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[摘 要]我国探测技术逐渐多元化并且具备高效、准确的探测技术。我国重工业不断发展,根据国家发展要求及人类需求,我国建筑工程事业也不断增多,在各个项目施工过程中,对于地质的勘测及方针技术的实施必不可少。同时,由于地质灾害等问题的增多,我国也加大了对各项工程存在的隐患进行检测及控制,并给予地质勘察工作以巨大的压力及挑战,文章根据多种物探技术的探讨,分析了各个方法在地质勘察中的应用情况,各个方法都有其优缺点。同时,计算机技术的发展,实现了探测技术的信息化与智能化,增强探测技术实效性,从而有利于地质勘察中对于地质灾害的有效防患,不仅提高了我国勘测技术,增加经济效益,同时为人类生活提供了安全保障。
[关键词]探测;地质灾害;防患;促进
中图分类号:F416.1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)05-0311-01
前言
文章首先通过对综合物探方法进行概述,分析了其在地质灾害中发挥的重要作用,对综合物探技术中的地震横波反射勘探、地质映像、地质雷等达几个方面进行概述。其次,根据对实际应用的调查,分析了综合物探技術中各个因素的应用情况,据了解,单一的探测形式不能够满需探测的需求,利用综合物探能够有针对想的、综合性的进行探测,不仅能够探测浅部地区,对于深部地区也能够进行探测,为地质灾害的调查提供了大量准确的数据。本文结合实际案例,研究了地质灾害调查中物探技术的运用情况,通过多种方法的探测结果表明,综合物探方法对于地质灾害的探测具有高效性、准确性,能够发挥各个探测技术的优质,解决地质勘查中地质灾害的调查。
1 综合物探方法
1.1 地震横波反射勘探
横波勘探起步较早,但应用较少。近些年来,随着浅层探测任务的增多,对浅层勘探的分辨率要求越来越高,横波勘探才得以广泛应用。由于横波频率低、速度低、波长短,对地层的分辨率高,而且不受地层含水的影响,因此适合于对近地表地质体及各种地质灾害的探测。横波反射勘探技术与纵波反射勘探技术的基本原理相似,都是利用不同介质之间波阻抗的差异来探测地层内的异常地质体。野外施工和资料处理手段也基本一样,均采用多次覆盖的野外施工技术和多次叠加的资料处理方法。
1.2 地震映象技术
地震映像技术是新兴的一种探测技术,根据偏移距离进行探测,其优点在于操作简单、易于施工、抗干扰及较强的分辨率,使用范围为浅层地质,包括江、湖、河等浅层区域,在浅层勘探中使用普遍。地震映像技术的产生,使探测技术变为简单,并且提高了工作效率,使地震映像技术得到推广和使用。
1.3 地质雷达
地质雷达是利用高频电磁波(工作频率10MHz~2GHz)以宽频带短脉冲形式,由地面通过发射天线送入地下,经地层或目的物反射后返回地面,为另一接收天线所接收。电磁波在介质中传播时,其路径、电磁波强度与波形将随所通过介质的电性质及几何形态而变化。因此,根据接收到的波的旅行时间(亦称双程走时)、幅度与波形资料,通过图像处理和分析,可确定地下地层界面或目标体的空间位置和结构。
1.4 井间电磁波层析成像(CT)
井间电磁波层析技术是利用井间透射电磁波测量数据,依照一定的物理和数学关系通过计算机技术揭示物体内部物理量的分布,最后以图像的形式表现结果。电磁波实际测量的研究是波动过程沿射线路径对介质吸收系数的积分结果,当同一平面内密集的平行射线簇对研究区域进行了全方位扫描后,便可把所有的投影函数依Radon反变换的关系组成方程组,经反演计算重建出介质吸收系数的二维分布图像。电磁波CT容易实现特定工作频率的发射和接收,野外观测方便,成本低廉,适用于对精细构造和电阻率差异大的目标体探测。电磁波CT以其分辨率高、反演结果可靠性强等优点,在地壳浅部地质灾害(溶洞、空洞、裂隙等)和地质构造探查中具有广泛的用途。
2 应用实例
2.1 地震横波
图1为某工程场地横波反射t0时间剖面图。根据该场地周围地质钻探结果,在场地附近存在一条古河道,古河道的埋深约在20~30m的范围内,并且有可能从场地内通过。为了查清古河道通过场地的位置、埋藏深度及其形态,为未来建筑物的布局及设计提供资料,拟采用高分辨率横波反射地震勘探的方法。为了提高激发频率,拓宽激发频带宽度,采用锤击的方法,获得了高主频、宽频带的横波地震记录。从图1中可以看出,沿测线地下地层成层性较好,在0~300ms的深度范围内主要存在2组反射震相,其中第一组(40ms左右)为第四系内部地层反射波,连续性较好,相对起伏变化不大,表明该地层基本呈水平展布。第二组(140~220ms)为古河道及两岸附近地层的反射波,连续性较好,但相对起伏变化较大,该组波的起伏形态充分反映了古河道的横断面形态。从图中古河道的形态可以看出,古河道的底部埋深为28m左右,视宽度约为130m,是一条范围较大的古河道。图1 横波t0时间剖面
