工程物探方法探测覆盖层的工程地质效果分析

王 玉

（山东省煤田地质局，山东 济南 250104）

作为一种高新技术，物探方法在勘察工程地质的过程中，表现出很多优势，如可靠、便捷、准确、迅速等。而伴随先进技术的快速进步，工程物探也发展得越来越快，并且在工程地质等的勘查中，发挥着日益重要的作用。而针对不同的工程地质及勘查目的，在具体的工程勘察过程中，常常需要选择相应的物探方法，以增强获得的地质信息效果。

1 工程物探方法概述

工程地球物理勘探方法以工程物探方法为简称。工程物探方法是指基于地质目标体、四周介质的基本物性差异，比如，电磁性、主体密度、温度、波速、放射情况等，以一定的仪器来观测天然或者人工物理场所的变化，进而明确地下面的地质体的有关空间展布情况，并最终获得岩土体的各项物性参数信息，如覆盖层深度等的物理勘探方法之一。目前，在工程物探领域，方法技术纷繁复杂，相应的原理及探测仪器、方式也不尽一样。伴随现代科技的快速进步，极大地推动了物探技术的进步，涌现越来越多的新技术方法。现阶段，物探方法的推广应用及发展，业已成为衡量工程地质勘察效果的关键性标志。

2 某水电站的工程概况

2.1 区域地质

某水电站在一盆地过渡到高原的地带，整体地质构造相当复杂；具体在地史方面，历经前震旦纪，整个区内屡次变化，在三叠中生代纪末，逐步开始形成陆地，且地表有承受三叠纪内外力的双重塑造作用；尤其是在地表岩性方面，复杂且日趋多样化，在东北走向，多陆逐步沉积下来红砂岩、页泥岩等之类的软质岩石，而在西南走向，则经由多火山喷发逐步形成一种硬质玄武岩，非常硬且容易受溶蚀；在整体角度上看，工程地貌以一线为界，主要涉及以下两大部分：在西南方向，主要分布着低山，当属盆地延展到山原的区域；而在整个东北向，主要分布着平原或者丘陵，位居盆地以内。以上两大部分具有不一样的地貌，且地势明显悬殊，在整个区域中，总的地势趋势为东北低、西南高。

2.2 地层岩性

在物探区域，主要是丘陵地貌，区间的整个地势，呈现出东低西北高的特点。通过分析前期资料和具体的本钻探数据知，在本拟建现场以内，上覆地层是第4系的人工新填土类型的杂填土。而第4系冲积层当属更新粉质类粘土，并且在下面为灌口白垩系类型的卵石，但下伏基岩又是遂宁组之类的侏罗泥岩。

2.3 水文气象

在海陆季风不断交替的种种影响下，测区区域在夏季大多受源于西太平洋带来的副热带气温高压的相互影响，而相应的冬季则整体上受源于蒙古西等冷空气的大幅影响。鉴于周年持续更改太阳辐射度，在测区区域内，往往涉及诸多气候类型。鉴于气温会被整个地形、地势综合影响，故此在场地区域，全年的平均气温表现出东区高气温、西区低气温的趋势。按照现场水文环境、区域工程地质的分析结果知，在场地地下相对稳定的水位处，一般有泥岩，且潜水水位的总埋深位于5m～7m的区间。

2.4 地球物理基本特征

据场探查现场地球物理基本条件知，在测试的过程中，显示出第4系松散层（也即粉黏土、复杂填土）在纵波上表现出600m/s～800m/s上下的速度，对应的介电常数在8～12区间变化；卵石层在纵波上表现出1300m/s～1600m/s上下的速度，对应的介电常在10～15区间变化；泥岩在纵波上表现出1000m/s～2400m/s上下的速度，对应的介电常数在5～7区间变化。考虑到覆盖层大多是堆积来的不良松散地层，所以总的岩性一度松散无度，且成因也多种多样、快速变化岩性岩相、风化程度各异等。在以上种种因素的影响下，令覆盖层和基岩在物性参数上面，较容易出现交互、重叠部分，所以在处理解释资料中，需要综合考量以上这些方面，并从钻孔资料出发，更加精确地予以解释。

