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摘要:在现代化社会发展中,各项新技术得到了迅猛的发展,也逐渐应用在地质矿产资源的勘查工作中,物探技术是地质矿产资源勘查中最为常见的一种方法。本文就主要对物探方法在工程地质勘查中的应用进行了简要分析。
关键词:物探方法;地质勘查;意义
中图分类号: F407 文献标识码: A
引言
在现代化社会发展中,各项新技术得到了迅猛的发展,也逐渐应用在地质矿产资源的勘查工作中,物探技术是地质矿产资源勘查中最为常见的一种方法。通过该技术能够有效的提高矿产资源勘查的效率,减小其工作强度,保证地质勘查以及后期地质资源开采工作的顺利进行。
一、物探技术的重要意义
从多项成功的工程实例中发现,地球物理探测技术在地质工程勘察中具有重大的实践意义。它在很大程度上能够对典型的地质灾害进行相应的监测、预报、防灾、减灾,提供了较为关键的指导作用,保证了自然灾害后的能够进行一定的重建工作、土木工程能够顺利实施,并对灾害防护工程的出现及资源开采过程中的工程灾害提供重大的工程意义。而且物探技术可以提高决策者在地学工程实施科学防护措施中拥有一定的信心,能够及时采取相应的保护措施,在最大限度内保证超前预警系统的质量,建立公共安全保障体系,维护公共生存空间的安全。只有正确使用物探技术,才能够保证工程的顺利进行,并保证提供一定程度上的安全系数。
二、物探方法应用的原则
物探是基于物理学中的力、声、光、热、电、磁与核变等理论为基础,其方法应用是以目标地质体与周围介质的物性差异为前提,如电性、磁性、密度、波速、温度、放射性等,根据物性差异选择正确的方法与技术进行勘查,一般都可以获得较好效果。
1、由已知指导未知的原则
物探工作的布置必须遵循由已知到未知、由点到面、由简单到复杂的原则。应充分利用区内已有的各种地质资料,合理地选取各种技术参数,建立地质—地球物理模型,指导面上物探数据的正确采集,从而保证对数据处理、资料解释以及成果推断具有参照性和可比性。因此,布置物探工作前应认真收集、分析和利用区内已有的地质资料。
2、综合大信息量原则
一般来说,地质体与围岩介质之间不同程度地存在着多种物性差异。因此,可投入多种物探方法来获取引起异常的地质体参数,从多种角度、不同的物性差异产生的大信息量数据来综合分析和研究地质体的赋存特征及形成条件,在一定程度上可以避免物探异常的多解性,有助于提高物探资料解释成果的可靠性和准确率。
3、优化组合原则
一般在已知地质资料的地段(点),根据不同的物性差异,选用不同的物探方法开展试验,然后将各自的试验成果进行对比分析,以能夠姐姐地质问题为标准,以节约资金为原则,合理地选定有效的物探方法进行优化组合,这是保证勘查效果、提高经济效益的重要途径。
三、工程地质勘查工作中常见的几种物探方法
1、电法测探在工程地质勘查工作中的应用
所谓电测探法也就是通过相应设备直接从观测点深入到地下,并通过电阻率来观察其变化情况,从而了解到各个岩层分布情况的一种探测方法。正因为这一方法能够对岩层的分布情况以及变化情况深入研究,因此受到人们的广泛关注。近年来,高密度电阻率法得到了显著的发展,并越来越多的应用在城市工程中,用以获取浅层地质中的相关信息,这一方法一般是将地质结构进行有效的划分之后而对其进行探测。对于岩层进行研究过程中,这一方法能够对水平方向或者有较小倾斜角的岩层进行探测,而如果倾斜角过大,那么电测探法也就存在着一定的难度。由此可见,如果对该地质测量的目的深度与周边物质之间存在着较大的物理性质差异,并且通过相关设备测出不同岩层的分布规律出现异常,那么我们就可以采用这种方法进行探测。
2、电剖面法
