摘要：在工程地質(zhì)勘察工作中, 物探方法是必不可少的一種工程技術(shù)手段, 在地質(zhì)勘察中發(fā)揮著重要作用, 其特點(diǎn)是高效、低成本、無害。早期地質(zhì)勘察中使用的單一物探方法有著各自的局限性, 會(huì)影響勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性。而綜合物探方法可以克服單一方法的缺點(diǎn), 綜合發(fā)揮各個(gè)方法的優(yōu)越性, 提高工程地質(zhì)勘察結(jié)果的精度。本文對(duì)綜合物探方法的原理、技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了分析, 并結(jié)合工程實(shí)例驗(yàn)證了綜合物探方法在工程地質(zhì)勘察中的有效性和實(shí)用性。
關(guān)鍵詞：工程勘探; 綜合物探; 地質(zhì)勘察; 應(yīng)用研究;
1 引言
工程物探方法作為工程地質(zhì)勘察的重要手段之一, 在大型工程或地質(zhì)構(gòu)成復(fù)雜的地段勘察工作中扮演著必不可少的角色, 在工程設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工工作中也發(fā)揮著一定作用。工程物探方法的應(yīng)用能夠達(dá)到節(jié)省資金、加快進(jìn)度、提高質(zhì)量。并在大面積、長(zhǎng)距離勘察工作中有著突出作用。我國(guó)十分重視工程物探方法的利用和發(fā)展, 通過引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備、培訓(xùn)專業(yè)人員等方法提高我國(guó)工程建設(shè)的效率和質(zhì)量。不同的物探方法有著各自的局限性, 因此僅使用一種物探方法難以得到理想的勘察結(jié)果。在實(shí)際工程地質(zhì)勘察中必須積極、合理地使用不同物探方法, 重視綜合物探方法的利用, 才能取得較為理想的地質(zhì)勘察效果。
2 綜合物探方法的總體思路
綜合物探就是根據(jù)勘測(cè)地點(diǎn)的地質(zhì)情況、物理特性, 地形等條件, 以工程勘察、設(shè)計(jì)的要求為基礎(chǔ), 合理利用多種物探方法并將其進(jìn)行有機(jī)結(jié)合, 從而完成工程勘察任務(wù), 為工程設(shè)計(jì)提供理論依據(jù), 其步驟如下:
(1) 物探方法的初選。首先, 應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)勘察任務(wù)的目標(biāo)對(duì)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)資料和物探信息進(jìn)行收集, 結(jié)合各種勘探方法的適用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)初步選取幾種物探方法。
(2) 物探方法的正式確定。按照初步選定的物探方法, 在工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行嚴(yán)格、仔細(xì)的勘察, 并對(duì)典型地段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果選出適合該工程的最佳勘探方法。
(3) 正式開始物探工作, 并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析及解釋。
(4) 在關(guān)鍵部位布置鉆孔。根據(jù)初步物探成果, 在現(xiàn)場(chǎng)的異常、正常部位布置適量地質(zhì)鉆孔, 為定量解釋勘察成果提供數(shù)據(jù)參數(shù), 提供代表巖性, 驗(yàn)證和修改物探資料對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)的解釋。
