工程物探講稿-李學(xué)軍

工程物探與應(yīng)用李學(xué)軍教授級(jí)高級(jí)工程師山東正元地理信息工程有限責(zé)任公司主要內(nèi)容1概述——工程物探發(fā)展、應(yīng)用范圍與工作要求2實(shí)際應(yīng)用——

應(yīng)用一些案例說(shuō)明應(yīng)用效果3結(jié)語(yǔ)——

發(fā)展應(yīng)用展望

側(cè)重應(yīng)用實(shí)踐，而非理論性交流。一、概述發(fā)展情況應(yīng)用范圍應(yīng)用前提方法分類(lèi)特點(diǎn)與方向有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1-1工程物探的發(fā)展1954年10月北京東郊定福莊原燃料工業(yè)部水電總局勘測(cè)總隊(duì)地質(zhì)大隊(duì)就成立了第一支物探隊(duì)，并于年底在官?gòu)d水庫(kù)壩區(qū)開(kāi)展了用磁法探測(cè)斷層的試驗(yàn)。1955年夏天，在北京西郊石景山模式口水電站用電測(cè)深法探測(cè)覆蓋層厚度，拉開(kāi)了水電系統(tǒng)開(kāi)展工程物探工作的序幕。1958年前后，各大區(qū)和流域委院勘測(cè)設(shè)計(jì)院也都相繼成立了物探隊(duì)(組)，鐵道、城市工民建、公路交通等許多行業(yè)也陸續(xù)成立相應(yīng)的工程物探機(jī)構(gòu)、開(kāi)展相應(yīng)業(yè)務(wù)。半個(gè)多世紀(jì)來(lái)，工程物探專(zhuān)業(yè)為我國(guó)水利電力、鐵路、交通、工業(yè)民用建筑、軍工等領(lǐng)域的各類(lèi)工程的前期勘察、參數(shù)測(cè)試、質(zhì)量檢測(cè)等方面做出了很大的貢獻(xiàn)。中國(guó)水利電力物探科技信息網(wǎng)編著：《工程物探手冊(cè)》，中國(guó)水利水電出版社，2011年3月出版1-2工程物探的應(yīng)用范圍

工程物探已從以勘探為主的方法技術(shù)，發(fā)展為以勘探應(yīng)用為主的工程地球物理勘探、以檢測(cè)應(yīng)用為主的工程地球物理檢測(cè)和以監(jiān)測(cè)為主的工程地球物理監(jiān)測(cè)等相互交叉又各具特點(diǎn)的三方面應(yīng)用內(nèi)容：工程地球物理勘探工程地球物理檢測(cè)工程地球物理監(jiān)測(cè)

水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)也是重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域，如地質(zhì)災(zāi)害勘察滑坡、崩塌、泥石流以及地面變形（沉降、液化）和海水入侵是目前我國(guó)的主要城市地質(zhì)災(zāi)害，經(jīng)過(guò)實(shí)際應(yīng)用研究，多種地球物理技術(shù)方法取得了探測(cè)效果，可為地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)、防護(hù)、治理提供科學(xué)依據(jù)。

常用且有效的滑坡勘查的地球物理方法有：淺層高分辨率地震方法、探地雷達(dá)法、音頻大地電場(chǎng)法、激發(fā)極化法、地面甚低頻電磁法、電測(cè)深法、自然電場(chǎng)法、充電法、高密度電阻率法、微重力法以及氡氣測(cè)量、溫度測(cè)量法等，主要用于圈定滑坡體的空間分布界線；探測(cè)滑坡區(qū)的含水狀況；探測(cè)結(jié)構(gòu)面和滑動(dòng)面的數(shù)目、深度及形態(tài)變化；探測(cè)滑坡體的地層結(jié)構(gòu)、隱伏邊界及隱伏地質(zhì)體。例如地震勘探在滑坡勘察中可用于圈定滑坡體的范圍、確定滑動(dòng)面的深度和形狀及查明滑坡區(qū)地下水的分布等。

常用的崩塌勘查的地球物理方法有電法、彈性波法、層析成像法、放射性法、重力法、磁法等，主要用于探測(cè)第四系覆蓋層厚度及基巖埋深；探測(cè)水層的埋深、厚度及分布；探測(cè)巖溶、裂縫的分布、埋深及充水性；覆蓋層較薄時(shí)，探測(cè)基巖風(fēng)化厚度，下伏地層中褶皺、巖脈、斷層的位置與產(chǎn)狀；探查崩塌體邊界條件、軟夾層，崩塌體底部界面；探查崩塌體的巖體結(jié)構(gòu)、巖性接觸帶、破碎帶、裂隙帶；探測(cè)崩塌堆積體厚度、堆積床形態(tài)、崩積體內(nèi)地下水。

地球物理技術(shù)在泥石流災(zāi)害勘察中可行的方法主要有：淺層地震、電阻率法、探地雷達(dá)及聲波探測(cè)。泥石流災(zāi)害勘察主要分為兩個(gè)方面：在泥石流災(zāi)害勘察方面主要是了解泥石流形成區(qū)地層、地質(zhì)構(gòu)造、基巖埋深、風(fēng)化厚度和分帶性，第四紀(jì)松散堆積物集中的堆積物的分布、性質(zhì)和厚度等；設(shè)計(jì)堤壩區(qū)的沖積層厚度。在泥石流防治工程的場(chǎng)地勘察方面主要是查明巖、土的分布、厚度和層次的劃分；查明基巖的埋深、起伏形態(tài)、節(jié)理發(fā)育程度和斷裂破碎帶及基巖風(fēng)化帶；測(cè)定巖、土的物理、力學(xué)性質(zhì)。在地面沉降的相關(guān)勘查中，采用的方法有電阻率法、探地雷達(dá)法、地震法、微重力法、放射性法、電磁法等，探測(cè)目標(biāo)包括溶洞、采空區(qū)、地裂縫以及基巖埋藏深度探測(cè)、風(fēng)化帶劃分、地下水探測(cè)等。電阻率法是目前海水入侵勘查的常用物探方法，主要用于圈定海水入侵空間分布界線；圈定海水入侵通道；觀測(cè)咸淡水界面運(yùn)移規(guī)律及入侵區(qū)域地下水中氯離子濃度的變化趨勢(shì)。

