圍后，選取若干個(gè)標(biāo)志點(diǎn)，然后自上而下進(jìn)行鉆探打孔。將探測(cè)設(shè)備沿著小孔深入地層之中，從而獲取各類水文地質(zhì)信息。例如，通過(guò)觀察不同深度下地層巖土的顏色，可以判斷地下水層的分布情況;通過(guò)鉆孔取樣分析，還能夠了解水體中物質(zhì)的種類、含量;另外，像地下水的類型、流向以及水位變化等，也可以通過(guò)物探法加以獲取。該方法的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于可探測(cè)的范圍較大，獲取信息較為全面^[4]。但是也存在一定的缺陷，例如，鉆孔作業(yè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并且野外環(huán)境復(fù)雜，尤其是在一些植被茂密、地形陡峭的山區(qū)開(kāi)展水文地質(zhì)勘察，可能不適合鉆孔設(shè)備的安裝，也會(huì)增加勘察作業(yè)的難度。

2.3電法

2.3.1高密度電法

該方法是以巖石、土體的導(dǎo)電性差異作為變量，通過(guò)人工施加一個(gè)穩(wěn)定電流場(chǎng)，利用儀器觀測(cè)此時(shí)巖土中傳導(dǎo)電流分布規(guī)律的一種勘測(cè)方法。在野外開(kāi)展工程水文地質(zhì)勘察時(shí)，首先劃定勘察范圍，然后從地面插入幾十甚至上百根電極。電極的另一端引出一條導(dǎo)線，連接到電極轉(zhuǎn)換器的接口上。電極轉(zhuǎn)換器通過(guò)實(shí)時(shí)采集電流變化數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)上傳到計(jì)算機(jī)，有計(jì)算機(jī)上的相應(yīng)軟件完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后，可以以直觀圖像的方式，在顯示器上呈現(xiàn)出勘察區(qū)域內(nèi)地電斷面圖，全部流程如圖1所示。

高密度電法是在電阻率法基礎(chǔ)上，融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)形成了一種新型水文地質(zhì)勘察方法。尤其是近幾年3D技術(shù)的發(fā)展，借助于計(jì)算機(jī)上的三維建模軟件，能夠?qū)⒍S地電斷面圖轉(zhuǎn)化成三維模型，從而更加直觀、形象地展示工程區(qū)域內(nèi)的水文地質(zhì)信息。

2.3.2可控源音頻大地電磁法

該方法是在音頻大地電磁法（AMT）和大地電磁法（MT）基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的新型可控源頻率探測(cè)技術(shù)。可控源音頻大地電磁法（CSAMT）操作要點(diǎn)為：選定一個(gè)測(cè)量點(diǎn)后，在距離該點(diǎn)約2km的位置，布置另外一個(gè)測(cè)量點(diǎn)。兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)上分別放置一臺(tái)電偶極源，這樣在兩者之間就會(huì)形成一個(gè)平面波。該平面波傳播到地下的電磁分量，最大可以達(dá)到2km深，從而形成一個(gè)探測(cè)剖面，用以展示水文地質(zhì)信息。CSAMT的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)3個(gè)方面：第一是采用人工場(chǎng)源，不僅能夠提高抗干擾能力，特別適合在野外復(fù)雜環(huán)境下勘察使用，而且還能人為調(diào)節(jié)場(chǎng)源頻率，以滿足不同深度的水文地質(zhì)勘察需要;第二是探測(cè)深度大，通常能夠達(dá)到2km深，并且有較高的分辨率，保證了探測(cè)精度;第三是可以同時(shí)布置多個(gè)電磁探測(cè)點(diǎn)，從而使得勘察效率成倍提升。

3 做好水文地質(zhì)勘察作業(yè)的關(guān)鍵措施

3.1構(gòu)建完善的工程地質(zhì)勘察體系

為了順利完成工程地質(zhì)勘察任務(wù)，必須要構(gòu)建一套完整的勘察工作體系，制定詳細(xì)的勘察管理制度，為野外勘察工作的具體開(kāi)展提供必要的指導(dǎo)。以水文地質(zhì)試驗(yàn)為例，應(yīng)當(dāng)對(duì)試驗(yàn)?zāi)康?、試?yàn)方法、試驗(yàn)流程及試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理等，均作出詳細(xì)說(shuō)明，保證水文地質(zhì)試驗(yàn)?zāi)軌蛞?guī)范化開(kāi)展^[5]。同樣，對(duì)于一些特殊項(xiàng)目的水文地質(zhì)勘察，也應(yīng)當(dāng)制定專門的管理制度。例如，防治地方病水文地質(zhì)勘察，或治理地下水污染的水文地質(zhì)勘察等，只有提供適用的制度，才能讓勘察作業(yè)有序開(kāi)展，得到預(yù)期的數(shù)據(jù)，為下一步的工作開(kāi)展提供必要的支持。

