时间：2013-11-29 分类：矿业
工程物探——地球物理勘探的简称，它是以地下岩土层(或地质体)的物性差异为基础，通过仪器观测自然或人工物理场的变化，确定地下地质体的空间展布范围(大小、形状、埋深等)并可测定岩土体的物性参数，达到解决地质问题的一种物理勘探方法。本文是选自省级期刊《安徽地质》中的职称论文范文：工程物探方法在岩土工程中的应用。
摘 要：随着我国国民经济的高速发展，城市现代化进程的不断深入，各种城市工程建设方兴未艾，而城市工程建设在规划、设计、施工阶段都必须对建设区域内的地质情况及地下埋设物情况有一个系统的了解，工程物探方法在岩土工程中的应用显得及其重要;作者通过近几年地质勘察工作实践和总结，利用工程物探方法可以解决一些岩土工程问题，譬如：岩溶勘察、滑坡勘察、地裂缝监测、地下管线探测、地基加固、桩基质量检测等，从而从不同的角度介绍了工程物探方法的优越性。
关键词：工程物探技术,岩土工程,应用
一、前言
随着我国国民经济的飞速发展，各种城市工程建设方兴未艾。一个城市工程建设从开发、规划、设计到施工，都可通过工程物探法对其地质和地下埋设物情况进行勘察。并且工程物探对施工过程中的工程质量也能起到检测和监测的作用。工程物探作为一种新的、有效的勘测、检测手段，被越来越多的应用于岩土、市政工程等的设计和建设中。由于物探技术和探测对象的多样性，为了有效的解决某些岩土工程复杂的问题，可以采用不同的工程物探方法相结合的综合工程物探技术。
二、工程物探技术在岩土工程中的应用
1、岩土工程勘察
工程物探技术可以利用连续加密测点的资料从而获得连续的地质界面, 因此能有效地解决传统钻探手段以点带面划分地质界面方法常带来的漏判、划分不准确等缺点, 并且能有效地解决传统勘探手段难于解决的诸多岩土工程问题, 如地下不明物体、洞穴、滑动面、软弱结构面、断层、地下暗河、破碎带等在地下的分布特征、形态、埋藏深度、位置。相对传统的钻探方法, 工程物探技术的使用受场地、地形条件的限制较少, 具有节省时间、节省费用、勘探精度高等特点。合理地选择、运用工程物探技术与传统勘探手段相结合,可以在激烈的勘察市场竞争中独占上游。在岩土工程勘察工作中应用最为广泛、发展最快的是弹性波技术。由于它是利用介质传递弹性波的特点来揭示地下物体界面, 当地下物体的界面物性差异较大时, 弹性波就会从运动学和动力学两个方面表现出异常来。例如: SWS 工程勘察与工程检测仪, 其成果可以制地下剪切波速度等值线图, 清晰再现地下介质的物性。其次是电磁波技术和电法技术, 其主要代表是地质雷达勘探方法和高密度电法。采用弹性波速度测井技术和场地常时微动测试可以获得建设工程抗震设计等级，可以提供建设场地和地基地震效应评价所需的岩土动力参数和设计地震动参数, 如动剪切模量、剪切波速、动泊松比、动弹性模量、卓越周期等。
2、岩土工程检测
工程物探技术在岩土工程检测方面的主要作用是地基加固效果的质量检测、大坝的碾压密实度、路基的密实度、混凝土构件、基桩的质量检测和评价。常用的方法有瞬态面波法、地质雷达、弹性波速度测井等, 主要通过弹性波速度和电磁波速度与原位测试试验值以及密实度之间建立相关关系, 通过施工前后的检测结果进行对比分析。此外, 根据弹性波和电磁波在介质中传递的速度变化可以对大坝及建构筑物等混凝土构件的裂缝进行检测, 掌握裂缝状况, 判断对在建构筑物的危害程度及提供有效的补强措施信息。另外还可以检测混凝土路面、沥青路面、垫层的厚度等。桩基无损检测是程物探技术在建设工程施工质量控制应用最为广泛的一种重要技术手段。主要的测桩方法分为动力测桩法和声波测桩法两种, 它是根据弹性波传递速度变化来判断砼质量、桩身缺陷和缺陷的位置、桩的施工长度和桩的形状等, 具有成本低、速度快, 不破坏原有的构筑物、适合大面积检测, 并且可以随机抽样, 而在国内外被广泛采用。
三、工程物探资料的分析和解释
工程物探数据的野外采集是整个工作的关键。如何采集有效的野外数据，把野外采集的有关数据通过内业的分析、计算、解释成工程地质资料对物探工程师来说更为重要。解释成果的正确与否直接影响到对岩土工程问题的分析、判断和处理方案的选择, 事关工程的安全。这就需要物探工程师除了拥有深厚的本专业知识外, 还要有丰富的岩土工程专业知识。工程物探资料的分析和解释, 以弹性波勘探方法为例。首要的任务是分离和压制妨碍分辩有效波的干扰波, 保留能够解决某一特定工程地质问题的有效波。从理论上说, 可以通过硬件和软件来实现, 但实际上分离和压制是有限度的,而干扰波的存在是永远的。具有丰富的实践经验, 才能在众多的测试数据中识别出干扰波和有效波, 去伪存真,去假存真、才能得到真实的解释成果。