(5) 補(bǔ)充性工作。在必要時(shí), 可根據(jù)物探工作和鉆孔結(jié)果有目的地在異常地段進(jìn)行補(bǔ)充或加密工作。
3 綜合物探方法在工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用
本文以某大橋橋址區(qū)的工程地質(zhì)勘察為例, 對(duì)綜合物探方法的應(yīng)用及其效果進(jìn)行分析。
該大橋橋址區(qū)覆蓋層由粘性土和砂土組成, 前者主要分布在覆蓋層上部, 后者則主要在下部, 基巖的主要組成成分為砂巖和礫巖。從物性條件分析, 覆蓋層與基巖間存在著不同程度的電性和波阻抗差異, 因此可以采用的勘測(cè)方法有直流電測(cè)深法、淺層地震反射波法、水域淺地層剖面法等。但這些方法的優(yōu)點(diǎn)、效果、對(duì)勘測(cè)現(xiàn)場(chǎng)要求各不相同。直流電測(cè)深法的特點(diǎn)是適應(yīng)性強(qiáng), 垂直勘探距離長(zhǎng), 設(shè)備輕便, 勘測(cè)速度快, 對(duì)不同巖性的區(qū)分效果好, 但定量精度差, 特定地段布線困難。淺層地震反射波法所用設(shè)備可以自動(dòng)采集數(shù)據(jù)并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理, 其規(guī)律性強(qiáng), 定量精度高, 并且可以提供彈性力學(xué)參數(shù), 但其對(duì)不同巖性的區(qū)分度低, 設(shè)備的布置隨著現(xiàn)場(chǎng)地形的變化會(huì)有很大差異。水域淺地層剖面法在涉水工程中被廣泛應(yīng)用, 其特點(diǎn)是勘探迅速, 不影響正常水上活動(dòng)及水域生產(chǎn)工作, 勘探結(jié)果能夠直觀地反映水中地質(zhì)及河床蔓延趨勢(shì)。
根據(jù)以上分析結(jié)果, 該工程在勘察中選用直流電測(cè)深法、淺層地震反射波法、水域淺地層剖面法三種物探方法, 并在橋址區(qū)對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行合理布設(shè)。直流電測(cè)深法主要用于勘測(cè)橋址區(qū)巖性分界線、確定巖性類型、探測(cè)橋址區(qū)地質(zhì)構(gòu)造等, 因此其所用設(shè)備的主要布置地點(diǎn)為橋址區(qū)的陸地;淺層地震反射波法的目的是定量解釋橋址區(qū)基巖起伏情況和地質(zhì)構(gòu)造, 與直流電測(cè)深法的結(jié)果相結(jié)合, 進(jìn)行綜合比對(duì), 因此相關(guān)設(shè)備布置在在陸地的特定地段;水域淺地層剖面法的目的是查明水底河床的基巖起伏情況和地質(zhì)構(gòu)造, 因此主要布置在水域
4 綜合物探方法的應(yīng)用效果
4.1 直流電測(cè)深法
直流電測(cè)深法所用設(shè)備為某單位生產(chǎn)的ZWD-2型數(shù)字電法儀, 因該工程實(shí)際條件的限制, 在使用該型號(hào)設(shè)備進(jìn)行室外勘測(cè)時(shí)沒有采用常用的四級(jí)裝置, 而采用了適應(yīng)性更強(qiáng)的三極裝置進(jìn)行勘測(cè)。
由于地質(zhì)條件較復(fù)雜, 整個(gè)區(qū)域的實(shí)測(cè)電測(cè)探曲線類型較多, 主要有“D”、“G”、“H”、“K”、“HK”五種, 對(duì)應(yīng)的基巖尾支曲線分為上升和下降兩種類型。對(duì)實(shí)際測(cè)得的電測(cè)深曲線圖及地質(zhì)鉆孔結(jié)果進(jìn)行分析, 結(jié)果如下:
(1) 泥質(zhì)砂巖具有較低的電阻率, 平均電阻率為18Ω·m, 實(shí)際電測(cè)深曲線的尾支曲線為下降型。
(2) 礫巖具有較高的電阻率, 平均電阻率為680Ω·m, 實(shí)際電測(cè)深曲線的尾支曲線為上升型。
(3) 地質(zhì)鉆孔ZK1和ZK2證實(shí)了電測(cè)深曲線的探測(cè)結(jié)果, 同時(shí)證明了通過對(duì)基巖電測(cè)深曲線的尾支曲線類型的分析, 可以較為準(zhǔn)確地判斷出基巖巖性。
