摘要：在工程地质勘察工作中, 物探方法是必不可少的一种工程技术手段, 在地质勘察中发挥着重要作用, 其特点是高效、低成本、无害。早期地质勘察中使用的单一物探方法有着各自的局限性, 会影响勘察结果的准确性。而综合物探方法可以克服单一方法的缺点, 综合发挥各个方法的优越性, 提高工程地质勘察结果的精度。本文对综合物探方法的原理、技术要点进行了分析, 并结合工程实例验证了综合物探方法在工程地质勘察中的有效性和实用性。
关键词：工程勘探; 综合物探; 地质勘察; 应用研究;
1 引言
工程物探方法作为工程地质勘察的重要手段之一, 在大型工程或地质构成复杂的地段勘察工作中扮演着必不可少的角色, 在工程设计和现场施工工作中也发挥着一定作用。工程物探方法的应用能够达到节省资金、加快进度、提高质量。并在大面积、长距离勘察工作中有着突出作用。我国十分重视工程物探方法的利用和发展, 通过引进先进设备、培训专业人员等方法提高我国工程建设的效率和质量。不同的物探方法有着各自的局限性, 因此仅使用一种物探方法难以得到理想的勘察结果。在实际工程地质勘察中必须积极、合理地使用不同物探方法, 重视综合物探方法的利用, 才能取得较为理想的地质勘察效果。
2 综合物探方法的总体思路
综合物探就是根据勘测地点的地质情况、物理特性, 地形等条件, 以工程勘察、设计的要求为基础, 合理利用多种物探方法并将其进行有机结合, 从而完成工程勘察任务, 为工程设计提供理论依据, 其步骤如下:
(1) 物探方法的初选。首先, 应根据工程地质勘察任务的目标对当地地质资料和物探信息进行收集, 结合各种勘探方法的适用范围和优缺点初步选取几种物探方法。
(2) 物探方法的正式确定。按照初步选定的物探方法, 在工程现场进行严格、仔细的勘察, 并对典型地段进行现场试验。根据试验结果选出适合该工程的最佳勘探方法。
(3) 正式开始物探工作, 并对测试结果进行分析及解释。
(4) 在关键部位布置钻孔。根据初步物探成果, 在现场的异常、正常部位布置适量地质钻孔, 为定量解释勘察成果提供数据参数, 提供代表岩性, 验证和修改物探资料对现场地质的解释。
(5) 补充性工作。在必要时, 可根据物探工作和钻孔结果有目的地在异常地段进行补充或加密工作。
3 综合物探方法在工程地质勘察中的应用
本文以某大桥桥址区的工程地质勘察为例, 对综合物探方法的应用及其效果进行分析。
该大桥桥址区覆盖层由粘性土和砂土组成, 前者主要分布在覆盖层上部, 后者则主要在下部, 基岩的主要组成成分为砂岩和砾岩。从物性条件分析, 覆盖层与基岩间存在着不同程度的电性和波阻抗差异, 因此可以采用的勘测方法有直流电测深法、浅层地震反射波法、水域浅地层剖面法等。但这些方法的优点、效果、对勘测现场要求各不相同。直流电测深法的特点是适应性强, 垂直勘探距离长, 设备轻便, 勘测速度快, 对不同岩性的区分效果好, 但定量精度差, 特定地段布线困难。浅层地震反射波法所用设备可以自动采集数据并对数据进行处理, 其规律性强, 定量精度高, 并且可以提供弹性力学参数, 但其对不同岩性的区分度低, 设备的布置随着现场地形的变化会有很大差异。水域浅地层剖面法在涉水工程中被广泛应用, 其特点是勘探迅速, 不影响正常水上活动及水域生产工作, 勘探结果能够直观地反映水中地质及河床蔓延趋势。
根据以上分析结果, 该工程在勘察中选用直流电测深法、浅层地震反射波法、水域浅地层剖面法三种物探方法, 并在桥址区对相关设备进行合理布设。直流电测深法主要用于勘测桥址区岩性分界线、确定岩性类型、探测桥址区地质构造等, 因此其所用设备的主要布置地点为桥址区的陆地;浅层地震反射波法的目的是定量解释桥址区基岩起伏情况和地质构造, 与直流电测深法的结果相结合, 进行综合比对, 因此相关设备布置在在陆地的特定地段;水域浅地层剖面法的目的是查明水底河床的基岩起伏情况和地质构造, 因此主要布置在水域