其次由于物探方法的成果具有多解性, 因此, 工程物探资料的分析、解释成果还必须与钻探、原位测试、室内试验成果等进行对比分析、相互验证。在对比中两者不一致的情况时有发生, 对此要具体分析,做出正确解释, 比如弹性波物探方法是根据弹性波在岩土体中的传播速度来划分地层界面。但是由于弹性波速度反映的是地层的力学性质, 不同的地层可能具有不同的力学性质, 也可能具有相同或相近的力学性质。当弹性波速度相同或相近, 两个地层紧接在一起时, 在解释上便可能出现同一速度层。出现这种情况并不可怕, 怕的是由于其它干扰波的叠加、影响造成的假判、误判, 造成解释成果出现较大的偏差。只有通过对比分析、相互验证、积累经验, 才能促进分析、解释技术水平的提高。对物探资料的解释、分析是借助岩土体力学性质变化特征去认识岩土体的内在本质, 而岩土工程师是从地质学的角度、岩土体的外表特征去认识和判别岩土体的内在本质。#p#分页标题#e#
四、工程物探与岩土工程的关系
工程物探、岩土工程勘察与检测从学科讲是一个独立学科，但在勘察领域它是从属于岩土工程勘察中的一种手段，是一门综合应用技术。勘察领域中钻探、物探、岩土力学试验、三者是互补的、密不可分。它们之间的关系与医学技术有相似之处。物探好比医学上的X光透视、CT、B超、核磁共振等，地质上的钻探好比医学上的穿刺取样。医学的进步、技术水平的飞跃，其检查化给设备的先进起到决定关键作用。因此岩土工程勘察技术水平的提高应大力发展物探技术。合理地使用物探。有些任务非物探不可以完成的，例如过江管线的探查，有些任务需要钻探与物探相互配合，要具体分析，象面积勘探，例如：一个场地需50 m布置一个钻孔，钻孔数300—400个，我们提出建议，采用物探技术，可以减掉2/3钻孔。步骤是先物探后钻探，物探是线，线多了则成面，而钻孔是点，而点上资料很详细，两者之间形成了一种相辅相成的关系，无疑将物探与钻探二者科学结合将事半功倍。工程物探方法可以解决的岩土工程问题大体上可归纳有以下几个方面:
1、界面问题: 主要有岩土体的界面划分, 地质构 造和软弱结构面的判定, 以及不良地质体的地质界面等。
2、形态问题: 主要有不明地下物体、空洞, 以及界面的分布形态、埋藏位置和埋藏深度等。
3、参数问题: 岩土工程勘察、设计所需的各种参数,如动力参数、卓越周期、结构自振周期、剪切波速等。
4、施工质量检测: 地基加固效果的对比、 桩基检测、其它工程质量方面检测。
从事岩土工程勘察在接受工程勘察任务后, 应根据勘察技术要求、地场岩土条件、需要解决的问题等, 确定是否采用工程物探技术手段, 确定之后应向物探工程师提出明确的勘察任务, 即所需查明的目的层或目的物; 物探工程师则应根据目的层和目的物的性质, 结合测区的地质构造、地形地貌特征、地震地质条件等因素, 选择可行的工程物探方法, 然后进行测线设计和工作前的试验工作, 确定最佳的采集装置,再正式开展工作。
任何一项技术都有它的适用性和局限性, 只有了解它、认识它才能用好它, 这就需要两个专业经常进行技术交流, 知识互相渗透, 并且通过工程实践, 掌握对方的工作性质、目的、方法和特点, 才能更好地服务于对方, 达到共同提高、共同进步的目的。
由于工程物探是无损检测、间接探测。在工作中，我们要充分考虑到岩土体的不均匀性、不可视性、被测物体分布的复杂性以及测试资料的多解性。要本着从已知到未知的原则,用已知资料解释未知资料，未知资料经验证后成为新的已知,如此往复,积累经验,不断提高。只要我们物探工作者长期努力探索，实践下去物探技术会在更多的领域占有一席之地。
五、结束语
正式开展工程物探工作之前, 应认真做好前期试验工作, 认真做好对比研究, 选择最佳的采集方案和最佳的采集装置, 这是保证勘探成果质量的前提条件。各种工程物探技术都有它的适用性与局限性, 应根据被探测的目的层或目的物的埋深、规模及其与周边介质的物性差异, 合理地选择一种或几种有效的工程物探方法。工程物探成果解释时应考虑其多解性, 应区分有用信号与干扰信号。
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《安徽地质》1991年创刊，已有12年历史，原为安徽省地矿局主管和主办，自2003年始改版，现由安徽省地质矿产勘查局主管，安徽省地质学会主办。作为安徽省唯一的地质行业国内外公开发行刊物，是全面展示安徽省地质矿产事业发展的窗口，倾力展示安徽省地矿行业高层次、高水平的学术成果，致力于打造精品，扩大了与地质行业相关部门和相关企事业单位、学校、科研机构的联系与交流。