2.2 地震映象技术
图2为某大桥地震映象探测结果。由上图显示出,水下地层反射震相丰富,上部层位较多,震相清晰,连续性好;下部震相模糊,难以连续追踪,反映了上部淤泥、残积土的层状沉积特征和下部花岗岩的块状结构特征。下图地质解释表明,该剖面地层自上到下主要有淤泥、淤泥质土、残积土、强—中风化花岗岩和微风化花岗岩。其中残积土在剖面中、右部存在而在左部尖灭消失,这与该区的地质地貌特征有关。水底地层呈现两端高,中间低形态,表现地震映象剖面下地层的沉积特征。
2.3 地质雷达
图3 天荒坪水库上库地裂地缝地质雷达探测结果a—THP-Ⅲ线探测剖面;b—THP-Ⅳ线探测剖面该水库库底结构为0.18m的沥青面层,0.30m的砂石层,其下为垫层。图3(THP-Ⅲ测线)中深度0.18m和0.50m存在2组电磁波能量很强的反射层,分别对应沥青层和砂石层。横向在桩号5.0m和15.0m有2条裂缝(F2,F1)贯穿结构层,倾斜方向大致向东。裂缝F1向下在砂石层内呈散射状分为3条。裂缝间结构块均有凹陷现象。图3b所示的THP-Ⅳ测线与THP-Ⅲ测线平行。从图中可以看到贯穿结构层的裂缝F1及其分支仍然存在,但水平位置偏移至桩号11.0m左右,倾斜方向转向西。桩号5.0m处的裂缝F2向上仅延伸至沥青层底部,倾斜方向也转向西。
3 结束语
目前,我国地质灾害情况出现频繁,且国家对其重视也逐渐加深。经过以上分析,在地质勘探技术中,单一的勘探技术不能满足地质灾害复杂性的探测亚要求,其具有多样性、分布地区范围广、地质灾害类型不同等特点。因此,只有采用综合物探方法,才能够实现地质灾害的勘探。综合物探方法将各个勘探方法相结合,具有各类探测技术的优点,将其结合,在地质灾害的勘测中发挥重要作用。但是,目前综合物探还没有大量的应用,主要是由于其起步晚,刚刚处于发展阶段,及探测技术与方法中仍然存在着一些不足之处,有待完善及思考。综合物探技术的应用,不仅为地质灾害才勘察工作提供了准确的数据,同时结合各个探测技术的优点,提高了探测效率。
参考文献
[1] 黄宁,刘国辉,董茂干.综合物探方法在南京横溪—小丹阳示范区找矿中的研究与应用[J].工程地球物理学报.2013(03).
[2] 胡绕.综合物探方法在浅基岩地区顶管工程勘察中的应用[J].工程地球物理学报.2013(03).
[关键词]探测;地质灾害;防患;促进
中图分类号:F416.1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)05-0311-01
前言
文章首先通过对综合物探方法进行概述,分析了其在地质灾害中发挥的重要作用,对综合物探技术中的地震横波反射勘探、地质映像、地质雷等达几个方面进行概述。其次,根据对实际应用的调查,分析了综合物探技術中各个因素的应用情况,据了解,单一的探测形式不能够满需探测的需求,利用综合物探能够有针对想的、综合性的进行探测,不仅能够探测浅部地区,对于深部地区也能够进行探测,为地质灾害的调查提供了大量准确的数据。本文结合实际案例,研究了地质灾害调查中物探技术的运用情况,通过多种方法的探测结果表明,综合物探方法对于地质灾害的探测具有高效性、准确性,能够发挥各个探测技术的优质,解决地质勘查中地质灾害的调查。
1 综合物探方法
1.1 地震横波反射勘探
横波勘探起步较早,但应用较少。近些年来,随着浅层探测任务的增多,对浅层勘探的分辨率要求越来越高,横波勘探才得以广泛应用。由于横波频率低、速度低、波长短,对地层的分辨率高,而且不受地层含水的影响,因此适合于对近地表地质体及各种地质灾害的探测。横波反射勘探技术与纵波反射勘探技术的基本原理相似,都是利用不同介质之间波阻抗的差异来探测地层内的异常地质体。野外施工和资料处理手段也基本一样,均采用多次覆盖的野外施工技术和多次叠加的资料处理方法。
1.2 地震映象技术
地震映像技术是新兴的一种探测技术,根据偏移距离进行探测,其优点在于操作简单、易于施工、抗干扰及较强的分辨率,使用范围为浅层地质,包括江、湖、河等浅层区域,在浅层勘探中使用普遍。地震映像技术的产生,使探测技术变为简单,并且提高了工作效率,使地震映像技术得到推广和使用。
