地質(zhì)勘測(cè)中綜合物探技術(shù)的運(yùn)用

1、<p>　　地質(zhì)勘測(cè)中綜合物探技術(shù)的運(yùn)用</p><p>　　[摘 要]文章概述了面波及折射波的探測(cè)技術(shù)，以及其在探測(cè)過(guò)程中的優(yōu)缺點(diǎn)，并根據(jù)資料調(diào)差及數(shù)據(jù)分析，將探測(cè)的原理及探測(cè)方法進(jìn)行總結(jié)。在工程實(shí)踐中表明，綜合性的物探方法與資料中所記錄的方式具有統(tǒng)一性，是一種具有高效性的物探手段。同時(shí)，在公路工程的探測(cè)過(guò)程中，需要精確的探測(cè)手段探明第四系的覆蓋率以及土石截面的情況。我國(guó)近些年，在交通事業(yè)上關(guān)注很大，

2、成本投資加大，使工程建設(shè)具有高效性，不僅大塊建設(shè)步伐，還為建筑企業(yè)帶來(lái)較高的經(jīng)濟(jì)效益。但是，其對(duì)于工程的探測(cè)作業(yè)很難順利實(shí)施，一般的探測(cè)方式不能滿足工程的需要，因此，地質(zhì)勘測(cè)部門(mén)將綜合物探技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，減少了物探難度，增加作業(yè)效率，降低資金浪費(fèi)情況。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞]地質(zhì)；綜合物探；應(yīng)用；發(fā)展 </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)：U652.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：100

3、9-914X（2015）06-0389-01 </p><p>　　前言：本文首先探討了地質(zhì)勘測(cè)中綜合物探運(yùn)用的基本原理，是利用地層表面的振動(dòng)集寧信號(hào)的傳播從而進(jìn)行探測(cè)的方法。其次探討了對(duì)于探測(cè)信號(hào)的采集，其中對(duì)測(cè)線布置及采集設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，采用綜合物探的方法能夠保證現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)強(qiáng)度。然后對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行分析，對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試，并以資料文獻(xiàn)為根據(jù)確定采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，經(jīng)過(guò)對(duì)土石分界進(jìn)行調(diào)整，確定了土石分界的最終結(jié)果

4、，最后，根據(jù)時(shí)間分析，利用某高速公路的實(shí)際操作進(jìn)行研究，分析出經(jīng)過(guò)綜合物探方法在地質(zhì)勘測(cè)中的運(yùn)用，不僅使探測(cè)結(jié)果具有準(zhǔn)確性、過(guò)程高效性，還使綜合物探技術(shù)得到了良好的推廣，有利于我國(guó)地質(zhì)勘測(cè)事業(yè)的發(fā)展，為我國(guó)帶來(lái)高效的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)地質(zhì)勘測(cè)技術(shù)的發(fā)展。 </p><p>　　1 綜合物探基本原理 </p><p>　　地層表面激發(fā)產(chǎn)生的振動(dòng)信號(hào)在地層中傳播會(huì)產(chǎn)生面波和體波信號(hào)，面波信號(hào)分為R

5、ayleigh波和Love波，體波信號(hào)分為橫波（S波）和縱波（P波）。面波信號(hào)在分層介質(zhì)中傳播會(huì)發(fā)生頻散現(xiàn)象，而體波信號(hào)在特定的地層條件下會(huì)發(fā)生明顯的反射或折射現(xiàn)象。研究表明，面波在均勻介質(zhì)中傳播不會(huì)發(fā)生頻散，而在非均勻介質(zhì)中傳播會(huì)發(fā)生頻散。面波在多層介質(zhì)條件下的頻散特性具有如下規(guī)律：（1）（VR-f）曲線變化規(guī)律和層速度的關(guān)系：當(dāng)頻率發(fā)生變化時(shí)，面波速度VR會(huì)隨勘探深度的變化而逐漸趨近該深度地層的層速度。（2）（VR-f）曲線變化規(guī)律

6、與層厚度的關(guān)系：當(dāng)厚度發(fā)生變化時(shí)，由頻散曲線可知，相應(yīng)拐點(diǎn)位置明顯向低頻方向移動(dòng) </p><p><b>　　2 信號(hào)數(shù)據(jù)采集 </b></p><p><b>　　2.1 測(cè)線布置 </b></p><p>　　采用綜合物探技術(shù)主要是為了能夠準(zhǔn)確地探測(cè)出表層土層的厚度，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)線布置必須保證面波測(cè)點(diǎn)和折射波測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一致，