城市環(huán)境保護(hù)探測(cè)應(yīng)用城市地下水普遍受到污染，它直接影響到廣大民眾的生存環(huán)境。污染源除來(lái)自部分工礦企業(yè)外，大部分來(lái)源于城市垃圾填埋場(chǎng)滲瀝液、地下油氣儲(chǔ)存輸運(yùn)設(shè)備等的污染。當(dāng)?shù)叵滤艿轿廴竞螅仨毷紫炔榍宓叵滤廴镜奈恢?、范圍、流向、污染程度及污染源的分布等，方能有針?duì)性地制訂其治理方案。

利用地球物理方法快速檢測(cè)垃圾填埋場(chǎng)大范圍內(nèi)污染滲漏狀況，配合適當(dāng)?shù)牡厍蚧瘜W(xué)分析手段，進(jìn)一步分析判斷其滲漏范圍和污染程度。常用的地球物理檢測(cè)方法有電阻率法、瞬變電磁法、激發(fā)極化法、探地雷達(dá)法、自然電場(chǎng)法等。放射性成為危害人們身體健康已經(jīng)引起關(guān)注的因素。隨著生活水平的不斷提高，對(duì)建筑材料、裝飾材料的使用要求越來(lái)越高。利用γ輻射儀在石質(zhì)建筑材料詳細(xì)探測(cè)γ射線強(qiáng)度，劃分石材產(chǎn)品類(lèi)別；利用測(cè)氡儀可以快速檢測(cè)室內(nèi)α放射強(qiáng)度等。利用聲波傳播理論檢測(cè)地下供水管線泄漏，為及時(shí)維修提供依據(jù)，防止飲水被污染和水資源浪費(fèi)。利用交流電法檢測(cè)城市埋地鋼質(zhì)燃?xì)夤艿佬孤┖头栏Ч?，為保證管道安全運(yùn)行和避免燃?xì)庑孤┮鸹馂?zāi)、爆炸事故提供可靠依據(jù)。利用聲吶、內(nèi)窺攝像方法檢測(cè)評(píng)價(jià)地下排水管道的健康狀況，為減少和避免廢水污染以及由于管道泄漏得不到及時(shí)修復(fù)引發(fā)道路塌陷、山區(qū)城市滑坡提供依據(jù)。城市環(huán)境地質(zhì)有關(guān)的其他應(yīng)用隧道（巷道）超前預(yù)報(bào)地質(zhì)構(gòu)造、地下水、老窯（鉆孔）積水，減少可能的災(zāi)害事故，電阻率法、瞬變電磁法、地震法、探地雷達(dá)法以及測(cè)溫法等均取得一定效果。為維護(hù)堤壩安全，物探方法用于堤壩滲漏檢測(cè)和防滲墻檢測(cè)取得效果的案例日益增多，主要包括探地雷達(dá)法、高密度電阻率法、激發(fā)極化法、測(cè)溫法、瞬變電磁法、瞬態(tài)面波法、流場(chǎng)法以及地球物理CT技術(shù)等。在輸油管道泄漏探測(cè)方面，探地雷達(dá)法、電阻率法也均有成功的案例。樁基質(zhì)量檢測(cè)、隧道砌襯質(zhì)量檢測(cè)、路基勘察、路面檢測(cè)、機(jī)場(chǎng)跑道監(jiān)測(cè)、基礎(chǔ)振動(dòng)測(cè)試法、地基礎(chǔ)微振動(dòng)測(cè)試、地震小區(qū)化、地基砂土液化判定，以及戰(zhàn)爭(zhēng)遺留爆炸物探測(cè)、城市活斷層研究、地下水勘察、地?zé)峥辈斓?，環(huán)境地球物理技術(shù)方法均大有用武之地。1-3應(yīng)用前提條件1）被探測(cè)對(duì)象與其周?chē)橘|(zhì)間必須存在明顯的物性差異。2）被探測(cè)對(duì)象的幾何尺寸相對(duì)于埋藏深度或探測(cè)距離應(yīng)具有一定的規(guī)模。3）具有適宜開(kāi)展探測(cè)施工的地形與環(huán)境。1-4物探分類(lèi)分類(lèi)方法分

類(lèi)按探測(cè)方法或探測(cè)物理性質(zhì)重力勘探磁法勘探電法勘探（直流）電法勘探電磁法勘探地震勘探折射波法反射波法透射波法（直達(dá)波法）瑞雷波法放射性勘探地?zé)峥碧降厍蛭锢頊y(cè)井

彈性波測(cè)試地震波法聲波法按探測(cè)對(duì)象、應(yīng)用領(lǐng)域資源類(lèi)物探石油物探煤田物探金屬非金屬物探放射性物探水工環(huán)物探水文物探工程物探環(huán)境物探深部物探按工作環(huán)境地面物探航空物探海洋物探地下物探1-5工程物探方法根據(jù)所探測(cè)對(duì)象的物理性質(zhì)的不同：可將物探分為重力勘探、磁法勘探、電法勘探及電磁法勘探、放射性勘探、地震勘探、地球物理測(cè)井和地?zé)峥碧降榷喾N方法。按場(chǎng)源性質(zhì)：主動(dòng)源法，被動(dòng)源法按工作環(huán)境：地面、地下（井中）、水上、航空按應(yīng)用目的或范圍：工程地球物理勘探、工程地球物理檢測(cè)、工程地球物理監(jiān)測(cè)