1.3 地质雷达
地质雷达是利用高频电磁波(工作频率10MHz~2GHz)以宽频带短脉冲形式,由地面通过发射天线送入地下,经地层或目的物反射后返回地面,为另一接收天线所接收。电磁波在介质中传播时,其路径、电磁波强度与波形将随所通过介质的电性质及几何形态而变化。因此,根据接收到的波的旅行时间(亦称双程走时)、幅度与波形资料,通过图像处理和分析,可确定地下地层界面或目标体的空间位置和结构。
1.4 井间电磁波层析成像(CT)
井间电磁波层析技术是利用井间透射电磁波测量数据,依照一定的物理和数学关系通过计算机技术揭示物体内部物理量的分布,最后以图像的形式表现结果。电磁波实际测量的研究是波动过程沿射线路径对介质吸收系数的积分结果,当同一平面内密集的平行射线簇对研究区域进行了全方位扫描后,便可把所有的投影函数依Radon反变换的关系组成方程组,经反演计算重建出介质吸收系数的二维分布图像。电磁波CT容易实现特定工作频率的发射和接收,野外观测方便,成本低廉,适用于对精细构造和电阻率差异大的目标体探测。电磁波CT以其分辨率高、反演结果可靠性强等优点,在地壳浅部地质灾害(溶洞、空洞、裂隙等)和地质构造探查中具有广泛的用途。
2 应用实例
2.1 地震横波
图1为某工程场地横波反射t0时间剖面图。根据该场地周围地质钻探结果,在场地附近存在一条古河道,古河道的埋深约在20~30m的范围内,并且有可能从场地内通过。为了查清古河道通过场地的位置、埋藏深度及其形态,为未来建筑物的布局及设计提供资料,拟采用高分辨率横波反射地震勘探的方法。为了提高激发频率,拓宽激发频带宽度,采用锤击的方法,获得了高主频、宽频带的横波地震记录。从图1中可以看出,沿测线地下地层成层性较好,在0~300ms的深度范围内主要存在2组反射震相,其中第一组(40ms左右)为第四系内部地层反射波,连续性较好,相对起伏变化不大,表明该地层基本呈水平展布。第二组(140~220ms)为古河道及两岸附近地层的反射波,连续性较好,但相对起伏变化较大,该组波的起伏形态充分反映了古河道的横断面形态。从图中古河道的形态可以看出,古河道的底部埋深为28m左右,视宽度约为130m,是一条范围较大的古河道。图1 横波t0时间剖面
2.2 地震映象技术
图2为某大桥地震映象探测结果。由上图显示出,水下地层反射震相丰富,上部层位较多,震相清晰,连续性好;下部震相模糊,难以连续追踪,反映了上部淤泥、残积土的层状沉积特征和下部花岗岩的块状结构特征。下图地质解释表明,该剖面地层自上到下主要有淤泥、淤泥质土、残积土、强—中风化花岗岩和微风化花岗岩。其中残积土在剖面中、右部存在而在左部尖灭消失,这与该区的地质地貌特征有关。水底地层呈现两端高,中间低形态,表现地震映象剖面下地层的沉积特征。
2.3 地质雷达
图3 天荒坪水库上库地裂地缝地质雷达探测结果a—THP-Ⅲ线探测剖面;b—THP-Ⅳ线探测剖面该水库库底结构为0.18m的沥青面层,0.30m的砂石层,其下为垫层。图3(THP-Ⅲ测线)中深度0.18m和0.50m存在2组电磁波能量很强的反射层,分别对应沥青层和砂石层。横向在桩号5.0m和15.0m有2条裂缝(F2,F1)贯穿结构层,倾斜方向大致向东。裂缝F1向下在砂石层内呈散射状分为3条。裂缝间结构块均有凹陷现象。图3b所示的THP-Ⅳ测线与THP-Ⅲ测线平行。从图中可以看到贯穿结构层的裂缝F1及其分支仍然存在,但水平位置偏移至桩号11.0m左右,倾斜方向转向西。桩号5.0m处的裂缝F2向上仅延伸至沥青层底部,倾斜方向也转向西。
3 结束语
目前,我国地质灾害情况出现频繁,且国家对其重视也逐渐加深。经过以上分析,在地质勘探技术中,单一的勘探技术不能满足地质灾害复杂性的探测亚要求,其具有多样性、分布地区范围广、地质灾害类型不同等特点。因此,只有采用综合物探方法,才能够实现地质灾害的勘探。综合物探方法将各个勘探方法相结合,具有各类探测技术的优点,将其结合,在地质灾害的勘测中发挥重要作用。但是,目前综合物探还没有大量的应用,主要是由于其起步晚,刚刚处于发展阶段,及探测技术与方法中仍然存在着一些不足之处,有待完善及思考。综合物探技术的应用,不仅为地质灾害才勘察工作提供了准确的数据,同时结合各个探测技术的优点,提高了探测效率。
参考文献
[1] 黄宁,刘国辉,董茂干.综合物探方法在南京横溪—小丹阳示范区找矿中的研究与应用[J].工程地球物理学报.2013(03).
[2] 胡绕.综合物探方法在浅基岩地区顶管工程勘察中的应用[J].工程地球物理学报.2013(03).