关于物探技术在岩土工程勘察工作中应用的研究

■王红鸽

（唐山市规划建筑设计研究院 河北唐山 063000）

关于物探技术在岩土工程勘察工作中应用的研究

■王红鸽

（唐山市规划建筑设计研究院 河北唐山 063000）

岩土工程地质勘察工作是一项复杂、系统的工程，在实际工作中，需要严格的遵守相关规定与标准，并且结合以往施工经验，才可以客观真实的反映施工现场的地质情况、对地质不良作用等问题进行科学合理的分析，并提供必要的工程地质资料和设计参数。

岩土工程地质勘察技术应用

1 工程概述

二环路下穿唐津高速隧道工程位于唐山市开平区二环路与唐津高速交汇处，分南北两幅，全长825m，隧道宽度16m，隧道高度7.8m。

2 工程物探

2.1 勘察技术方案

依据勘察任务、技术要求及相关技术规程规范，经过实地踏勘、试验分析研究，结合工程实际情况和设计要求，对于隧道选择瞬变电磁法、高密度电阻率法、瑞雷面波法，探测覆盖层厚度、围岩风化程度、地质构造分布状况，并根据地震纵波速度划分围岩类别。既有效解决了勘察区域场地条件限了勘察成果的准确性，有效保障了勘察精度的要求制，又提高。

2.2 野外数据采集

2.2.1 瞬变电磁法

此次野外工作投入使用仪器为重庆奔腾数控技术研究所生产的WTEM-2Q瞬变电磁仪。

本次瞬变电磁法采用了中心回线装置，多匝小线圈观测方式，即：发射线圈尺度为2×2m，20匝；接收线圈尺度为1×1m，20匝.

野外正式观测前，进行了多匝小线圈的中心回线装置和重叠回线装置的对比试验，由图3.3和3.4所示试验曲线可知，从电压曲线中可以明显看出，重叠回线装置的电压曲线不仅在首支出现了“饱和”现象，其在尾支处亦没有表现出完整的衰减形态，因此，中心回线装置更为有利于该区工作。

选择了2m×2m回线边长，匝数为20匝的同心回线装置，这样不仅可以压制干扰，提高工作效率。同时在已知钻孔处验证表明，其探测深度和精度完全满足本次勘察设计的要求，同时该方法可减少旁侧体积效应的影响，以保证有足够的横向和纵向分辨率。

图1 多匝线圈中心回线装置

图2 多匝线圈重叠回线装置

工作参数包括：发射频率、采集时窗和叠加次数、增益、供电电流等。

2.2.1.1 发射频率

供电频率的选择一般和勘探深度及抑制50Hz工频干扰有关。考虑到本次勘探采空区所要求的探测深度，选用低频段工作，通过现场对4Hz，8Hz，16Hz和32Hz等四种工作频率的对比试验后，确认32Hz观测曲线既对目标体的细节反映更灵敏,又能满足本次探测深度的要求，最终确定工作频率为32Hz。

2.2.1.2 采集时窗

从“烟圈”电流的扩散深度公式：

式中：d为扩散深度 （m），t为供电电流关断后的延迟时间（ms），σ为导电率（S/m），为真空中的导磁率（H/m），为电阻率()。

根据探测采空区深度和本区视电阻率水平，取时窗数31个，tmax=2.0001ms。

2.2.1.3 叠加次数

叠加次数分别选用10、20、30、40、60、80次进行试验，叠加次数越多，采集一个测点所需时间越长，但是合适的叠加次数能压制和整合由天电及其他脉冲干扰源引起的异常，能够提高数据的信噪比，本次叠加次数选在≥60次均可获得较好接收信号。

2.2.1.4 增益

选择增益从进行试验，在干扰较大的区域，提高增益可以有效地压制噪声，从而提高信噪比，本次野外观测选定前置放大器增益为8，主放增益为4可得到较好的信噪比信号。

2.2.1.5 供电电流

瞬变电磁法进行数据采集时，供电电流越大，信噪比越高，因此我们要尽量使用大的供电电流。本次为避免瞬变电磁观测系统早期自感盲区的扩展，经试验将发射线圈的电流选定在6～9A，在工作过程当中采用了直径4mm2优质导线作为发射线圈材料，从而保证了接收信号质量。

2.2.2 瑞雷面波法

本次工作使用美国产NZXP-24浅层地震仪及配套电缆、检波器等进行野外数据采集，偏移距6m，道间距为2m，每个测点采用24道4Hz低频检波器接收，80kg的重锤作为锤击震源，采样间隔为250μs，记录长度512ms。

2.2.3 高密度电阻率法

本次高密度电阻率法勘探使用重庆地质仪器厂生产的DUK-2A高密度电阻率法测量仪。

高密度电阻率法勘探，采用2米道间距，60道电极工作方式，单个排列长度为120米。温纳装置α排列，最小间隔离系数n（min）=1，最大间隔离系数n（max）=15，供电电压360V。

2.2.4 室内资料处理

综合物探资料的解释方法为：结合已知的地质、钻探和水文等资料，遵循从已知到未知，从点到线，从线到面，从简单到复杂的原则进行分析推断。具体成果详见二环路下穿唐津高速隧道工程地球物理勘探报告。

2.2.5 按弹性波速划分隧道围岩分类，划分标准见表

围岩级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ围岩类别 Ⅵ Ⅴ Ⅳ Ⅲ Ⅱ Ⅰ基岩 Vp(m/s) ＞800 800~550 ＜550

3 结束语

本次勘察采用钻探与物探的结合，通过将高密度电法及瞬态面波法结合，极大提高了物探的工作效率，同时实现了两种物探技术的优势互补，缩短了物探工作的周期，有效降低了勘察成本，以综合勘察技术快速、全面、准确可靠地查明拟建物场地上的岩溶分布情况，为工程施工提供了可靠的依据。

[1]邓康.勘探技术在岩土工程中的应用探析 [J].科技资讯,2013,04:83+85.

[2]《建筑工程地质钻探技术标准》 （JGJ87-92）.

P624[文献码]B

1000-405X（2015）-10-262-1