1-5工程物探的特點(diǎn)除具備物探方法的科學(xué)性、多解性外：⑴由于各類(lèi)建設(shè)工程的需要，工程物探的探測(cè)對(duì)象更偏向于淺、小，探測(cè)深度以從幾十厘米到數(shù)百米為主，要求探測(cè)精度較高。⑵儀器設(shè)備更為輕便。⑶受地形影響較大，地質(zhì)、地球物理?xiàng)l件更為復(fù)雜，探測(cè)對(duì)象的不均勻性和各向異性更加明顯。⑷探測(cè)成果時(shí)效性強(qiáng)，往往需要及時(shí)提供、經(jīng)常被立即驗(yàn)證，對(duì)探測(cè)結(jié)果的明確性要求也較高。⑸除了傳統(tǒng)的勘探類(lèi)應(yīng)用以外，檢測(cè)以及監(jiān)測(cè)類(lèi)應(yīng)用已占據(jù)相當(dāng)大的比例，成為重要的工程質(zhì)量檢測(cè)和驗(yàn)收手段。1-6發(fā)展方向采集、處理、分析解譯技術(shù)壓干擾、提分辨、提效率、富信息、再現(xiàn)儀器設(shè)備輕便化、高精度、多功能、數(shù)字化、系列化和智能化應(yīng)用拓展

水文物探、環(huán)境物探，軍事物探1-6工程物探實(shí)施的規(guī)范化有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)《公路工程物探規(guī)程》JTG/TC22-2009《水利水電工程物探規(guī)程》SL326-2005

《水電水利工程物探規(guī)程》DL/T2010-2005《鐵路工程物理勘探規(guī)程》TB10013-2004《城市工程地球物理探測(cè)規(guī)范》CJJ7-2007《城市地下管線探測(cè)技術(shù)規(guī)程》CJJ61-2003《城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)漏水探測(cè)技術(shù)規(guī)程》CJJ159-2011《多道瞬態(tài)面波勘察技術(shù)規(guī)程》JGJ/T143-2004二、工程物探的實(shí)際應(yīng)用以實(shí)例為主（分不同領(lǐng)域）側(cè)重方法特點(diǎn)關(guān)注應(yīng)用關(guān)鍵注重實(shí)際效果1--巖土工程勘察中的應(yīng)用主要地質(zhì)問(wèn)題1）界面劃分。主要有巖土體的界面劃分，地質(zhì)構(gòu)造和軟弱結(jié)構(gòu)面的判定，以及不良地質(zhì)體的地質(zhì)界面等。2）形態(tài)判斷。主要有不明地下物體、空洞，以及界面的分布形態(tài)、埋藏位置和埋藏深度等。3）參數(shù)測(cè)試。巖土工程勘察、設(shè)計(jì)所需的各種參數(shù)，包括動(dòng)力參數(shù)、卓越周期、結(jié)構(gòu)自振周期、剪切波速等。4）施工質(zhì)量檢測(cè)。地基加固效果的對(duì)比、樁基檢測(cè)以及其它工程質(zhì)量方面檢測(cè)。

工作原則由于地球物理探測(cè)技術(shù)方法的應(yīng)用必須具備相應(yīng)的探測(cè)前提和基礎(chǔ)，并且探測(cè)環(huán)境條件以及地質(zhì)、地球物理?xiàng)l件和邊界特征的變化與不同，對(duì)探測(cè)結(jié)果影響較大，因而使得這些方法技術(shù)應(yīng)用存在著一定的條件性和局限性，同時(shí)單一方法的探測(cè)結(jié)果也存在多解性，加之一些重大工程大多面臨比較復(fù)雜的地質(zhì)和工程問(wèn)題，所以在一些大型重點(diǎn)工程中采用綜合探測(cè)方法，提高了探測(cè)成果質(zhì)量，保證了探測(cè)結(jié)果的可靠性。1正式工作前應(yīng)通過(guò)方法試驗(yàn)，正確選用有效的工作方法；2實(shí)際工作中應(yīng)從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從已知到未知；復(fù)雜工作條件下或重點(diǎn)工程，宜采用多種方法綜合探測(cè)；3探測(cè)工作應(yīng)充分利用已知的地球物理探測(cè)、勘察、設(shè)計(jì)等資料。探地雷達(dá)法、高密度電阻率法、高分辨率淺層地震反射波法、瑞雷波法、CT成像技術(shù)，瞬變電磁法、可控源大地電磁法、高精度磁法、微重力法松散地層探測(cè)在公路選線時(shí)，需要查明線路的工程地質(zhì)條件，其中查明地層剖面的巖性情況是一項(xiàng)最基本的任務(wù)，但是單憑鉆探手段難以達(dá)到目的?；鶐r山區(qū)因基巖裸露容易觀察判斷，而平原覆蓋地區(qū)則需在宏觀分析的基礎(chǔ)上，利用一定的探測(cè)手段進(jìn)行松散地層巖性劃分。松散地層內(nèi)松散程度、含水程度以及成分的不同與變化，為利用相應(yīng)的工程地球物理方法提供了應(yīng)用前提。在四川某地大橋選址時(shí)，利用探地雷達(dá)法解決此類(lèi)問(wèn)題取得成功。1）選擇方法及參數(shù)（100MHz）2）結(jié)合實(shí)際推斷解釋在山東某地大橋選址時(shí)，為查清厚度約100m的覆蓋層結(jié)構(gòu)，選擇淺孔小藥量炸藥震源，采用多道瞬態(tài)瑞雷波法取得較好的地質(zhì)效果，彌補(bǔ)了淺層地震反射波法存在探測(cè)“盲區(qū)”的限制和不足。軟土探測(cè)

