浅析物探在不良地质探测中的应用

（浙江土力工程勘测院，浙江 湖州 312000）

浅析物探在不良地质探测中的应用

王恒华

（浙江土力工程勘测院，浙江 湖州 312000）

科学技术的快速发展，使得物探技术在地质探测中使用得到了可能。在进行工程施工的过程中，往往会遇到不良地质，若不能清楚的知晓地质的情况，则将会给施工带来很大的风险。探讨物探在不良地质探测中的应用，有助于物探技术精准性的提升。本文从探测方法出发，探讨了物探的特点以及在实际工程的应用，为物探技术的推广使用提供参考。

物探；不良地质体；应用；地震映像法

物探技术的探测方法种类较多，各有优势。对于不良地质的探测，地震映像法是一种较为简便有效的探测手段。因为地质复杂性会导致地震映像法实施的复杂性，所以文中通过建模的方法，充分反映了该模型的波场特征，则在野外进行不良地质的探测的时候，可以用此方法进行指导。

1 探测方法技术

物探即是地球物理勘探，它是利用物理学的原理和方法，对地球的各种物理场分布及其变化进行观测，探索地球本体及近地空间的介质结构、物质组成、形成和演化，研究与其相关的各种自然现象及其变化规律。在此基础上为探测地球内部结构与构造、寻找能源、资源和环境监测提供理论、方法和技术，为灾害预报提供重要依据。物探常利用岩石的物理性质有：密度、磁导率、电导率、弹性、热导率、放射性，与此相应的勘探方法有：重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探、地温法勘探、核法勘探。具体在实际的工程勘探，施工过程中应用较多的是电法勘探中的电测深法即电阻率测深法，磁法勘探中的地质雷达电磁波成像法，还有地震勘探中的浅层地震仪法。

1.1 电阻率测深法

电阻率测深法是电法勘探中的一种，它是在地面的一个测深点上，通过逐次加大供电电极,AB极距的大小，测量同—点的、不同AB极距的视电阻率ρS值，研究这个测深点下不同深度的地质断面情况，在工程中应用也比较普遍。通常情况来说，只要探测深度范围内的岩石体与地面的测深点之间在电阻率上存在差异，就可以利用这一差别来进行探测，就能够知道探测深度范围内的地质情况。例如，隧道开挖前，都会对岩体地质情况做一个详细的勘探。倘若岩体中存在比较大的裂隙或者是空洞，显然裂隙或是空洞的地方的电阻率与岩体表面的电阻率是存在很大差别的。

1.2 地质雷达电磁波成像法

地质雷达是利用超高频电磁波探测地下介质分布，通过发射机发射一定大小的频率和脉冲电磁波讯号。当讯号在岩层中遇到探测目标时，会产生反射讯号。等到讯号和反射讯号通过接收天线输入到接收机，放大后由示波器显示出来。根据示波器有无反射汛号，可以判断有无被测目标；根据反射讯号到达滞后时间及目标物体平均反射波速,可以大致计算出探测目标的距离，从而来大致描绘地下的结构形式及组成。

1.3 浅层地震仪法

浅层地震仪又称工程地震仪，一般是指勘探深度近数百米范围内的地震勘探仪器，其广泛用于矿产、水文地质、工程地质等领域，其工作原理和地质雷达电磁波成像法基本类似。尽管以上两种方法在一定程度已经能够解决大部分问题，但是也会存在盲点。根据实践经验表明，电法勘探主要还是适用于岩体阻值过低的情况，但是对于岩体阻值过高的情况，会存在很大的失误。比如，对于裂隙比较大的岩体，电法会显示阻值过高，但是密实度比较大的硅化灰岩相比四周密实度比较小的硅化灰岩来说，同样也会表现出阻值过高的现象。这时采用电法就无法分辨出来了，很容易造成误判，从而影响探测的结果，就可能会给工程施工带来无法预知的后果，但是浅层地震仪和地质雷达电磁波法就能够很好地解决这一问题。这样看来，我们在实际的工程过程中，不能一味的相信某一种探测方法，要根据实际工程情况以及每种探测方法的使用条件和优缺点，来综合考虑该采用何种方法才是最适合的。这不仅能够提高工作效率，也避免造成资金的浪费。