3.2提高勘測(cè)數(shù)據(jù)內(nèi)容的精確性

在水文地質(zhì)勘察中，前期采集到的海量數(shù)據(jù)中，摻雜一些非相關(guān)的，或者因?yàn)榇艌?chǎng)干擾導(dǎo)致不夠精確的數(shù)據(jù)。在預(yù)處理環(huán)節(jié)，應(yīng)當(dāng)將這些數(shù)據(jù)剔除，一來(lái)能夠減輕后續(xù)數(shù)據(jù)處理、分析的工作量，二來(lái)也有助于進(jìn)一步提升勘察結(jié)果的精確性?？梢試L試以下幾種措施來(lái)增強(qiáng)勘察結(jié)果的精確性：首先，要求勘察人員必須嚴(yán)格依照行業(yè)規(guī)章制度、部門管理規(guī)定，規(guī)范作業(yè)。例如，使用RTK設(shè)備、高密度主機(jī)前，應(yīng)檢查設(shè)備是否正常運(yùn)行，并進(jìn)行調(diào)零、校對(duì)，確保設(shè)備能夠正常使用。其次，要保證獲取勘測(cè)數(shù)據(jù)的全面性、完整性，避免因?yàn)閿?shù)據(jù)遺漏導(dǎo)致水文地質(zhì)分析結(jié)果失準(zhǔn)^[6]。在勘測(cè)作業(yè)中應(yīng)采集的數(shù)據(jù)包括地下水位類型、水文變動(dòng)情況、土層巖層的滲透強(qiáng)度、隔水層與含水層的關(guān)系等。勘測(cè)數(shù)據(jù)越全面，評(píng)價(jià)結(jié)果越可靠。

3.3選擇合適的水文地質(zhì)勘察方法

在新技術(shù)、新儀器的推動(dòng)下，水文地質(zhì)勘察技術(shù)體系日益豐富，可供選擇的技術(shù)方法越來(lái)越多。如上文所述，電法、物探法、測(cè)繪法等，在水文地質(zhì)勘察中均有著良好應(yīng)用。與此同時(shí)，很多技術(shù)也存在局限性，例如，地質(zhì)雷達(dá)勘測(cè)雖然分辨率可以達(dá)到毫米級(jí)，但是探測(cè)深度只能維持在100m以內(nèi);物探法雖然能夠較為全面地反映出水文地質(zhì)信息，但是存在工作量較大，勘測(cè)效率低的缺陷。因此，勘察人員應(yīng)注意結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)情況，科學(xué)挑選一種水文地質(zhì)勘察方法，才能在減輕工作壓力、提高勘測(cè)效率的基礎(chǔ)上，保證所得結(jié)果的精確性。由此可見(jiàn)，選對(duì)、用好水文地質(zhì)勘察方法，也是高質(zhì)量地完成工程地質(zhì)勘察任務(wù)的必要條件。

4結(jié)語(yǔ)

水文地質(zhì)勘察是現(xiàn)代工程建設(shè)中不可或缺的環(huán)節(jié)之一。作為了解工程地質(zhì)的一種有效手段，在開(kāi)展水文地質(zhì)勘察時(shí)，對(duì)于作業(yè)效率、結(jié)果精度等均提出了較高要求。為了滿足工程施工需要，勘察人員應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，基于以往的工作經(jīng)驗(yàn)，從現(xiàn)有的多種技術(shù)方法中，合理選擇一種地質(zhì)勘察技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，還要熟練掌握水文地質(zhì)勘察的技術(shù)要點(diǎn)、操縱方法，保證所得測(cè)量結(jié)果的精確度和可信性，為工程建設(shè)提供有價(jià)值的參考信息。

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