4 综合物探方法的应用效果
4.1 直流电测深法
直流电测深法所用设备为某单位生产的ZWD-2型数字电法仪, 因该工程实际条件的限制, 在使用该型号设备进行室外勘测时没有采用常用的四级装置, 而采用了适应性更强的三极装置进行勘测。
由于地质条件较复杂, 整个区域的实测电测探曲线类型较多, 主要有“D”、“G”、“H”、“K”、“HK”五种, 对应的基岩尾支曲线分为上升和下降两种类型。对实际测得的电测深曲线图及地质钻孔结果进行分析, 结果如下:
(1) 泥质砂岩具有较低的电阻率, 平均电阻率为18Ω·m, 实际电测深曲线的尾支曲线为下降型。
(2) 砾岩具有较高的电阻率, 平均电阻率为680Ω·m, 实际电测深曲线的尾支曲线为上升型。
(3) 地质钻孔ZK1和ZK2证实了电测深曲线的探测结果, 同时证明了通过对基岩电测深曲线的尾支曲线类型的分析, 可以较为准确地判断出基岩岩性。
4.2 浅层地震反射波法
浅层地震反射波法所用设备为某公司生产的数字地震仪, 设备内置了高频检波器, 以落锤震源为主要内置震源。在实际操作前首先通过试验确定所用系统和仪器的相关参数, 采用迭加法获得地震波反射数据并用计算机进行处理, 形成浅层地震波反射时间剖面图, 对该图形进行时深转换便可推算出基岩埋深和地质构造。
通过对地震反射双程时间剖面图 (图1) 的分析, 可以看出基岩反射波组较为清晰, 说明该图反映了所在测线基岩起伏情况, 对应的覆盖层波速为1300~1400m/s。ZK1钻孔的基岩为泥质砂岩, 埋深为71.6m, 震探解释深度为71.4m;ZK2钻孔的基岩为砾岩, 埋深为51.9m, 震探解释深度为52.1m, 两者结果一致。
ZK1钻孔和ZK2钻孔的电探、震探反映出基岩埋深由深变浅, 90~1O0号桩尤为明显, 与此处是泥质砂岩与砾岩的分界线的电探结果吻合。实测电测深曲线的尾支曲线按以下顺序呈现明显变化趋势:“下降型”、“缓慢下降型”、“平缓型”、“缓慢上升型”、“上升型”, 该变化实际上正反映了基岩的过渡。在确定岩性类型、划分岩性界线时主要根据直流电测深的结果, 而在确定基岩起伏情况和埋深时主要根据浅层地震反射波法的结果, 两种方法互相补充, 使探测结果更加准确。
从图1还可看出, 基岩反射波组较为连续, 但52~62号桩对应的基岩反射波组缺失, 对应的电测深曲线的尾支曲线分别为“下降型”和“上升型”, 80号桩钻孔表明此处的基岩为硅质岩, 对应电测深曲线的尾支曲线为“上升型”, 综合上述结果, 可以推断出58号桩附近存在断层。
4.3 水域浅地层剖面法
水域浅地层剖面法的设备为美国MEP-3O5系列浅地层剖面仪, 从时间剖面图及对地质断面图的分析可知, 水底反射波组和基岩反射波组较为连续, 有很高的分辨度。河床有较为明显的起伏, 反射波较强, 基岩界面的起伏则较为平缓。经观测, 1~16号测试点的水域基岩埋深逐渐变浅, 依据钻孔结果分析得出, 水的波速大约为1500m/s, 覆盖层的波速为1750m/s。
5 结束语
地质勘探对于我国的经济发展来说有着重要作用, 地质勘探行业的发展有利于我国社会主义现代化建设的进行, 单一的物探方法不能满足日益复杂的地质勘察工作的需要。在工程地质勘察中, 综合物探方法有着明显优势, 能够应对大范围的地下勘察工作, 提高勘察效率, 降低勘察成本。在进行工程地质勘察工作时应合理选用不同的物探方法, 将各种方法的优点结合起来, 以提高工程勘察的质量。
参考文献
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