工程勘察中物探方法的应用

工程勘察中物探方法的应用

李创

李创（广西贵港工程地质勘察院）

摘要:在工程勘察中物探方法作为辅助手段，根据前期物探结果有利于提高勘察工作效率及降低成本有着重要的作用。

关键词:岩土工程勘察物探钻探

0引言

物探方法的探测对于各种场的变化及利用有着重要作用，如电场、磁场、重力场等，这种场源有人工的，有天然的。地质体的空间结构和物质成分的变化导致场的变化。因此在一定的基准面探测其场的变化，则可对地质体的空间结构和物质成分的变化进行推论。显然单一物探方法形成的推论往往是多解的，不借助其他的资料、其他的方法、或者直接的验证，物探的结论只具备某种保证率的可靠性。在工程勘察中，在布置钻探工作量时，先期辅以一定数量物探的平面工作，可以突出钻探工作的针对性，对于实现勘探目的可起到事半功倍的效果。

1物探方法的作用在岩土工程勘察中的体现

对于一个未知的勘探区域，先期投入物探方法有如下优势:①利用物探方法可准确探明复杂的基岩面起伏状况，从而可实现合理布置钻孔工作量。②利用物探方法可在岩溶发育区探测复杂的岩溶分布状况(既可是当期三维的岩溶分布状况，也可是随时间变化的四维探测成果，如岩溶漏斗的变化情况)，钻探可依据物探成果灵活布置，二者结合可对勘测区域内的岩溶分布全面掌握。③利用物探方法可准确探测地下人工设施的地下赋存情况，当地下人工设施规模较小时，投入大量的钻探工作量几乎无任何经济性可言。④在水域勘察中，利用物探方法可探测水下地层变化情况，可大大降低钻探的工作量，节约成本。可见，物探方法体现在前期的物探小投入，换来后来的钻探小投入。而降低了钻探的代价，某种意义上就降低了勘探的总成本。因此重视物探方法在岩土工程勘察的前景对于提高岩土工程勘察的效率和效益是有积极意义的。

2物探方法的应用实例

2.1基岩起伏地区物探勘测引导平面钻孔布置南方沿海的花岗岩地区，基岩的不均匀风化导致基岩面的起伏剧烈，单一的钻探要查明具体的基岩面形态需要耗费大量的钻探工作量，尽管如此孔孔之间地层仍不能做到“无缝”连接。图1是某工程高密度电阻率勘测剖面，剖面显示高阻体表面起伏剧烈，后根据高阻体形态布置控制性钻孔证实高阻体为基岩，高密度电阻率剖面较准确显示了覆盖层以下基岩面的起伏情况。根据电法剖面合理布置钻孔抓住了重点，提高了钻探的可靠性，避免了施工中因勘探精度问题出现过多的设计变更。

2.2岩溶发育地区物探勘测引导控制性钻孔布置岩溶勘察要解决的问题往往是宽泛的，既包括地基基础方面的(提供地基处理方案)，也包括岩溶渗漏方面的(提供岩溶渗漏分布区域)。岩溶发育的多样性和复杂性，决定了直接采用钻探方法，很难取得预期的好效果。而岩溶对于物探方法来说往往既是理想的物性差异界面，又代表了明显的地质体空间结构变化。二者是导致物理场变化的前提。因此采用物探方法先行探测勘察区域内多种场的变化特征，找出其中的各种异常，对于指导钻探工作有着积极的意义。图2是某电厂工程根据两种物探方法确定的物探异常区域范围，两种方法分别是自然电场法测定的平面自然电位分布，对称电阻率测深圈定的基岩岩溶分布区域(图中阴影部分)。两种方法在岩溶分布的解释结果上较吻合，即对称四极电测深解释的岩溶发育区域基本对应自然电场的负异常区域，这说明在岩溶发育区域伴随地下水的垂向运动，在地表形成明显的渗漏电场，而在基岩相对完整的区域，地下水的活动较弱，形成的地表电场则不甚明显。对于物探推论，后期的钻探及工程桩施工证实了物探推论的准确性。如果不采用物探做平面工作，仅凭钻探很难准确划定岩溶发育区域，不仅无法合理选择施工工艺，且也为工程施工埋下隐患。

2.3老城区勘察中采用物探扫面圈定地下人工设施范围现代城市改造过程中，一些古老的地下建筑没有留下相关资料，如果不查清将对其后的新建工程施工造成影响，甚至有时会对新建建筑形成地基失稳隐患，在这类区域进行工程勘察，需要较高的勘察精度来探测这些地下不明人工建筑。而如果仅采用钻探恐怕很难实现勘探目的。图3为某工程采用地质雷达探测的一条剖面，雷达图像显示在地下约4m深度深有两个明显的双曲线异常，而在探测区域未发现任何地面标志，物探解释两个异常为两条地下管道，后经开挖验证为老城区变迁中留下的下水管道。

3布置物探工作应注意的问题

在岩土工程勘察项目中先期投入物探工作可以大大提高钻探工作的效率和准确性，但物探方法有很多，投入物探方法需要策划和设计，而且物探方法是间接的勘探方法，物探结论是对异常的推论，因此物探方法是不能完全替代钻探的。概括而言，选用物探方法应注意如下问题:

3.1选用物探方法应有针对性物探方法在岩土工程勘察中的作用是毋庸置疑的，但并不是说任何物探方法可包治百病，布置物探方法应该有针对性，而不应该滥用，更不能任意夸大或缩小物探方法的作用。物探方法的选择应具备主要的物性前提和场地条件，例如潮湿的地面对于地质雷达勘测会产生明显的干扰，应采取适当措施降低干扰或采用其他的物探方法;而在煤矿采空区进行勘探发现低阻异常既要考虑到可能是采空区反应，也要考虑到是否为煤层的影响。某一物探方法获得的解释成果不能简单地否认另一种方法所确定的异常的存在，即物探方法之间只是对异常的补充而不是对异常的否定。

3.2物探推论需要验证多种物探方法综合勘测确定的异常并不能保证推论100%正确，验证仍是最需要的关键环节，在没有验证的情况下，物探异常的推论仅仅是一种理论和经验的推断。

3.3选用物探方法也要考虑经济性通常在地质情况简单的情况下，如果由一种或一种以上的物探方法能获得较一致的异常反应，是没有必要投入更多的物探手段来重复获得同样的异常认识的，物探方法同样也需要成本。在实际工程中投入物探方法应提倡够用就行。

4结束语

综上所述，物探方法在岩土工程勘察中的作用正在被大多数勘察工作者接受并给予重视，实践证明，如果投入物探方法的时机适当则可提高勘察效率，降低造价，对提高勘察成果的质量也很有益处。