工程物探

工程物探的基本方法

  物探方法的探測(cè)對(duì)于各種場(chǎng)的變化及利用有著重要作用,如電場(chǎng)、磁場(chǎng)、重力場(chǎng)等,這種場(chǎng)源有人工的,有天然的。地質(zhì)體的空間結(jié)構(gòu)和物質(zhì)成分的變化導(dǎo)致場(chǎng)的變化。因此在一定的基準(zhǔn)面探測(cè)其場(chǎng)的變化,則可對(duì)地質(zhì)體的空間結(jié)構(gòu)和物質(zhì)成分的變化進(jìn)行推論。顯然單一物探方法形成的推論往往是多解的,不借助其他的資料、其他的方法、或者直接的驗(yàn)證,物探的結(jié)論只具備某種保證率的可靠性。在工程勘察中,在布置鉆探工作量時(shí),先期輔以一定數(shù)量物探的平面工作,可以突出鉆探工作的針對(duì)性,對(duì)于實(shí)現(xiàn)勘探目的可起到事半功倍的效果。


  1 物探方法的作用在巖土工程勘察中的體現(xiàn)
  對(duì)于一個(gè)未知的勘探區(qū)域,先期投入物探方法有如下優(yōu)勢(shì):
  ①利用物探方法可準(zhǔn)確探明復(fù)雜的基巖面起伏狀況,從而可實(shí)現(xiàn)合理布置鉆孔工作量。
  ②利用物探方法可在巖溶發(fā)育區(qū)探測(cè)復(fù)雜的巖溶分布狀況(既可是當(dāng)期三維的巖溶分布狀況,也可是隨時(shí)間變化的四維探測(cè)成果,如巖溶漏斗的變化情況),鉆探可依據(jù)物探成果靈活布置,二者結(jié)合可對(duì)勘測(cè)區(qū)域內(nèi)的巖溶分布全面掌握。
  ③利用物探方法可準(zhǔn)確探測(cè)地下人工設(shè)施的地下賦存情況,當(dāng)?shù)叵氯斯ぴO(shè)施規(guī)模較小時(shí),投入大量的鉆探工作量幾乎無(wú)任何經(jīng)濟(jì)性可言。

  ④在水域勘察中,利用物探方法可探測(cè)水下地層變化情況,可大大降低鉆探的工作量,節(jié)約成本。可見(jiàn),物探方法體現(xiàn)在前期的物探小投入,換來(lái)后來(lái)的鉆探小投入。而降低了鉆探的代價(jià),某種意義上就降低了勘探的總成本。因此重視物探方法在巖土工程勘察的前景對(duì)于提高巖土工程勘察的效率和效益是有積極意義的。


  2 物探方法的應(yīng)用實(shí)例
  2.1 基巖起伏地區(qū)物探勘測(cè)引導(dǎo)平面鉆孔布置

  南方沿海的花崗巖地區(qū),基巖的不均勻風(fēng)化導(dǎo)致基巖面的起伏劇烈,單一的鉆探要查明具體的基巖面形態(tài)需要耗費(fèi)大量的鉆探工作量,盡管如此孔孔之間地層仍不能做到“無(wú)縫”連接。根據(jù)電法剖面合理布置鉆孔抓住了重點(diǎn),提高了鉆探的可靠性,避免了施工中因勘探精度問(wèn)題出現(xiàn)過(guò)多的設(shè)計(jì)變更。