这一方法与上述的电测探法类似,都是采用设备来对物理场地下岩层的分布情况进行探测与分析,是较为常见的探测方法之一。电剖面法可以与上述电测探法相互结合,可以对岩层的变化规律以及断裂带的分布情况进行详细的探测。我们还可以将该方法分为四极法与联合剖面法。一般情况下,电剖面法一般是对沉积岩进行探测,在探测过程中,要想保证点发工作的质量,首先我们需要对岩层电性的差异进行深入研究,了解电性差异的变化情况可以采用电阻率法进行分析,了解要岩层的含水情况以及各种状态。如果岩石中的含水情况呈现分散的状态,这就说明电阻率对其影响过小,如果含水情况呈现较为集中的状态,那么就会极大的降低岩层中的电阻率。由此可见,如果岩层中的含水量相同,而矿化度以及电阻率均不同,那么岩层在相同含水情况下电阻率就会不断增大。
3、地震勘探
地震勘探主要有反射波法及折射波法。主要原理是根据对反射波或折射波时间场沿测线方向的时空分布规律的观测确定地下反射面或折射面深度及构造形态及性质。地震勘探相比其它物探方法,具有精度高、解释成果单一的优点,但是成本相对较高。我们所看到的物探剖面是一种经过校正后的并赋以地质内涵的反射波或折射波时间剖面(实质是不同地质体的反射波或折射波波速差异)。浅层折射法在覆盖层探测中具有技术优势,在隐伏构造、空洞以及考古探查中也有成功应用,但是该方法受施工场地影响明显。直达波法或透射波法是波速测试的主要方法,对测试条件的依赖较强。弹性波CT技术已可为工程建设场地动力学研究提供有价值的参数。
4、地质雷达勘探
地质雷达又称探地雷达是一种以地下不同介质的介电常数、电导率及磁导率差异(统称地电参数)为基础的物探方法。高频电磁波(主频为数十兆赫至数百兆赫,以至数千兆赫)以宽频带短脉冲形式,由地面通过发射天线T送入地下,此脉冲在向地下传播过程中遇到地电参数发生变化的介质界面时,高频电磁波产生反射、绕射及透射,其中反射波返回地面,为另一接收天线R所接收。该反射的电磁脉冲波,其传播路径、电磁场强度与波形将随所通过介质的地电性质及几何形态而变化,因此,从接收的雷达反射回波走时,幅度及波形资料可以推断地下介质的位置与结构形态。
脉冲波双程旅行时当地下介质中的波速v为已知时,可根据测到的t(ns)值由上式求得反射体的深度h(m)。雷达图象是以脉冲反射波的波形形式记录的。波形正负峰以灰阶区分,这样,同相轴即可形象地表征出地下反射界面。
地质雷达是一种非破坏性探测技术,可以安全的用于城市和正在建设的工程现场,工作条件宽松,适应性强;抗电磁干扰能力强,可以在城市的各种环境下使用,环境影响小;具有工程上普遍适用的探测深度和分辨率,现场直接提供剖面记录图,图像清晰直观。
四、物探方法发展展望
1、技术方法发展
鉴于工程涉及的地质与检测问题,探测技术将会进一步提高,多波理论会得到进一步应用,可利用的物理波场的频谱范围会越来越宽,电磁波谱可利用的范围由纯直流扩到雷达波,弹性波谱由瑞雷波向超声波频率扩展。陆地声纳法、地震映像法、高密度电阻率法、大地电磁电导率剖面法等探测数据快速连续自动采集技术将会日益活跃。
2、物探仪器设备的发展
复杂的地质勘测环境条件要求仪器设备具有良好的防尘、防震、防潮等性能,要求增强其智能化程度、具有捕捉较大动态范围的长远信号能力,仪器将会由单一化的专用仪器向多功能化发展,促进各种探测方法相互渗透和综合应用。
结束语
总之,物探方法是当前工程地质勘查中应用较为广泛且实用性非常高的方法,随着物探方法在工程地质勘查中的发展应用,使得我国工程地质勘查的水平得到了显著提升。然而就物探方法在工程地质勘查中应用的实际情况而言,要想进一步提高物探方法的水平和工程地质勘查的质量和效率,加大对物探方法以及工程地质勘查的分析研究力度不仅意义重大,而且迫在眉睫。
参考文献
[1]王正常.孟利.王学文.浅谈物探技术在地质勘查中应用[J].大科技,2012.
[2]高云升.物探方法在工程地质勘查中的应用[J].黑龙江科技信息,2013.