某地長(zhǎng)江岸邊的工程勘察中，采用探地雷達(dá)法探測(cè)圈定軟土范圍獲得良好效果，該地地層上部為砂土層，其下為雜填土，填土層混有不同粒徑的碎石，造成雷達(dá)反射波同相軸不連續(xù)；下部的軟土層由于受到填土的擠壓，形成不規(guī)則的強(qiáng)雷達(dá)反射波。軟土層因含水量高，有機(jī)質(zhì)含量豐富，對(duì)電磁波的吸收較強(qiáng)，雷達(dá)反射波呈細(xì)密波的形式。依據(jù)探地雷達(dá)法配合鉆孔很好地圈定了軟土層范圍，雷達(dá)圖像上的軟土底部層狀輪廓清晰，系因靠近湖泊的近于靜水狀態(tài)的古河道沉積形成。某賽車(chē)場(chǎng)賽道建成后，有一地段在賽車(chē)經(jīng)過(guò)時(shí)經(jīng)常會(huì)發(fā)生顛簸現(xiàn)象，為查明其原因，采用了探地雷達(dá)法以10cm點(diǎn)距對(duì)該段賽道的地下結(jié)構(gòu)進(jìn)行探測(cè)。依據(jù)賽道鋪設(shè)的結(jié)構(gòu)為：瀝青層、級(jí)配碎石層、石灰土層、礫石砂層。探測(cè)結(jié)果證明：各結(jié)構(gòu)層反射界面十分清晰，反射層互相平行，十分規(guī)則。但發(fā)現(xiàn)在發(fā)生賽車(chē)顛簸處賽道結(jié)構(gòu)有反射波同相軸的間斷，顯示該處一側(cè)的地層下陷量大于另一側(cè)地層。后查施工記錄，下陷量小的一側(cè)地層原為河道，經(jīng)挖除淤泥后采用沙石墊層加固，故其強(qiáng)度較大，沉降較??；而另一側(cè)地層未經(jīng)加固，為原狀地層，到1.2m以深雷達(dá)波幾乎被完全吸收，反映結(jié)構(gòu)層較薄，導(dǎo)致地層下陷量大于加固一側(cè)，存在差異沉降。

地下埋設(shè)（障礙）物探測(cè)

長(zhǎng)江入?？诟浇称髽I(yè)新建場(chǎng)地需要查明影響施工的障礙物特別是戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期可能遺留的炸彈，為施工設(shè)計(jì)提供依據(jù)。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)采用高精度磁法工作，快速查明多處鐵磁性建筑垃圾，及時(shí)處理后保證了施工安全。另在某地石化總廠滌綸廠三期工程建筑場(chǎng)地進(jìn)行高精度磁法探測(cè)時(shí)，查出并排除了6枚100磅炸彈，其中5號(hào)彈坑在挖出1枚炸彈后，經(jīng)復(fù)測(cè)發(fā)現(xiàn)仍有磁異常存在，再經(jīng)過(guò)降低高度的加測(cè)發(fā)現(xiàn)異常增大，斷定坑內(nèi)還有鐵磁性物體，繼續(xù)開(kāi)挖結(jié)果，又挖出了1枚炸彈。

地下管線探測(cè)上海浦東地下管線探測(cè)防洪砌塊探測(cè)地下排水池的定位

在兩條互相垂直的測(cè)線上高密度電阻率法低阻異常帶的兩側(cè)，出現(xiàn)了“八”字形高阻異常的特征，這是淺地表高阻體呈現(xiàn)出的異常特征，其根源是排水池周邊是高阻的水泥圍壁，對(duì)電流有明顯的排斥作用，采集到的是低阻異常與“八”字高阻伴生異常地鐵附屬構(gòu)筑物的定位地鐵工程的規(guī)劃驗(yàn)收，對(duì)已建成的地鐵構(gòu)筑物進(jìn)行定位圖左部有一明顯的圈閉低阻異常，從地鐵竣工資料知，其為地鐵污水處理池，高約4米，寬約6米，低阻圈閉異常的范圍與之相適應(yīng)。在圖的中央，出現(xiàn)了較大范圍的低阻異常，該低阻異常兩側(cè)有規(guī)律對(duì)稱(chēng)的高阻伴生異常，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查：該異常與地鐵過(guò)街通道位置對(duì)應(yīng)。強(qiáng)夯基礎(chǔ)檢測(cè)

南方某電廠擴(kuò)建工程，總面積達(dá)21萬(wàn)m2，場(chǎng)地原始地貌為丘陵、海積階地、沙質(zhì)海灘，場(chǎng)地平整后采用強(qiáng)夯進(jìn)行加固處理，單擊夯能為6000kN·m。在此采用瑞雷波法并結(jié)合平板載荷試驗(yàn)進(jìn)行加固效果檢測(cè)。利用夯前夯后的瑞雷波速度對(duì)比，確定該區(qū)夯后瑞雷波速度提高近30%，并且還根據(jù)瑞雷波頻散曲線看出了該區(qū)不同部位回填厚度不同。利用瞬態(tài)瑞雷波法在某石化企業(yè)進(jìn)行強(qiáng)夯地基檢測(cè)的實(shí)例，圖a為地基8.0m深度10000kN·m和3000kN·m兩能級(jí)區(qū)內(nèi)及其之間瑞雷波層速度變化，按照與剪切波速相關(guān)性可以推斷層剪切波速變化較大，證明該范圍強(qiáng)夯地基均勻性較差；圖b中強(qiáng)夯前后瑞雷波速度的變化反映了該方法檢測(cè)有效加固深度的有效性。