7、便于信號(hào)數(shù)據(jù)的綜合利用。 </p><p>　　2.2 參數(shù)設(shè)計(jì)測(cè)試 </p><p>　　現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試參數(shù)的設(shè)計(jì)原則如下：（1）采集道數(shù)選擇要求測(cè)震儀具有多通道接受端口，一般為12通道和24通道。（2）檢波器選擇根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘及地質(zhì)調(diào)查，預(yù)估土層的厚度，確定探測(cè)深度，選用檢波器的頻率可利用下述公式進(jìn)行估算：f=VR/H（1）式中f―――檢波器的頻率；VR―――地層面波速度；H―――探測(cè)深度。（

8、3）激震方式選擇激震方式也即激發(fā)震源，采集工作中使用錘擊、落重或炸藥的激發(fā)作為震源。（4）偏移距選擇在探測(cè)土石分界時(shí)，為了避免產(chǎn)生近域效應(yīng)，偏移距為排列長(zhǎng)度L的1/8至1/2，其中排列長(zhǎng)度L為整個(gè)排列檢波器布置的長(zhǎng)度，即L=（n-1）×dx，n為采集道數(shù)，dx為道間距。 </p><p>　　2.3 測(cè)試步驟現(xiàn)場(chǎng) </p><p>　　在測(cè)試過(guò)程中，測(cè)點(diǎn)的布置的密集與否，需要測(cè)點(diǎn)

9、繼續(xù)擰樣本的抽取，經(jīng)過(guò)檢測(cè)去檢測(cè)，進(jìn)行普遍的檢測(cè)后，確定測(cè)試點(diǎn)。經(jīng)過(guò)確定的面波及折射波的擦數(shù)進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)測(cè)試的情況進(jìn)行探測(cè)，其探測(cè)步驟為：（1）根據(jù)探測(cè)任務(wù)確定探測(cè)目的。（2）擬定測(cè)試區(qū)域，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)踏勘及地質(zhì)調(diào)查。（3）規(guī)劃測(cè)線位置及測(cè)線方向。（4）初步設(shè)置測(cè)試參數(shù)。（5）安置好檢波器，連接測(cè)震電纜保證檢波器的尾錐能與地表牢固安裝。（6）試驗(yàn)采集，檢查儀器的一致性。（7）進(jìn)行震源激發(fā)并采集數(shù)據(jù)。（8）分析時(shí)域信號(hào)，減小噪聲干擾。（9）

10、分析采集到的信號(hào)數(shù)據(jù)質(zhì)量。 </p><p>　　3 信號(hào)分析與資料解釋 </p><p>　　3.1 信號(hào)數(shù)據(jù)的分析 </p><p>　　信號(hào)數(shù)據(jù)的分析包括兩方面的內(nèi)容：①面波信號(hào)數(shù)據(jù)的分析；②折射波信號(hào)數(shù)據(jù)的分析。面波信號(hào)數(shù)據(jù)分析主要包括以下幾個(gè)過(guò)程：（1）面波有效信號(hào)的提取，設(shè)置合理的時(shí)間窗在時(shí)域信號(hào)窗口提取有效面波信號(hào)數(shù)據(jù)；（2）面波頻散曲線的求取，根據(jù)有

11、效面波時(shí)域信號(hào)求取面波基階模態(tài)的頻散曲線，進(jìn)行深度轉(zhuǎn)換，得到深度-波速曲線；（3）利用空間相似性原理進(jìn)行測(cè)點(diǎn)間數(shù)據(jù)插值，得到測(cè)線面波波速云圖；（4）面波頻散曲線的遺傳反演分析，得到面波頻散曲線的反演分層結(jié)果。 </p><p>　　3.2 成果資料處理與解釋 </p><p>　　通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)數(shù)據(jù)的分析處理得到面波頻散曲線及折射波法的縱波速度與深度的關(guān)系曲線，為了綜合利用兩者的處理結(jié)果，需