[3]王正常.孟利.王学文.浅谈物探技术在地质勘查中应用[J].大科技,2012.
关键词:物探方法;地质勘查;意义
中图分类号: F407 文献标识码: A
引言
在现代化社会发展中,各项新技术得到了迅猛的发展,也逐渐应用在地质矿产资源的勘查工作中,物探技术是地质矿产资源勘查中最为常见的一种方法。通过该技术能够有效的提高矿产资源勘查的效率,减小其工作强度,保证地质勘查以及后期地质资源开采工作的顺利进行。
一、物探技术的重要意义
从多项成功的工程实例中发现,地球物理探测技术在地质工程勘察中具有重大的实践意义。它在很大程度上能够对典型的地质灾害进行相应的监测、预报、防灾、减灾,提供了较为关键的指导作用,保证了自然灾害后的能够进行一定的重建工作、土木工程能够顺利实施,并对灾害防护工程的出现及资源开采过程中的工程灾害提供重大的工程意义。而且物探技术可以提高决策者在地学工程实施科学防护措施中拥有一定的信心,能够及时采取相应的保护措施,在最大限度内保证超前预警系统的质量,建立公共安全保障体系,维护公共生存空间的安全。只有正确使用物探技术,才能够保证工程的顺利进行,并保证提供一定程度上的安全系数。
二、物探方法应用的原则
物探是基于物理学中的力、声、光、热、电、磁与核变等理论为基础,其方法应用是以目标地质体与周围介质的物性差异为前提,如电性、磁性、密度、波速、温度、放射性等,根据物性差异选择正确的方法与技术进行勘查,一般都可以获得较好效果。
1、由已知指导未知的原则
物探工作的布置必须遵循由已知到未知、由点到面、由简单到复杂的原则。应充分利用区内已有的各种地质资料,合理地选取各种技术参数,建立地质—地球物理模型,指导面上物探数据的正确采集,从而保证对数据处理、资料解释以及成果推断具有参照性和可比性。因此,布置物探工作前应认真收集、分析和利用区内已有的地质资料。
2、综合大信息量原则
一般来说,地质体与围岩介质之间不同程度地存在着多种物性差异。因此,可投入多种物探方法来获取引起异常的地质体参数,从多种角度、不同的物性差异产生的大信息量数据来综合分析和研究地质体的赋存特征及形成条件,在一定程度上可以避免物探异常的多解性,有助于提高物探资料解释成果的可靠性和准确率。
3、优化组合原则
一般在已知地质资料的地段(点),根据不同的物性差异,选用不同的物探方法开展试验,然后将各自的试验成果进行对比分析,以能夠姐姐地质问题为标准,以节约资金为原则,合理地选定有效的物探方法进行优化组合,这是保证勘查效果、提高经济效益的重要途径。
三、工程地质勘查工作中常见的几种物探方法
1、电法测探在工程地质勘查工作中的应用
所谓电测探法也就是通过相应设备直接从观测点深入到地下,并通过电阻率来观察其变化情况,从而了解到各个岩层分布情况的一种探测方法。正因为这一方法能够对岩层的分布情况以及变化情况深入研究,因此受到人们的广泛关注。近年来,高密度电阻率法得到了显著的发展,并越来越多的应用在城市工程中,用以获取浅层地质中的相关信息,这一方法一般是将地质结构进行有效的划分之后而对其进行探测。对于岩层进行研究过程中,这一方法能够对水平方向或者有较小倾斜角的岩层进行探测,而如果倾斜角过大,那么电测探法也就存在着一定的难度。由此可见,如果对该地质测量的目的深度与周边物质之间存在着较大的物理性质差异,并且通过相关设备测出不同岩层的分布规律出现异常,那么我们就可以采用这种方法进行探测。
2、电剖面法
