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手段, 在地質(zhì)勘察中發(fā)揮著重要作用, 其特點是高效、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, 會影響勘察結(jié)果的準確性。而綜合物探方法可以克服單一方法的缺點, 綜合發(fā)揮各個方法的優(yōu)越性, 提高工程地質(zhì)勘察結(jié)果的精度。本文對綜合物探方法的原理、技術要點進行了分析, 并結(jié)合工程實例驗證了綜合物探方法在工程地質(zhì)勘察中的有效性和實用性。
關鍵詞：工程勘探; 綜合物探; 地質(zhì)勘察; 應用研究;
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)成復雜的地段勘察工作中扮演著必不可少的角色, 在工程設計和現(xiàn)場施工工作中也發(fā)揮著一定作用。工程物探方法的應用能夠達到節(jié)省資金、加快進度、提高質(zhì)量。并在大面積、長距離勘察工作中有著突出作用。我國十分重視工程物探方法的利用和發(fā)展, 通過引進先進設備、培訓專業(yè)人員等方法提高我國工程建設的效率和質(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)勘測地點的地質(zhì)情況、物理特性, 地形等條件, 以工程勘察、設計的要求為基礎, 合理利用多種物探方法并將其進行有機結(jié)合, 從而完成工程勘察任務, 為工程設計提供理論依據(jù), 其步驟如下:
(1) 物探方法的初選。首先, 應根據(jù)工程地質(zhì)勘察任務的目標對當?shù)氐刭|(zhì)資料和物探信息進行收集, 結(jié)合各種勘探方法的適用范圍和優(yōu)缺點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)場進行嚴格、仔細的勘察, 并對典型地段進行現(xiàn)場試驗。根據(jù)試驗結(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, 并對測試結(jié)果進行分析及解釋。
(4) 在關鍵部位布置鉆孔。根據(jù)初步物探成果, 在現(xiàn)場的異常、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, 驗證和修改物探資料對現(xiàn)場地質(zhì)的解釋。
(5) 補充性工作。在必要時, 可根據(jù)物探工作和鉆孔結(jié)果有目的地在異常地段進行補充或加密工作。
3 綜合物探方法在工程地質(zhì)勘察中的應用
本文以某大橋橋址區(qū)的工程地質(zhì)勘察為例, 對綜合物探方法的應用及其效果進行分析。
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方法有直流電測深法、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、效果、對勘測現(xiàn)場要求各不相同。直流電測深法的特點是適應性強, 垂直勘探距離長, 設備輕便, 勘測速度快, 對不同巖性的區(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備可以自動采集數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進行處理, 其規(guī)律性強, 定量精度高, 并且可以提供彈性力學參數(shù), 但其對不同巖性的區(qū)分度低, 設備的布置隨著現(xiàn)場地形的變化會有很大差異。水域淺地層剖面法在涉水工程中被廣泛應用, 其特點是勘探迅速, 不影響正常水上活動及水域生產(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。
根據(jù)以上分析結(jié)果, 該工程在勘察中選用直流電測深法、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)對相關設備進行合理布設。直流電測深法主要用于勘測橋址區(qū)巖性分界線、確定巖性類型、探測橋址區(qū)地質(zhì)構(gòu)造等, 因此其所用設備的主要布置地點為橋址區(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, 與直流電測深法的結(jié)果相結(jié)合, 進行綜合比對, 因此相關設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 綜合物探方法的應用效果
4.1 直流電測深法
直流電測深法所用設備為某單位生產(chǎn)的ZWD-2型數(shù)字電法儀, 因該工程實際條件的限制, 在使用該型號設備進行室外勘測時沒有采用常用的四級裝置, 而采用了適應性更強的三極裝置進行勘測。
由于地質(zhì)條件較復雜, 整個區(qū)域的實測電測探曲線類型較多, 主要有“D”、“G”、“H”、“K”、“HK”五種, 對應的基巖尾支曲線分為上升和下降兩種類型。對實際測得的電測深曲線圖及地質(zhì)鉆孔結(jié)果進行分析, 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, 實際電測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, 實際電測深曲線的尾支曲線為上升型。
(3) 地質(zhì)鉆孔ZK1和ZK2證實了電測深曲線的探測結(jié)果, 同時證明了通過對基巖電測深曲線的尾支曲線類型的分析, 可以較為準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備為某公司生產(chǎn)的數(shù)字地震儀, 設備內(nèi)置了高頻檢波器, 以落錘震源為主要內(nèi)置震源。在實際操作前首先通過試驗確定所用系統(tǒng)和儀器的相關參數(shù), 采用迭加法獲得地震波反射數(shù)據(jù)并用計算機進行處理, 形成淺層地震波反射時間剖面圖, 對該圖形進行時深轉(zhuǎn)換便可推算出基巖埋深和地質(zhì)構(gòu)造。
通過對地震反射雙程時間剖面圖 (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線基巖起伏情況, 對應的覆蓋層波速為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。實測電測深曲線的尾支曲線按以下順序呈現(xiàn)明顯變化趨勢:“下降型”、“緩慢下降型”、“平緩型”、“緩慢上升型”、“上升型”, 該變化實際上正反映了基巖的過渡。在確定巖性類型、劃分巖性界線時主要根據(jù)直流電測深的結(jié)果, 而在確定基巖起伏情況和埋深時主要根據(jù)淺層地震反射波法的結(jié)果, 兩種方法互相補充, 使探測結(jié)果更加準確。
從圖1還可看出, 基巖反射波組較為連續(xù), 但52~62號樁對應的基巖反射波組缺失, 對應的電測深曲線的尾支曲線分別為“下降型”和“上升型”, 80號樁鉆孔表明此處的基巖為硅質(zhì)巖, 對應電測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備為美國MEP-3O5系列淺地層剖面儀, 從時間剖面圖及對地質(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, 基巖界面的起伏則較為平緩。經(jīng)觀測, 1~16號測試點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)勘探對于我國的經(jīng)濟發(fā)展來說有著重要作用, 地質(zhì)勘探行業(yè)的發(fā)展有利于我國社會主義現(xiàn)代化建設的進行, 單一的物探方法不能滿足日益復雜的地質(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, 能夠應對大范圍的地下勘察工作, 提高勘察效率, 降低勘察成本。在進行工程地質(zhì)勘察工作時應合理選用不同的物探方法, 將各種方法的優(yōu)點結(jié)合起來, 以提高工程勘察的質(zhì)量。
參考文獻
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