  2.2 巖溶發(fā)育地區(qū)物探勘測(cè)引導(dǎo)控制性鉆孔布置

  巖溶勘察要解決的問(wèn)題往往是寬泛的,既包括地基基礎(chǔ)方面的(提供地基處理方案),也包括巖溶滲漏方面的(提供巖溶滲漏分布區(qū)域)。巖溶發(fā)育的多樣性和復(fù)雜性,決定了直接采用鉆探方法,很難取得預(yù)期的好效果。而巖溶對(duì)于物探方法來(lái)說(shuō)往往既是理想的物性差異界面,又代表了明顯的地質(zhì)體空間結(jié)構(gòu)變化。二者是導(dǎo)致物理場(chǎng)變化的前提。因此采用物探方法先行探測(cè)勘察區(qū)域內(nèi)多種場(chǎng)的變化特征,找出其中的各種異常,對(duì)于指導(dǎo)鉆探工作有著積極的意義。兩種方法在巖溶分布的解釋結(jié)果上較吻合,即對(duì)稱四極電測(cè)深解釋的巖溶發(fā)育區(qū)域基本對(duì)應(yīng)自然電場(chǎng)的負(fù)異常區(qū)域,這說(shuō)明在巖溶發(fā)育區(qū)域伴隨地下水的垂向運(yùn)動(dòng),在地表形成明顯的滲漏電場(chǎng),而在基巖相對(duì)完整的區(qū)域,地下水的活動(dòng)較弱,形成的地表電場(chǎng)則不甚明顯。對(duì)于物探推論,后期的鉆探及工程樁施工證實(shí)了物探推論的準(zhǔn)確性。如果不采用物探做平面工作,僅憑鉆探很難準(zhǔn)確劃定巖溶發(fā)育區(qū)域,不僅無(wú)法合理選擇施工工藝,且也為工程施工埋下隱患。


  2.3 老城區(qū)勘察中采用物探掃面圈定地下人工設(shè)施范圍

  現(xiàn)代城市改造過(guò)程中,一些古老的地下建筑沒(méi)有留下相關(guān)資料,如果不查清將對(duì)其后的新建工程施工造成影響,甚至有時(shí)會(huì)對(duì)新建建筑形成地基失穩(wěn)隱患,在這類區(qū)域進(jìn)行工程勘察,需要較高的勘察精度來(lái)探測(cè)這些地下不明人工建筑。而如果僅采用鉆探恐怕很難實(shí)現(xiàn)勘探目的。


  3 布置物探工作應(yīng)注意的問(wèn)題

  在巖土工程勘察項(xiàng)目中先期投入物探工作可以大大提高鉆探工作的效率和準(zhǔn)確性,但物探方法有很多,投入物探方法需要策劃和設(shè)計(jì),而且物探方法是間接的勘探方法,物探結(jié)論是對(duì)異常的推論,因此物探方法是不能完全替代鉆探的。概括而言,選用物探方法應(yīng)注意如下問(wèn)題:


  3.1 選用物探方法應(yīng)有針對(duì)性物探方法在巖土工程勘察中的作用是毋庸置疑的,但并不是說(shuō)任何物探方法可包治百病,布置物探方法應(yīng)該有針對(duì)性,而不應(yīng)該濫用,更不能任意夸大或縮小物探方法的作用。物探方法的選擇應(yīng)具備主要的物性前提和場(chǎng)地條件,例如潮濕的地面對(duì)于地質(zhì)雷達(dá)勘測(cè)會(huì)產(chǎn)生明顯的干擾,應(yīng)采取適當(dāng)措施降低干擾或采用其他的物探方法;而在煤礦采空區(qū)進(jìn)行勘探發(fā)現(xiàn)低阻異常既要考慮到可能是采空區(qū)反應(yīng),也要考慮到是否為煤層的影響。某一物探方法獲得的解釋成果不能簡(jiǎn)單地否認(rèn)另一種方法所確定的異常的存在,即物探方法之間只是對(duì)異常的補(bǔ)充而不是對(duì)異常的否定。


  3.2 物探推論需要驗(yàn)證多種物探方法綜合勘測(cè)確定的異常并不能保證推論100%正確,驗(yàn)證仍是最需要的關(guān)鍵環(huán)節(jié),在沒(méi)有驗(yàn)證的情況下,物探異常的推論僅僅是一種理論和經(jīng)驗(yàn)的推斷。


  3.3 選用物探方法也要考慮經(jīng)濟(jì)性通常在地質(zhì)情況簡(jiǎn)單的情況下,如果由一種或一種以上的物探方法能獲得較一致的異常反應(yīng),是沒(méi)有必要投入更多的物探手段來(lái)重復(fù)獲得同樣的異常認(rèn)識(shí)的,物探方法同樣也需要成本。在實(shí)際工程中投入物探方法應(yīng)提倡夠用就行。


  4 結(jié)束語(yǔ)
  綜上所述,物探方法在巖土工程勘察中的作用正在被大多數(shù)勘察工作者接受并給予重視,實(shí)踐證明,如果投入物探方法的時(shí)機(jī)適當(dāng)則可提高勘察效率,降低造價(jià),對(duì)提高勘察成果的質(zhì)量也很有益處。