浅析岩土工程勘察中的物探技术

　　摘要：工程物探作为一种新的、有效勘探、检测手段被越来越多的岩土工程、设计人员所接受。但是,各种工程物探方法的有效性决定于它对探测对象物性的适用性, 物性条件的适用性越强,解决问题的可靠性越大,因此,为了有效地解决某些岩土工程复杂的技术难题, 必须采用多种工程物探手段联合使用,互相补充、互相验证,即综合工程物探技术。

　　关键词：岩土工程勘察,物探技术

　　1前言

　　截止2000年底，全区已开发利用的矿产82种。有矿山企业4534家。矿山企业总人数为30.5万人。2000年度实际采矿能力为1.67亿吨(全区矿山企业设计采矿能力为2.99亿吨)。实际全年生产矿石总量1.5亿吨。内蒙古地区历史遗留的煤层自燃问题较严重，主要分布在阿拉善盟古拉本矿区和鄂尔多斯市东胜煤田和准格尔煤田、桌子山煤田。

　　地球物理勘探是通过观测和研究各种地球物理场的变化来解决地质问题的一种勘察方法。在自然界，不同的物理作用具有不同的物理场，例如，在重力作用的空间有重力场(重力勘探);天然或人工建立的电(磁)力作用的空间有电(磁)场(电法勘探和电磁法勘探);波动传播的空间有波场(地震勘探)等。而组成地壳的不同岩土介质往往在密度、弹性、电性、磁性、放射性以及导热性等方面存在差异，这些差异将引起相应地球物理场的局部变化，对于这种与地下岩土介质局部变化有关的地球物理场的变化，称之为异常场。工程物探就是针对具体工程项目通过专门的仪器观测这些地球物理场的分布和变化特征，然后结合已知地质资料进行分析研究，推断出地下岩土介质的性质和环境资源等状况，从而达到解决地质问题

　　2物探方法的作用在岩土工程勘察中的优势体现

　　对于一个未知的勘探区域，先期投入物探方法有如下优势:①利用物探方法可准确探明复杂的基岩面起伏状况，从而可实现合理布置钻孔工作量。②利用物探方法可在岩溶发育区探测复杂的岩溶分布状况(既可是当期三维的岩溶分布状况，也可是随时间变化的四维探测成果，如岩溶漏斗的变化情况)，钻探可依据物探成果灵活布置，二者结合可对勘测区域内的岩溶分布全面掌握。③利用物探方法可准确探测地下人工设施的地下赋存情况，当地下人工设施规模较小时，投入大量的钻探工作量几乎无任何经济性可言。④在水域勘察中，利用物探方法可探测水下地层变化情况，可大大降低钻探的工作量，节约成本。可见，物探方法体现在前期的物探小投入，换来后来的钻探小投入。而降低了钻探的代价，某种意义上就降低了勘探的总成本。因此重视物探方法在岩土工程勘察的前景对于提高岩土工程勘察的效率和效益是有积极意义的。

　　3工程物探技术在岩土工程检测中的应用

　　工程物探技术在岩土工程检测方面的主要作用是地基加固效果的质量检测、大坝的碾压密实度、路基的密实度、混凝土构件、基桩的质量检测和评价。常用的方法有瞬态面波法、地质雷达、弹性波速度测井等，主要通过弹性波速度和电磁波速度与原位测试试验值以及密实度之间建立相关关系，通过施工前后的检测结果进行对比分析。此外，根据弹性波和电磁波在介质中传递的速度变化可以对大坝及建(构)筑物等混凝土构件的裂缝进行检测，掌握裂缝状况和有关参数，判断对在建构筑物的危害程度及研究相应的补强措施。另外还可以检测混凝土路面、沥青路面、垫层的厚度等。桩基无损检测是工程物探技术在建设工程施工质量控制应用最为广泛的一种重要技术手段。主要的测桩方法分为动力试桩法和声波测桩法两种，它是根据弹性波传递速度变化来判断混凝土质量、桩身缺陷及缺陷的位置、桩的施工长度和桩的形状等，具有成本低、速度快，适合大面积检测，并且可以随机抽样，而在国内外被广泛采用。