(a)(b)公路基礎(chǔ)為灤河大堤，大堤采用砂卵石回填，并進(jìn)行強(qiáng)夯處理。本次工作目的是檢測(cè)強(qiáng)夯處理后路基質(zhì)量（路基土體及原地面以下是否存在軟弱部位）滑坡探測(cè)雷達(dá)圖像：上部滑坡體由于滑動(dòng)造成巖體破碎，裂隙發(fā)育，相對(duì)富水；而下部基巖則相對(duì)貧水。由于基巖面的坡度與滑坡地形坡度的一致性，造成滑坡體從上到下含水量的差異。在相同的巖性情況下，含水量越大，對(duì)電磁波的吸收越強(qiáng)，反射越弱，在雷達(dá)圖像上表現(xiàn)為暗色調(diào)（低振幅）；含水量小則相反。軌道交通建設(shè)中涵洞、暗渠、人防工程其頂部多為拱形或方形，材質(zhì)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或磚混結(jié)構(gòu)，它們與周?chē)橘|(zhì)有明顯物性差異，探地雷達(dá)反射波較強(qiáng)，異常形狀為雙曲狀，在理想的地段上可看出洞體的底部異常。圖為某地一過(guò)街涵洞，該涵洞材質(zhì)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，直徑1600mm，頂部埋深1.5米唐山市巖溶發(fā)育帶上，本次工作主要是為了查明擬建場(chǎng)地巖溶存在與否及其空間形態(tài)。工作參數(shù)選擇如下：點(diǎn)距10米，道間距1米，偏移距10米，由120Kg落錘激振。地層上部為第四系覆蓋，下部為基巖(灰?guī)r)，面波勘探在1號(hào)剖面12米—23米處、2號(hào)剖面10米—22米處，在測(cè)深影像圖顯示為低波速“漏井”形態(tài)，推斷為巖溶發(fā)育區(qū)，經(jīng)鉆孔驗(yàn)證其存在，最終通過(guò)鉆孔注混凝土處理巖溶發(fā)育部位查明擬建橋基礎(chǔ)地層變化及基巖面起伏情況。根據(jù)本次工作目的，通過(guò)方法試驗(yàn)確定工作參數(shù)為：點(diǎn)距50米、偏移距10米，道間距1米，利用24道檢波器接收，檢波器中心的頻率為4HZ，由120Kg吊錘激發(fā)。測(cè)區(qū)地層由上到下為砂卵石層、卵石層、基巖。下圖為面波頻散曲線，正演擬合及鉆孔柱狀圖，面波解釋結(jié)果與鉆孔對(duì)照有較好一致性，第一層為砂卵石層，厚5—25米，面波速度VR<600m/s；第二層為致密卵石層，厚25—40米，面波速度VR為600—900m/S。第三層為基巖，面波速度VR>900m/s空洞由于深部地下工程塌方或區(qū)域性的松散地層在地表、地下震動(dòng)的影響下逐漸形成空洞，隨著時(shí)間的推移洞體逐漸擴(kuò)大并“上浮”，一般情況該類(lèi)空洞上下界面不平整，界面間的物性差異也相對(duì)較小，雷達(dá)異常頂部反射波不明顯，判斷此類(lèi)異常主要是根據(jù)雷達(dá)反射同相軸的變化來(lái)判斷。圖為某地雷達(dá)探測(cè)剖面，同相軸兩側(cè)明顯錯(cuò)短，經(jīng)鉆探驗(yàn)證，在深1.8米處發(fā)現(xiàn)空洞，后注漿填實(shí)，注漿量約6噸。

含水空洞空洞中充滿水或含水較多的淤泥洞即為含水空洞，由于水的作用，使得洞體的電阻率降低，介電常數(shù)增高，雷達(dá)波在穿過(guò)它時(shí)強(qiáng)度急劇衰減，波的傳播速度變緩，由于反射波被大量吸收，異常上部的反射波較弱，下部異常形狀猶如縱向條帶。圖為某地的雷達(dá)探測(cè)剖面，異常兩側(cè)同相軸錯(cuò)短，異常部位同相軸連續(xù)，經(jīng)鉆探驗(yàn)證，在深2.5米處發(fā)現(xiàn)淤泥，淤泥深約1.3米，并在底部發(fā)現(xiàn)磚塊，判斷該處可能是一廢棄井。

塌陷在地層平緩均勻時(shí)雷達(dá)反射波同相軸應(yīng)與地層走向一致，也就是說(shuō)雷達(dá)反射同相軸的變化即為地層的變化，圖為某地的雷達(dá)探測(cè)剖面，雷達(dá)反射同相軸波在深1.2米處呈凹陷形態(tài)，說(shuō)明該處地層出現(xiàn)塌陷，在塌陷的上方為空洞或松散層，后注漿填實(shí)，注漿量約3噸?；顒?dòng)斷層探測(cè)由于新生代以來(lái)形成的松散地層受到雨水的沖刷和人為的破壞，地表活動(dòng)跡象很難找到。利用探地雷達(dá)進(jìn)行探測(cè)，可以查明新生代地層的錯(cuò)動(dòng)情況。圖像反映了松散層下斷層破碎帶的垂直裂縫發(fā)育情況，破碎帶由于多呈松散狀態(tài)與圍巖形成鮮明的對(duì)比。城市活斷層探查：淺層地震、放射性水域勘察在山東某臨渤海港航道淤泥探測(cè)中，采用多波束連續(xù)測(cè)量方法不僅很快獲得航道水下地形，而且準(zhǔn)確勾畫(huà)出了水下淤泥厚度。在某跨海大橋選址時(shí)，需要了解淺海水域地下工程地質(zhì)信息，經(jīng)過(guò)采用高密度地震影像方法工作，結(jié)果顯示水下淤泥、淤泥質(zhì)粘土底界面清晰，碎石、粉質(zhì)粘土交互層頂界面反射波同相軸連續(xù)，層位較穩(wěn)定，中風(fēng)化凝灰?guī)r頂界面高程變化較大，表現(xiàn)為兩岸往中心逐漸變深的趨勢(shì)，但無(wú)明顯斷裂構(gòu)造異常，經(jīng)過(guò)證實(shí)探測(cè)結(jié)果與實(shí)際吻合。上海軌道交通4號(hào)線物探工程質(zhì)量檢測(cè)