2 实用物探技术应用主要特点

图1 构造模型

图2 地震映像数值模拟剖面

图3 地震映像时间轴

从我国物探技术目前的发展水平来看，物探技术应用的主要特点表现在以下几个方面：（1）物探技术能够为工程设计和施工阶段提供地层分布状况和岩体的相关物理性质，为设计提供可靠的相关数据，从而让设计工作人员做出合理化、安全化的设计，为接下来的施工提供技术上的保障；（2）物探技术不仅仅只能够运用在工程建设中，还可以运用在寻找新能源，在理论上能够有效地解决目前存在的能源危机，以及在改善环境方面，同样效果也十分显著；（3）物探技术在工程中的运用，其本身就是在寻求一种最有效的设计、施工途径，以便能够在保证工程质量和人员安全的前提下，最快、最经济的完成工程，所以在某种程度上来说给工程带来了不小的经济效益；（4）物探技术在工程中的运用探清了工程的地质概况，能够有效避免因为施工不当而造成的工程事故，也是在一定程度上保证了施工人员的安全性；（5）就目前来看，我国的物探技术日趋成熟，在各个行业领域都有所应用与发展，这与它本身较强的适应性是分不开的。

3 地震映像剖面数值模拟

就掌握的数据资料，对某工业园区的地质地貌做一个构造模型。对工业园区地表水平方向和垂直方向，采用相同的介质和非均匀的声波来做数值模拟。具体模型如图1所示，数值模拟结果如图2所示。

从图2，我们很明显能够看到不同速度所形成的的不同反射波，以及在空洞中声波发生的绕射。仔细观察可知，在空洞顶部产生的绕射，其波形和洞底绕射的波形在相位上刚好相反，这也说明了空洞中的波速与实际土层中的波速是不一致的。众所周知，声波在不同的介质中会表现出不同的波速，这也就是我们实验判断的根据之一。据此综合来看，我们可以判断，该工业园区地层以下存在空洞和巷道。

4 应用实例

比如在某一铁路隧道挖掘过程中，施工单位遇到一条已经不能够使用的锌矿巷道。为了避免出现塌方，造成人员伤亡，施工单位决定停止施工。他们决定采用地震映像仪法来探测该不明的巷道，并对所探得的映像作进一步的分析处理。根据图3显示，地震映像时间轴上，在桩号39～56之间，反射波存在同轴的现象，大约45ms以后，反射波开始逐渐衰减，不难判断这里存在空洞。结合实际情况来看，图中显示的空洞位置与实际挖掘时一致。这在一定程度上也说明，地震映像仪法能够有效的探测岩体和地层中可能存在的空洞和巷道。

同样根据图3所示，我们还不难看出，在地震映像时间轴桩号34～37之间，反射波不仅具有相同的轴，而且均在向上运动。大约35ms以后，反射波同样也开始逐渐衰减，这也是空洞的表现。结合以上两此判断，我们大概能够确定空洞的埋深在24～26m。

在图3中，地震映像时间轴桩号23～26之间，反射波不仅也具有相同的轴，而且均也在向上运动。大约35ms以后，反射波同样也开始逐渐衰减，这也是空洞的表现。结合以上两项判断来看，我们大概能够确定空洞的埋深为29m。综合起来看，也可以初步探测到锌矿巷道的一些基本情况，比如巷道的埋深估计在25m左右，以及巷道的大致走向和长度等方面。

结语

在实际模型中，遇到不良地质，将会出现显著的物探异常的现象。这种异常有效的反应出了地质的情况。此中物探技术的精准度较高，从具体的工程实例中可以看出，物探方法能够准确的判断出采空、巷道等不良地质体。可以为工程建设提供准确的数据，可以满足实际工程的需求。

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P631 < class="emphasis_bold"> 文献标识码：A

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