　　4工程物探技术在岩土工程勘察中的应用

　　由于工程物探技术可以利用连续加密测点的资料从而获得连续的地质界面，因此能有效地解决传统钻探手段以点带面划分地质界面方法常带来的漏判、划分不准确等缺点，并且能有效地解决传统勘探手段难于解决的诸多岩土工程问题，如地下不明物体、洞穴、滑动面、软弱结构面、断层、破碎带等在地下的分布特征、形态、埋藏深度、位置。相对传统的钻探方法，工程物探技术的使用受场地、地形条件的限制较少，具有节省时间、节省费用、勘探精度高等特点。合理地选择、运用工程物探技术与传统勘探手段相结合，无疑是在激烈的勘察市场竞争中制胜的法宝之一。在岩土工程勘察工作中应用最为广泛、发展最快的是弹性波技术。由于它是利用介质传递弹性波的特点来揭示地下物体界面，当地下物体的界面物性差异较大时，弹性波就会从运动学和动力学两个方面表现出异常来;其次是电磁波技术和电法技术，其主要代表是地质雷达勘探方法和高密度电法。采用弹性波速度测井技术和场地常时微动测试可以获得建设工程抗震设计、建设场地和地基地震效应评价所需的岩土动力参数和设计地震动参数，如动剪切模量、剪切波速、动泊松比、动弹性模量、卓越周期、结构自振周期等。它们是建筑场地的类别划分、地震作用和结构抗震验算的主要依据。

　　5布置物探工作应注意的问题

　　在岩土工程勘察项目中先期投入物探工作可以大大提高钻探工作的效率和准确性,但物探方法有很多,投入物探方法需要策划和设计,而且物探方法是间接的勘探方法,物探结论是对异常的推论,因此物探方法是不能完全替代钻探的。概括而言,选用物探方法应注意如下问题:

　　5.1选用物探方法应有针对性

　　物探方法在岩土工程勘察中的作用是毋庸置疑的,但并不是说任何物探方法可包治百病,布置物探方法应该有针对性,而不应该滥用,更不能任意夸大或缩小物探方法的作用。物探方法的选择应具备主要的物性前提和场地条件,例如潮湿的地面对于地质雷达勘测会产生明显的干扰,应采取适当措施降低干扰或采用其他的物探方法;而在煤矿采空区进行勘探发现低阻异常既要考虑到可能是采空区反应,也要考虑到是否为煤层的影响。某一物探方法获得的解释成果不能简单地否认另一种方法所确定的异常的存在,即物探方法之间只是对异常的补充而不是对异常的否定。

　　5.2物探推论需要验证

　　多种物探方法综合勘测确定的异常并不能保证推论100%正确,验证仍是最需要的关键环节,在没有验证的情况下,物探异常的推论仅仅是一种理论和经验的推断。

　　5.3选用物探方法也要考虑经济性

　　通常在地质情况简单的情况下,如果由一种或一种以上的物探方法能获得较一致的异常反应,是没有必要投入更多的物探手段来重复获得同样的异常认识的,物探方法同样也需要成本。在实际工程中投入物探方法应提倡够用就行。

　　6结语

　　物探方法在岩土工程勘察中的作用正在被大多数勘察工作者接受并给予重视,物探方法在工程勘察中有一定的前瞻性。实践证明,如果投入物探方法的时机适当则可提高勘探效率,降低造价,对提高勘探成果的质量也很有益处。

　　参考文献：

　　[3]杨玉春，刘康和.试析综合物探的意义和作用[J].西部探矿工程.2005，17(11).

　　[4]刘云祯.工程物探综述.中国建筑学会工程勘察分会第六届学术交流会论文选集.地质出版社.2000.

《浅析岩土工程勘察中的物探技术》

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