除了利用應(yīng)力波理論的方法檢測(cè)樁基質(zhì)量、鋼筋混凝土構(gòu)筑件質(zhì)量外，采用磁梯度測(cè)井、直流電場(chǎng)法以及瞬變電磁法可以檢查鉆孔灌注樁中鋼筋籠的長(zhǎng)度是否符合規(guī)定要求。在杭州跨海大橋的橋樁施工以及近期施工的一些長(zhǎng)江大橋橋樁施工中，就有采用上述工程地球物理方法檢測(cè)鋼筋籠長(zhǎng)度的大量成果，其中不乏通過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)施工偷工減料的行為，為保障大橋安全做出了貢獻(xiàn)。在隧道砌襯脫空、堤壩滲漏與脫空檢測(cè)以及城市垃圾填埋場(chǎng)滲漏檢測(cè)中，探地雷達(dá)法、地震影像法和瞬變電磁法以及高密度電阻率法取得了大量成功探測(cè)案例。在建筑物下的承載樁檢測(cè)中，鉆探難以發(fā)揮作用，而利用地震反射波法的成功應(yīng)用顯示了工程地球物理方法的獨(dú)到技術(shù)優(yōu)勢(shì)。高密度電阻率法應(yīng)用

下圖為滑坡高密度電法斷面圖。采用的電法裝置為α排列，參數(shù)為60根銅電極，電極距為4.0米，掃描剖面16層,剖面長(zhǎng)度236米?？梢郧宄目闯龌婧图舫隹??；嫦聻閺?qiáng)風(fēng)化片巖，滑體為碎石土，有部分滾石。最后經(jīng)過(guò)鉆孔驗(yàn)證，與實(shí)際吻合很好。

隧道進(jìn)口段近地表有3-5m殘坡積碎石土，下部為全-強(qiáng)風(fēng)化頁(yè)巖為主的白堊系軟質(zhì)巖，由于進(jìn)口處在近背斜核部部位，加之距斷層較近，受其影響帶的影響，地層揉皺，產(chǎn)狀多變，巖體破碎，全風(fēng)化深度大（3-10m）?？傮w看，隧道進(jìn)口段巖石破碎，巖質(zhì)軟，易風(fēng)化，并且具有一定的膨脹性，巖體工程地質(zhì)條件差。隧道洞口開(kāi)挖后若支護(hù)或處理不當(dāng)更易引起洞口沉降或滑塌。

面波、多波探測(cè)斷層特征隧道位于背斜核部，巖體工程地質(zhì)性質(zhì)較差，隧道開(kāi)挖時(shí)可能發(fā)生整體沉降(尤其是洞口)，局部坍塌，雨季有滲水現(xiàn)象，應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)和防滲處理。瑞雷面波平面圈定斷裂帶位置斷層氡氣測(cè)量

水域地震波勘探水域高密度地震波成果圖001水域高密度地震波成果圖002

剖面特征：水深、淤泥底界面反射波同相軸連續(xù)清楚，基巖界面反射波同相軸呈繞射波狀，可連續(xù)追蹤。水域高密度地震波成果圖002

剖面特征：水深、淤泥底界面反射波同相軸連續(xù)清楚，基巖界面反射波信號(hào)弱水域高密度地震波成果圖002第一組反射波同相軸與江底相對(duì)應(yīng)，反射波同相軸基本由兩個(gè)相位構(gòu)成，相位數(shù)目基本不變，總體反射能量較均勻，說(shuō)明江底物性總體橫向變化不大；反射波同相軸存在較大的起伏，但較平穩(wěn)，說(shuō)明江底起伏較大，總體北淺南深，最小、最大埋深（相對(duì)江面而言，江面標(biāo)高均己校正到17.0m）分別為9.8m和26.6m；在測(cè)區(qū)中段局部（異常體附近）江底反射同相軸存在波形起伏現(xiàn)象，且同相軸連續(xù)性相對(duì)稍差，表明該段江底物性存在橫向變化。第二組反射波同相軸對(duì)應(yīng)于基巖頂板，多數(shù)由二～三個(gè)相位構(gòu)成，同相軸連續(xù)性變化較大，斷續(xù)出現(xiàn)，存在多處雜亂反射現(xiàn)象，說(shuō)明基巖頂板附近存在較大的橫向物性變化，尤其是在異常體兩側(cè)更為明顯；反射波同相軸起伏較小，即基巖頂板起伏較小，最小、最大埋深分別為42.9m和46.9m，測(cè)區(qū)中部最深。在測(cè)區(qū)中部，存在一最大厚度約6.0m（頂、底標(biāo)高分別約為0m和-6m）的不均勻體，且縱、橫剖面均有顯示。凍土勘探探地雷達(dá)法高密度電阻率法K5+250~K5+525凍土探測(cè)成果序號(hào)凍土范圍長(zhǎng)度上限下限凍土類(lèi)型融沉等級(jí)1K5+250~K5+3902001.2~2.55.5~7.2多年、富冰Ⅲ2K5+390~K5+5202001.2~2.54.5~7.2季節(jié)凍土、局部有多年少冰凍土多年多冰Ⅱ級(jí)融沉K5+396涵洞K5+396涵洞K12+450~K12+625凍土探測(cè)成果序號(hào)凍土范圍長(zhǎng)度上限下限凍土類(lèi)型融沉等級(jí)1K12+450~K12+621751.2~2.26.8~8.5多年、少冰Ⅰ多年少冰Ⅰ級(jí)融沉煤層采空區(qū)勘察

