工程地球物理探测技术进展与局限探讨

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1、云南大学学报(自然科学版)，2007，29(S1)：647～654CN53—1045／NISSN0258—7971JournalofYunnanUniversity工程地球物理探测技术进展与局限探讨。温一波(云南大学，云南昆明650091)摘要：在工程建设中应用地球物理探测技术具有广阔前景，但也还存在一些问题．根据长期的研究结果与工作经验，介绍了工程地球物理的最新探测技术，讨论其应用中的局限和存在问题，最后提出了有效合理地开展工程地球物理探测的认识．关键词：高分辨率地震勘探；高密度电阻率法；地质CT；TSP(隧道超前地震勘探)；瑞利波勘探；地质雷达；局限性中图分类号：P63l文献标识码：A

2、文章编号：0258—797l(2007)S1—0647—08近20年以来，随着经济建设的快速发展，工程建设规模越来越大、发展速度越来越快，质量要求越来越高，要准确查明地层岩性、地质构造、水文地质、地质病害的分布、类型、危害等工程地质条件以及勘测建筑基础地层岩土物理力学参数，单一运用常规的工程地质勘察方法是十分困难的，工程建设还提出了高水平、高质量、高效率、低费用的勘察要求．而由于地球物理探测技术具有经济、快速、效果好等特点，尤其是对探测对象不造成损伤，加之高新技术的发展使现代在理论原理、仪器研制、野外施工工艺、反演方法、探测精度、应用范围等方面取得了显著的进步，因此在工程、环境、灾害地质调

3、查等领域表现出极为广泛的应用前景．在工程建设领域地球物理探测技术主要应用有高分辨率地震勘探、高密度电阻率法、跨孔CT，TSP(隧道超前地震勘探)、瑞利波勘探、地质雷达等等．这些技术Et趋成熟，具有分辨率更高、精度更准、检测更简便迅捷、成果更直观等优点，在工程勘察和工程质量检测方面发挥了广泛的作用．但是由于高新技术发展的特点，现代地球物理探测技术在应用中也存在一定的局限性，如果不能客观、准确的把握，也会带来一些偏差甚至谬误，给工程地质勘察质量带来严重危害，也可能会严重影响到工程地球物理探测技术的推广和发展．1工程地球物理探测方法的发展回顾地质体在结构、构造、物性条件不同时，会产生不同的地球物

4、理效应，引起各种地球物理场(重力、电、磁、热、地震波、放射性等)的变化，工程地球物理学通过对这些物理场的观测和研究来探测工程地质问题．与通常的工程勘察方法相比，工程地球物理学方法独特的优点是无法替代的，具体表现在：①效率高、成本低．地球物理方法可以从地面探测地下介质特征的三维变化，而无需大量的钻孔或开挖，高密度电阻率法、探地雷达等仅需几个人或十几个人就能完成以前要几十人甚至上百人的调查，节约了大量人力物力；②覆盖区域广．通过钻孔或取样方法仅对点或线上的情况进行分析，而采用地球物理方法却能达到对工区面或体上的研究；③无损检测．这适用于对堤坝等不能钻井取样的情况下的环境调查；④速度快．借助于计

5、算机，使得对地球物理测量数据的处理时间大大缩短．国内的工程地球物理探测技术起步于20世纪50年代，当时作为水文地质勘察和工程地质勘察的重要勘探手段之一．经过20世纪50年代和60年代的发展，工程地球物理探测技术队伍主要分布于大中型，特别是大型工程勘察单位，但限于当时技术水平，精度较低，手段较少，所以在一些工程地质技术人员中误传“物探、物探，挖开才算”的不公*收稿日期：2007—06—05作者简介：温一波(1962一)，男，云南人，硕士，副教授，主要从事地质地震勘察方面的研究云南大学学报(自然科学版)第29卷正说法．20世纪70～80年代为调整提高阶段，由于工业与民用建筑水文地质勘察任务普遍

6、大幅度萎缩，加之工程地球物理探测技术常规手段还不够先进，人员的技术素质还不适应工程勘察的需要，工程地球物理探测任务极大地减少，许多工程地球物理探测技术人员大量流失或转行，但是一些部门、地区的工程地球物理探测单位抓住改革开放的机遇，将服务对象扩大至岩土工程测试、工程质量监测或检测方面，从而保留了工程地球物理探测技术与设备的基础，20世纪90年代以来，由于计算技术和数字技术等高科技的快速发展，工程地球物理探测技术仪器装备、测试技术和资料处理分析等方面有了突破性的进展，也由于工程市场的扩大、节约成本的需要以及政府对工程质量的高度重视，使工程地球物理探测技术达到了前所未有的广泛应用．2现代工程地球

7、物理探测方法技术2．1高分辩率地震勘探地震法的基础是地震波在岩石中传播的规律，而岩石自身的弹性性质决定了地震波的传播特性。地震法具有勘探精度较高、效果好、应用范围较广(陆上、水上勘探)等特点．地震法主要用于岩溶与洞穴的探测，滑坡、地裂、地面塌陷等突发性地质灾害的监测与防治，以及在区域范围内查清覆盖层厚度、确定基岩埋深、追溯潜水面或含水层的起伏状况等．常用的工作方法有反射波法、折射波法2种，通过现代仪器制造水平的提高，采用