12、要進(jìn)行綜合解釋。資料綜合解釋流程。（1）折射波的結(jié)果處理。折射波法得到的結(jié)果為排列長(zhǎng)度方向上的縱波速度與地層深度的二維結(jié)果圖，即Vp與深度的關(guān)系圖。它反映了地層深度方向上的縱波速度變化情況，得到土層和巖石層的縱波速度，也得到了土層的埋深。（2）面波頻散數(shù)據(jù)插值處理。面波頻散數(shù)據(jù)插值處理包括：?jiǎn)螠y(cè)點(diǎn)頻散數(shù)據(jù)插值（連續(xù)化）和多測(cè)點(diǎn)頻散數(shù)據(jù)插值（網(wǎng)格化）。面波數(shù)據(jù)分析結(jié)果為實(shí)測(cè)頻散曲線反演結(jié)果，主要利用實(shí)測(cè)頻散曲線的結(jié)果數(shù)據(jù)（面波相速度VR-

13、深度），其數(shù)據(jù)為一系列離散的數(shù)據(jù)點(diǎn)，為了得到一條光滑的頻散曲線，對(duì)其采取了連續(xù)化處理。 </p><p><b>　　4 工程應(yīng)用實(shí)例 </b></p><p>　　某高速公路段為山區(qū)丘陵地帶，地形條件較為復(fù)雜，橋梁隧道構(gòu)筑物較多，如僅采用常規(guī)勘察手段很難滿足工期要求。將面波和折射波技術(shù)運(yùn)用于橋隧區(qū)的工程地質(zhì)勘察中，一共進(jìn)行了13座橋梁和8個(gè)隧道的工程物探工作。作為地

14、質(zhì)鉆探工作的一種重要輔助手段，綜合物探技術(shù)大大提高了勘察工作效率。 </p><p>　　4.1 挖斷某大橋橋基綜合物探 </p><p>　　挖斷某大橋位于該高速公路的起點(diǎn)附近，橋位區(qū)表層為山坡耕地，局部地方有基巖出露。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)踏勘初步獲得測(cè)區(qū)地層分布由淺入深依次為耕植土、粉土與砂巖，從上到下存在明顯的下伏層速度大于上覆層速度，滿足綜合物探技術(shù)應(yīng)用的地球物理?xiàng)l件。由于受地形條件的限制，局

15、部地方較為陡峭，難以進(jìn)行測(cè)線布置，一共布置了6個(gè)測(cè)點(diǎn)。采用前面提到的數(shù)據(jù)采集和分析處理方法，兩者結(jié)果較為吻合，具有較好的應(yīng)用效果。 </p><p>　　4.2 某梁隧道隧址綜合物探 </p><p>　　該梁隧道隧址區(qū)表層為山坡旱地，局部有基巖出露。根據(jù)測(cè)區(qū)地層分布條件分析，耕植土或者殘破積層物、粘土與基巖三者之間存在明顯的（或懸殊的）波阻抗差，從上到下存在明顯的下伏層速度大于上覆層速度

16、。測(cè)區(qū)內(nèi)共布置了15個(gè)測(cè)點(diǎn)，布置測(cè)點(diǎn)時(shí)，考慮了測(cè)點(diǎn)與鉆孔資料能夠進(jìn)行對(duì)比分析，同時(shí)折射波和多道瞬態(tài)面波的測(cè)點(diǎn)需重合。 </p><p><b>　　5 結(jié)論 </b></p><p>　　綜上所述，面波信號(hào)與體波信號(hào)各有優(yōu)缺點(diǎn)，面波信號(hào)傳播方法在介質(zhì)的傳播中具有頻散的現(xiàn)象，體波信號(hào)中存在折射的傳播現(xiàn)象，所以在工程使用中，需選擇二者方法中的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行綜合物探測(cè)試作業(yè)。文章

17、通過(guò)時(shí)間案例分析出，綜合物探技術(shù)在工程中應(yīng)用極為廣泛，并且其作用率高，其探測(cè)的結(jié)果表明能夠與鉆探技術(shù)產(chǎn)生一致性。同時(shí)利用綜合物探技術(shù)將現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行信號(hào)測(cè)試，其將面波和體波兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)的發(fā)揮。通過(guò)對(duì)綜合物探技術(shù)的分析，其具有面波及體波信號(hào)兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，在地質(zhì)勘測(cè)過(guò)程中能夠充分發(fā)揮其高效性，保證工程探測(cè)的準(zhǔn)確性和高效性，為地質(zhì)勘測(cè)工程提供了基礎(chǔ)的技術(shù)保障、及高效性的探測(cè)技術(shù)，同時(shí)使綜合物探技術(shù)得到良好的推廣。 </p><