4.2 淺層地震反射波法
淺層地震反射波法所用設(shè)備為某公司生產(chǎn)的數(shù)字地震儀, 設(shè)備內(nèi)置了高頻檢波器, 以落錘震源為主要內(nèi)置震源。在實(shí)際操作前首先通過試驗(yàn)確定所用系統(tǒng)和儀器的相關(guān)參數(shù), 采用迭加法獲得地震波反射數(shù)據(jù)并用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理, 形成淺層地震波反射時(shí)間剖面圖, 對(duì)該圖形進(jìn)行時(shí)深轉(zhuǎn)換便可推算出基巖埋深和地質(zhì)構(gòu)造。
通過對(duì)地震反射雙程時(shí)間剖面圖 (圖1) 的分析, 可以看出基巖反射波組較為清晰, 說明該圖反映了所在測(cè)線基巖起伏情況, 對(duì)應(yīng)的覆蓋層波速為1300~1400m/s。ZK1鉆孔的基巖為泥質(zhì)砂巖, 埋深為71.6m, 震探解釋深度為71.4m;ZK2鉆孔的基巖為礫巖, 埋深為51.9m, 震探解釋深度為52.1m, 兩者結(jié)果一致。
ZK1鉆孔和ZK2鉆孔的電探、震探反映出基巖埋深由深變淺, 90~1O0號(hào)樁尤為明顯, 與此處是泥質(zhì)砂巖與礫巖的分界線的電探結(jié)果吻合。實(shí)測(cè)電測(cè)深曲線的尾支曲線按以下順序呈現(xiàn)明顯變化趨勢(shì):“下降型”、“緩慢下降型”、“平緩型”、“緩慢上升型”、“上升型”, 該變化實(shí)際上正反映了基巖的過渡。在確定巖性類型、劃分巖性界線時(shí)主要根據(jù)直流電測(cè)深的結(jié)果, 而在確定基巖起伏情況和埋深時(shí)主要根據(jù)淺層地震反射波法的結(jié)果, 兩種方法互相補(bǔ)充, 使探測(cè)結(jié)果更加準(zhǔn)確。
從圖1還可看出, 基巖反射波組較為連續(xù), 但52~62號(hào)樁對(duì)應(yīng)的基巖反射波組缺失, 對(duì)應(yīng)的電測(cè)深曲線的尾支曲線分別為“下降型”和“上升型”, 80號(hào)樁鉆孔表明此處的基巖為硅質(zhì)巖, 對(duì)應(yīng)電測(cè)深曲線的尾支曲線為“上升型”, 綜合上述結(jié)果, 可以推斷出58號(hào)樁附近存在斷層。
4.3 水域淺地層剖面法
水域淺地層剖面法的設(shè)備為美國(guó)MEP-3O5系列淺地層剖面儀, 從時(shí)間剖面圖及對(duì)地質(zhì)斷面圖的分析可知, 水底反射波組和基巖反射波組較為連續(xù), 有很高的分辨度。河床有較為明顯的起伏, 反射波較強(qiáng), 基巖界面的起伏則較為平緩。經(jīng)觀測(cè), 1~16號(hào)測(cè)試點(diǎn)的水域基巖埋深逐漸變淺, 依據(jù)鉆孔結(jié)果分析得出, 水的波速大約為1500m/s, 覆蓋層的波速為1750m/s。
5 結(jié)束語
地質(zhì)勘探對(duì)于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展來說有著重要作用, 地質(zhì)勘探行業(yè)的發(fā)展有利于我國(guó)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)的進(jìn)行, 單一的物探方法不能滿足日益復(fù)雜的地質(zhì)勘察工作的需要。在工程地質(zhì)勘察中, 綜合物探方法有著明顯優(yōu)勢(shì), 能夠應(yīng)對(duì)大范圍的地下勘察工作, 提高勘察效率, 降低勘察成本。在進(jìn)行工程地質(zhì)勘察工作時(shí)應(yīng)合理選用不同的物探方法, 將各種方法的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來, 以提高工程勘察的質(zhì)量。
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