工程物探方法探测覆盖层的工程地质效果分析

李德智 牛苏杰 郭荣

摘 要： 现如今，我国的经济在快速发展，社会在不断进步，作为地球物理学的分支之一，工程物探以其种种优势在诸多领域获得了十分广泛的应用。而在覆盖层区域，进行工程物探作业时，所选的物探方法、具体布设的测网、使用的方法技术等，在全面分析地质效果方面，均至关重要。基于此，本文从某水电站工程出发，分析了在覆盖层地质探测中，各种物探方法的效果，仅供参考。

关键词： 地质效果;覆盖层;水电站;工程物探

【中图分类号】P631.52     【文献标识码】A     【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.37.009

引言：工程物探方法是水文地质、工程地质以及环境地质勘探必不可少的方法之一，与我国的工程建设事业息息相关。通过应用地球物理方法，达到探查建筑物地基、地下管线以及地下不良地质体和覆盖层等目的，工程物探在工程建设中发挥着至关重要的作用。工程物探所采用的技术方法种类繁多，根据不同的工作环境，可以分为航空物探、地面物探和地下物探三类。根据所使用的仪器设备和所依据的原理又可划分为：电法勘探、地震勘探以及電磁勘探、重力勘探。在工程地质勘察中勘察的对象与周围的环境或介质往往存在着某种差异，而这些差异所呈现出的天然或者人为物理场的分布特征则能反映出地下的地质特征，为工程的建设以及施工提供有效的勘探依据。然而，地下介质参数并不是由单一参数决定的，如果只是考虑单一的物性参数所得出来的物探资料很难具有说服力，地下介质的复杂性造就了物探方法的多解性，因此在勘探过程中大多是结合地质以及地球物理的特征，选择最优的组合方法，将多种物探方法综合使用，最终通过钻探资料验证，从而得出物探方法在工程勘察中的应用效果。

1 工程物探检测方法

工程物探检测方法技术门类众多，它们依据的原理和使用的仪器设备也各有不同，随着科学技术的进步，物探技术的发展日趋成熟，新的方法技术不断涌现，几年前还认为无法解决的问题，几年后由于某种新方法、新技术、新仪器的出现迎刃而解的实例是常见的.因此，它是地质科学中一门新兴的、十分活跃、发展很快的学科，也是工程勘察的重要方法之一，在某种程度上讲，它的应用与发展已成为衡量地质勘察现代化水平的重要标志.工程物探用于勘探的方法：从利用的物理场来分，主要包括弹性波类勘探、电（磁）法类勘探等，在此基础上衍生出许多相关的探测与检测手段.从观测方式看，又可分为地面（包括水上）与地下方法，地下方法如孔内、孔间，硐内、硐间的探测等.目前常用工程物探方法有：（1）电法勘探：包括电测深法、电剖面法、高密度电法、自然电场法、充电法、激发极化法、音频大地电磁测深法（包括可控源）、瞬变电磁法等.（2）探地雷达：可选择剖面法、宽角法、环形法、透射法、单孔法、多剖面法等.（3）地震勘探：包括浅层折射波法、浅层反射波法和瑞雷波法.（4）弹性波测试：包括声波法和地震波法.声波法可选用单孔声波、穿透声波、表面声波、声波反射、脉冲回波等;地震波法可选用地震测井、穿透地震波速测试、连续地震波速测试等.（5）层析成像：包括声波层析成像、地震波层析成像、电磁波吸收系数层析成像或电磁波速度层析成像等.工程物探用于检测的方法：经实际检验成熟的方法主要有：（1）弹性波类：弹性波测试有声波类和地震波类两种;声波类主要方法包括单孔声波、穿透声波、表面声波、声波反射、脉冲回波法和全波列测井;地震波类主要方法包括地震测井、跨孔地震波速测试和连续地震波测试，还可以进行动、静弹模量对比及变形模量检测.两种方法都是以分析弹性波在岩体内的传播特征为基础，又各有特点、可相互补充、不能彼此取代.（2）电磁波类：电磁波类主要有探地雷达和电磁波CT.探地雷达主要用于隧道施工掌子面超前预报，也可用于检测公路施工质量、地下洞室围岩与混凝土衬砌结合部状况、混凝土内部缺陷等.电磁波CT是通过岩土体电磁波吸收系数成像，可探测喀斯特等具有一定电性差异和规模的地质体，圈定构造破碎带等不良地质现象，从而为工程基础灌浆作指导，并检测灌浆效果（通过灌浆前后对比测试证明）。

2 工程物探方法探测覆盖层的工程地质效果分析

2.1 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。

2.2 基岩面高程的探测

（1）发现河床基岩面从上游至下游逐渐抬升的规律，圈定覆盖层较浅河段，指导钻孔布置和坝线选择。（2）追索大滩坝上游内侧基岩浅槽延伸方向，圈定其范围，仅发现（220一230）m基岩面等高线延伸到妞，线上游附近，确认VI坝线河床基岩无深槽通过。1986年钻探队进点，首先在大滩坝下游打2个孔，由于值班人员受原有资料影响，认为整个大滩坝覆盖层深厚，误将基岩面的破碎岩块作为崩石、孤石看待，提交覆盖层厚度分别为62.4m和59.45m。但通过两孔附近的地震剖面的检波点，解释覆盖层厚度分别为35m和27.Zm。物探成果与钻探资料相矛盾，1989～1990年经重新打孔揭露覆盖层厚为39.26m和27m，证实物探解释成果正确，从而纠正了差错，在1990年选坝会议前后分别予以改正。

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。

参考文献

[1] 顾勤平，许汉刚，赵启光.厚覆盖层地区隐伏活断层探测的地震方法技术——以桥北镇—宿迁断层为例[J].物探与化探，2015，（02）：408-415.

[2] 李周妮.综合物探在工程勘察中的研究与应用[D].成都理工大学，2015.