这一方法与上述的电测探法类似,都是采用设备来对物理场地下岩层的分布情况进行探测与分析,是较为常见的探测方法之一。电剖面法可以与上述电测探法相互结合,可以对岩层的变化规律以及断裂带的分布情况进行详细的探测。我们还可以将该方法分为四极法与联合剖面法。一般情况下,电剖面法一般是对沉积岩进行探测,在探测过程中,要想保证点发工作的质量,首先我们需要对岩层电性的差异进行深入研究,了解电性差异的变化情况可以采用电阻率法进行分析,了解要岩层的含水情况以及各种状态。如果岩石中的含水情况呈现分散的状态,这就说明电阻率对其影响过小,如果含水情况呈现较为集中的状态,那么就会极大的降低岩层中的电阻率。由此可见,如果岩层中的含水量相同,而矿化度以及电阻率均不同,那么岩层在相同含水情况下电阻率就会不断增大。
3、地震勘探
地震勘探主要有反射波法及折射波法。主要原理是根据对反射波或折射波时间场沿测线方向的时空分布规律的观测确定地下反射面或折射面深度及构造形态及性质。地震勘探相比其它物探方法,具有精度高、解释成果单一的优点,但是成本相对较高。我们所看到的物探剖面是一种经过校正后的并赋以地质内涵的反射波或折射波时间剖面(实质是不同地质体的反射波或折射波波速差异)。浅层折射法在覆盖层探测中具有技术优势,在隐伏构造、空洞以及考古探查中也有成功应用,但是该方法受施工场地影响明显。直达波法或透射波法是波速测试的主要方法,对测试条件的依赖较强。弹性波CT技术已可为工程建设场地动力学研究提供有价值的参数。
4、地质雷达勘探
地质雷达又称探地雷达是一种以地下不同介质的介电常数、电导率及磁导率差异(统称地电参数)为基础的物探方法。高频电磁波(主频为数十兆赫至数百兆赫,以至数千兆赫)以宽频带短脉冲形式,由地面通过发射天线T送入地下,此脉冲在向地下传播过程中遇到地电参数发生变化的介质界面时,高频电磁波产生反射、绕射及透射,其中反射波返回地面,为另一接收天线R所接收。该反射的电磁脉冲波,其传播路径、电磁场强度与波形将随所通过介质的地电性质及几何形态而变化,因此,从接收的雷达反射回波走时,幅度及波形资料可以推断地下介质的位置与结构形态。
脉冲波双程旅行时当地下介质中的波速v为已知时,可根据测到的t(ns)值由上式求得反射体的深度h(m)。雷达图象是以脉冲反射波的波形形式记录的。波形正负峰以灰阶区分,这样,同相轴即可形象地表征出地下反射界面。
地质雷达是一种非破坏性探测技术,可以安全的用于城市和正在建设的工程现场,工作条件宽松,适应性强;抗电磁干扰能力强,可以在城市的各种环境下使用,环境影响小;具有工程上普遍适用的探测深度和分辨率,现场直接提供剖面记录图,图像清晰直观。
四、物探方法发展展望
1、技术方法发展
鉴于工程涉及的地质与检测问题,探测技术将会进一步提高,多波理论会得到进一步应用,可利用的物理波场的频谱范围会越来越宽,电磁波谱可利用的范围由纯直流扩到雷达波,弹性波谱由瑞雷波向超声波频率扩展。陆地声纳法、地震映像法、高密度电阻率法、大地电磁电导率剖面法等探测数据快速连续自动采集技术将会日益活跃。
2、物探仪器设备的发展
复杂的地质勘测环境条件要求仪器设备具有良好的防尘、防震、防潮等性能,要求增强其智能化程度、具有捕捉较大动态范围的长远信号能力,仪器将会由单一化的专用仪器向多功能化发展,促进各种探测方法相互渗透和综合应用。
结束语
总之,物探方法是当前工程地质勘查中应用较为广泛且实用性非常高的方法,随着物探方法在工程地质勘查中的发展应用,使得我国工程地质勘查的水平得到了显著提升。然而就物探方法在工程地质勘查中应用的实际情况而言,要想进一步提高物探方法的水平和工程地质勘查的质量和效率,加大对物探方法以及工程地质勘查的分析研究力度不仅意义重大,而且迫在眉睫。
参考文献
[1]王正常.孟利.王学文.浅谈物探技术在地质勘查中应用[J].大科技,2012.
[2]高云升.物探方法在工程地质勘查中的应用[J].黑龙江科技信息,2013.
[3]王正常.孟利.王学文.浅谈物探技术在地质勘查中应用[J].大科技,2012.