煤層采空區(qū)塌陷垂直“三帶”示意瞬變電磁法煤層采空區(qū)：利用瞬變電磁法圈定異常：充水煤窿主要表現(xiàn)為相對(duì)低阻異常

從多測(cè)道電壓剖面圖上看,６測(cè)道以后，從35～125段整體電壓值較低，推斷為采空區(qū)，期間的55～60段、80號(hào)點(diǎn)附近電壓值較高，為礦柱的反映。125～140段呈相對(duì)高電壓，曲線變化平緩為礦柱的反映。140～150段的低谷異常為采空區(qū)的反映。從視電阻率擬斷面圖上反映，35～130段間出現(xiàn)較為連續(xù)的200Ω·m左右的高阻帶，推斷為采空區(qū)的反映。地震反射法煤層采空區(qū)：Ⅰ號(hào)測(cè)線：從該反射波時(shí)間剖面上可以看出，代表該段的20#、21#煤層的T2、T3反射波同相軸明顯地產(chǎn)生了扭曲、錯(cuò)斷，同相軸不連續(xù)，其振幅亦變小，波組的頻率、相位等物理特征均有變化，推斷該段異常是煤層采空及其影響區(qū)段（見(jiàn)圖4中黑線標(biāo)示范圍）。放射性測(cè)量煤層采空區(qū)：土氡測(cè)量依據(jù)大量實(shí)測(cè)的α射線強(qiáng)度的背景值與高值異常來(lái)圈定異常的該異常范圍，較其它方法劃分的異常范圍要大，應(yīng)為煤層采空區(qū)及巖層裂隙帶的綜合反映。放射性測(cè)量與電阻率法采空區(qū)高密度電阻率探測(cè)采空區(qū)1、從方法試驗(yàn)的結(jié)果可以得出：在被試驗(yàn)的五種觀測(cè)裝置中，①AMNB裝置對(duì)異常反應(yīng)的靈敏度相對(duì)較低、穩(wěn)定性相對(duì)較好；②偶極（ABMN，AB—MN）對(duì)異常反應(yīng)的靈敏度高，穩(wěn)定性相對(duì)較差，尤其是AB—MN遇異常體觀測(cè)結(jié)果容易振蕩；③三極（MN-B）裝置的橫向分辨率較高，而縱向分辨率相對(duì)較低，可以通過(guò)計(jì)算H參數(shù)的辦法來(lái)提高縱向分辨率。在實(shí)際工作中，可用來(lái)確定采空區(qū)的頂?shù)捉缑?；④A—M裝置的勘探深度較大，在縱向上相對(duì)規(guī)模較小的地質(zhì)體容易被忽視，但可以發(fā)現(xiàn)相對(duì)埋深規(guī)模較大的采空區(qū)。2、由方法試驗(yàn)的結(jié)果來(lái)看，電極距越小分辨率越高，但勘探深度越小。也即分辨率和勘探深度是一對(duì)辯證的矛盾，在野外工作中應(yīng)根據(jù)目標(biāo)體的規(guī)模、埋深（洞徑埋深比）靈活掌握。3、可以利用AMNB、ABMN的觀測(cè)結(jié)果，運(yùn)用近似計(jì)算公式對(duì)采空區(qū)的規(guī)模、埋深進(jìn)行定量計(jì)算。依據(jù)方法試驗(yàn)的結(jié)果，優(yōu)先選定α排列（AMNB），三極（MNB）作為調(diào)查采空區(qū)、巖溶的觀測(cè)裝置，必要時(shí)采用β排列（ABMN）進(jìn)行觀測(cè)。在室內(nèi)資料整理過(guò)程中應(yīng)有目的地進(jìn)行一些H參數(shù)處理工作。螢石礦--圖--AMNB裝置反演推斷成果圖)的視電阻率斷面圖總體上表現(xiàn)為低-高-低的特征，高阻體的中心位置約在150/III，是高阻傾斜板狀地質(zhì)體的反映。具體表現(xiàn)為140/III北西(小號(hào)方向)表現(xiàn)為以相對(duì)低阻為主(視電阻率ρs<120Ω.m)，160/III南東(大號(hào)方向)表現(xiàn)為相對(duì)高阻(ρs>160Ω.m)為主。結(jié)合地質(zhì)條件分析，推斷150/III正下方高阻異常(ρs>640Ω.m)為采空區(qū)的反應(yīng)。經(jīng)計(jì)算，采空區(qū)的埋深約為25m左右，在剖面可探測(cè)的深度范圍內(nèi)，采空區(qū)的寬度約為5m?？脊耪{(diào)查地質(zhì)雷達(dá)

與高密度電阻率對(duì)照斷面圖暗渠3000mm×3000mm:電阻率等值線圖上在25.5m處出現(xiàn)了明顯的異常,其視電阻率斷面呈高阻特征，深度3－7m處的形狀呈現(xiàn)出方形的特征，異常的位置及形狀均與暗渠的實(shí)際情況非常接近。從窨井中我們了解到，方渠由混凝土制作而成，渠中水流僅不足三分之一。因此，電阻率特征呈現(xiàn)出標(biāo)準(zhǔn)的方形高阻特征。直徑800mm的排水管:是運(yùn)水過(guò)江進(jìn)入污水廠的壓力管，一般沒(méi)有窨井。過(guò)江處，其材質(zhì)為鋼管，盡管埋藏很深，但尚可以用金屬管線儀進(jìn)行探測(cè)。但過(guò)江后，管線的材質(zhì)就變?yōu)榛炷?，金屬管線儀無(wú)法進(jìn)行定位定深，由于埋藏相對(duì)較深，地質(zhì)雷達(dá)的探測(cè)效果也不理想。高密度電法探測(cè)：測(cè)線上23.5m處，等值線出現(xiàn)異常，從表層至3m深處，表層等值線“斷開(kāi)”，出現(xiàn)了漏斗狀異常，在3－4m處的高值等值線在此處明顯向上彎曲，顯示出該處有高阻體存在。防空洞探測(cè)高密度電法地震映像法工程搶險(xiǎn)上海地鐵4號(hào)線青草沙水庫(kù)水下拋填砂袋圍堰壩體

鋼筋籠長(zhǎng)度檢測(cè)在9.5米及15米左右均可看見(jiàn)磁場(chǎng)強(qiáng)度的明顯跳變，此為鋼筋籠接頭焊接處的磁場(chǎng)特征。推斷鋼筋籠深度為樁頭以下15±0.5米

在9.5米及15.5米以及24.75米左右均可看見(jiàn)磁場(chǎng)強(qiáng)度的明顯跳變，此為鋼筋籠接頭焊接處的磁場(chǎng)特征。推斷鋼筋籠深度為樁頭以下24.75±0.5米。上海奉賢海堤地震映像圖

隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)目前隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)物探方法：地震法（）、電法（探地雷達(dá)、電阻率法、瞬變電磁法）以及紅外測(cè)溫等垃圾填埋場(chǎng)物探磁梯度（△T）延拓消除異常---向上消除淺部異常突出深部異常建筑物下基樁檢測(cè)樁底某工廠辦公樓缺陷樁底好的完整樁沉降側(cè)缺陷樁樁底樁底缺陷缺陷某工廠辦公樓樁長(zhǎng)和樁身質(zhì)量檢測(cè)45m樁完整樁35m處缺陷二層加五層后驗(yàn)證30m樁長(zhǎng)完整樁缺陷樁廢棄放射源水泥池高密度電法勘探及驗(yàn)證溶洞物探超聲成像技術(shù)俄羅斯和法國(guó)已開(kāi)發(fā)出兩款用于混凝土結(jié)構(gòu)檢測(cè)的超聲成像技術(shù)，前者利用超聲散射成像原理和SAFT（合成孔徑聚焦掃描）技術(shù)，后者利用相控陣掃描技術(shù)。俄羅斯的超聲CT成像設(shè)備與檢測(cè)結(jié)果法國(guó)超聲相控陣成像檢測(cè)結(jié)果顯示圖像工程地球物理技術(shù)方法在巖土工程勘察中的應(yīng)用展望（結(jié)語(yǔ)）我國(guó)工程建設(shè)的迅速發(fā)展為工程地球物理技術(shù)應(yīng)用提供了良好的舞臺(tái)，一些大型工程相繼開(kāi)工建設(shè)，如高速公路建設(shè)、高速鐵路建設(shè)、核電站建設(shè)、特大橋梁建設(shè)等，特別是城市各項(xiàng)建設(shè)活動(dòng)如高層建筑、地下空間開(kāi)發(fā)、地鐵、隧道、高架公路、港口碼頭、機(jī)場(chǎng)等，都需要通過(guò)巖土工程勘察來(lái)解決諸如對(duì)基巖風(fēng)化層勘探、隱伏構(gòu)造破碎帶勘探、巖溶勘探、地下障礙物埋設(shè)物探測(cè)、水下隧道工程勘察、軟土地基加固效果評(píng)價(jià)，場(chǎng)地卓越周期測(cè)定以及地震小區(qū)劃分、建設(shè)工程質(zhì)量評(píng)價(jià)等。工程地球物理技術(shù)方法的快速、經(jīng)濟(jì)、信息量大且可做到無(wú)損探測(cè)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在其中可發(fā)揮重要作用。在西南、華南等山區(qū)修建高速公路、隧道時(shí)，工程地球物理方法作為首要手段進(jìn)行先期勘探，廣泛采用折射波法、瑞雷波法以及高密度電阻率法進(jìn)行巖溶、基巖、斷層勘探以及隧道超前預(yù)報(bào)；在長(zhǎng)江流域、杭州灣、珠江三角洲等地區(qū)新建了如潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江大橋、陽(yáng)邏長(zhǎng)江大橋、杭州灣跨海大橋、珠港跨海大橋等特大型橋梁，都采用了水上、陸上地震勘探、高密度電阻率法等手段進(jìn)行橋基地質(zhì)調(diào)查以及斷層調(diào)查。在巖土工程勘察中利用工程地球物理技術(shù)方法能否取得預(yù)期效果，關(guān)鍵是根據(jù)具體應(yīng)用條件，合理選擇相應(yīng)的具體方法，復(fù)雜條件多種方法綜合探測(cè)，并緊密結(jié)合鉆探及有關(guān)資料，綜合分析探測(cè)結(jié)果，定能取得事半功倍之效。工程地球物理技術(shù)方法還廣泛應(yīng)用于考古研究和礦山工程，用于探測(cè)人文活動(dòng)遺址、礦山開(kāi)采及廢棄礦址現(xiàn)狀等有關(guān)問(wèn)題，還可對(duì)工程進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，研究工程施工和運(yùn)行期間的動(dòng)態(tài)特性及其隱患等。此外，工程地球物理方法在調(diào)查人類(lèi)活動(dòng)造成的環(huán)境污染以及變化特性的監(jiān)測(cè)等方面也有良好的應(yīng)用前景。城市環(huán)境地質(zhì)信息系統(tǒng)建設(shè)統(tǒng)一開(kāi)發(fā)城市環(huán)境地質(zhì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)和調(diào)查信息系統(tǒng)軟件，按不同層次分別建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)和信息系統(tǒng)；實(shí)現(xiàn)城市環(huán)境地質(zhì)調(diào)查信息采集、處理、儲(chǔ)存、分析全過(guò)程的信息化；推廣應(yīng)用高效、實(shí)用的野外信息采集和處理技術(shù)，初步實(shí)現(xiàn)城市環(huán)境地質(zhì)調(diào)查評(píng)價(jià)工作主流程的信息化；建設(shè)城市環(huán)境地質(zhì)調(diào)查信息元數(shù)據(jù)庫(kù)并開(kāi)展網(wǎng)上服務(wù)，建立城市環(huán)境地質(zhì)信息公開(kāi)查詢系統(tǒng)；提高城市環(huán)境地質(zhì)工作對(duì)城市發(fā)展的快速響應(yīng)能力，提高地質(zhì)信息的社會(huì)化服務(wù)和利用水平。注重工程地球物理技術(shù)方法的應(yīng)用條件，多種方法綜合探測(cè)，結(jié)合鉆探等有關(guān)資料進(jìn)行探測(cè)資料的總和分析與解釋?zhuān)潜ＷC工程地球物理技術(shù)方法應(yīng)用成功的關(guān)鍵所在?？梢灶A(yù)見(jiàn)：工程地球物理技術(shù)方法在工程建設(shè)設(shè)計(jì)與施工中具有十分廣闊的應(yīng)用前景，必將成為巖土工