2.5 物探方法

按照测区区域的地球物理基本特征，可知覆盖层和工程基岩间，在对应的电阻率、整体波速、对应介电常数等数据信息，都存在一定的不同。按照各自的物性差异，可选相应的物探方法。所以，在这个场区区域，有选用以下3种物探方法：电阻率高密度法、地震浅层反射波法、工程地质雷达法，来探测工程覆盖层的具体厚度。同时，按照现场踏勘的实际情况，针对测区测线，实施了网格化设计。为确保数据足够准确，又在测线上布设钻孔。

3 地质效果

3.1 电阻率高密度法的地质效果

钻探资料图显示，测线总长144m，且一共有穿过7个钻孔。据高密度反演显示，电阻率实际在0Ω·m～80Ω·m以内进行变化着，在横向上经由63m～78m或105m或130m，则在对应的地表处表现出局部高阻特征，得出为碎石引起的，且有约0.5m的深度，而总电阻率是70Ω·m上下。而相应的地下范围有在1m～7.5m间发生高阻表象，且会更改总的电阻率，具体变化区域是50Ω·m～70Ω·m，得出是因各种建筑垃圾或者回填土而引起的。

而位居地下面的5m～11m范围，有发生低阻表象，根据现场的地质信息，初步推断是属于卵石层。相应的反演图还显示在其下面，有相当清楚的电性界面，且有发生高阻现象，得出当属基岩层。而经由电阻率高密度法，得出的电阻率下面的剖面图却呈现出，反演图类型的电性差别，故此获得电性类型的分界面，在具体的第1～3电性层当属覆盖层，且再下层当属基岩，由此可得出覆盖层大致呈现出4.8m～9.5m上下的厚度。

3.2 反射波浅层地震法的地质效果

通过浅震反射波法，获得的整个水平逐层叠加的时间横截图显示，横轴当属CDP探测点，而相应的纵轴则表示探测的具体时间（以ms为单位）。在测线中，偏移距设置为12m，道间距约2m，且进行多次覆盖测试施工。考虑到连续不断的同相轴，故此反射能量相当强，整体地层界限也十分凸出。考虑到地层具有不一样的波速，故此按照时间剖面上显示的反射波以及同相轴的具体走势，进行了4层划分。然后吗，按照时深转换，一一算出各层的具体深度，得出的解译图显示，覆盖层约有6.75m～7.5m的厚度。

3.3 地质雷达地质效果

受场地条件所影响，在运用地质雷达法进行测量时，在同条测线上分两段进行连续测量，且测线总长95m。由雷达波地质列图显示，通过地质雷达，能显著分辨浅部地层，且相同轴更加清晰，总的连续性相当好，界面基本上不波动。鉴于反射波表现出的良好轴连续性与最终的钻探图，能实施4层层位分割措施，且各层介质的具体介电常数不尽一样。按照介电常数，可以进行地层划分，得出结果依次是杂填土层、粉质土层、卵石层、泥岩层，故此探地雷达结果显示覆盖层具有5m～10m的深度。

3.4 比较覆盖层的厚度

经过一番比较后知，反射波浅层地震法最终探测出来的覆盖层厚，在多个钻孔上和原钻探资料中的覆盖层厚具有一样的值；地质雷达最终探测出来的覆盖层厚，仅在一个钻孔上和原钻探资料中的覆盖层厚具有一样的值；电阻率高密度法因为有根据电性进行分层，故此最终探测出来的覆盖层厚和原钻探资料中的覆盖层厚之间存在明显的差异。由此可见，在本测区区域，反射波浅层地震法最终探测出来的覆盖层厚和具体的真实值之间具有最小的偏差。具体原因就是反射波浅层地震法所用的波阻抗并不一样，而通常不一样的地层，相应的波阻抗其实并不一样，所以这种方法的误差比其余的物探方法更小。

4 结语

总之，目前，我国的物探方法拥有很多突出的特点，如采样密度广、小成本、快捷、应用领域广、高科技含量等。鉴于国内正值各种工程建设的高峰期，故此物探方法也在日益扩大应用范围。伴随先进技术的迅速进步，物探技术也日益提升，但其选择环节也很重要。本研究显示，地质条件一样的区域，针对探测覆盖层的工程，建议引进工程类比法，优选反射波浅层地震法进行探测，以增强地质探测效果，促进我国的社会经济建设。