工程物探在复杂地质岩土工程勘察中的应用

在岩土工程勘察领域，复杂地质条件的勘察一直是工程建设的重点和难点。传统的勘察方法如钻探取样等虽然能够提供直接的地质信息，但存在着成本高、效率低、对地层扰动大等问题，并且难以全面准确地掌握地下地质情况。工程物探技术基于物理场的变化原理来推断地下地质结构和岩土特性，能够在不破坏地质体的前提下，快速、大面积地获取地质信息。在复杂地质条件下，工程物探技术有助于更准确地识别地质构造、确定地下水位、分析岩土体的物理力学性质等，为工程建设提供可靠的地质依据。

一、工程物探技术在复杂地质岩土工程勘察中的应用

（一）高密度电阻率法

1.原理

高密度电阻率法是一种通过在地下供入稳定电流，测量地下不同部位的电位差，根据欧姆定律计算视电阻率值的方法。根据视电阻率值的空间分布特征，推断地下地质体的分布情况。不同岩土介质具有不同的电阻率特性，例如，电阻率较高的岩土可能为岩石或干燥的砂层，而电阻率较低的岩土则可能是含水的黏土等。

2.技术特点

数据采集密度高，可以获取地下较多的电阻率信息，能够详细反映地下地质结构的变化。其可以在较大范围内进行快速勘察，一次布极可以测量较大面积的地下情况[1]。

3.应用实例

在某山地工程岩土工程勘察中，地下存在复杂的岩溶地貌。通过高密度电阻率法探测，发现在场地部分区域存在与周围岩土电阻率差异较大的低电阻率区域，经钻探验证为溶洞填充的泥质充填物。该方法准确地圈定了溶洞的大致范围，为工程基础设计和地基处理提供了依据。

（二）地质雷达法

1.原理

地质雷达是利用高频电磁波在地下介质中传播时，遇到不同介质界面时发生反射和折射的原理。通过接收天线接收反射回来的电磁波信号，分析信号的传播时间、幅度和波形等参数，推断地下地质结构和目标体的位置、形状和埋深等信息。由于电磁波在不同介质中的传播速度不同，根据传播时间可以计算出目标体距地面的深度。

2.技术特点

具有高分辨率的特点，能够清晰地探测到较浅层地质结构，对于浅部地下管线、小型洞穴、岩土分界面等的探测效果较好。同时，其可以快速扫描大面积区域，工作连续性强。

3.应用实例

在城市某旧城区改造工程的岩土工程勘察中，需要查明地下浅部的废弃地下管线、古井等障碍物。地质雷达法以较高的分辨率清晰地探测出了地下管线的走向、埋深以及古井的轮廓。探测结果显示，地下存在多处不规则的异常区，经现场开挖验证，这些异常区与地下障碍物的位置和形状高度吻合，为旧城区改造工程的顺利进行提供了保障。

（三）地震勘探法

1.原理

地震勘探法是通过人工激发地震波，地震波在地下传播过程中遇到不同介质界面时会发生反射和折射现象。在地面布置地震波接收仪器，接收反射和折射回来的地震波信号，通过对地震波的传播时间、振幅和频率等参数的分析，推断地下地质结构。不同岩土介质的弹性性质不同，其传播地震波的特性也不同，如速度、衰减等[2]。

2.技术特点

探测深度较大，可以用于研究地下较深部的构造，如断层、地层的分层等。能够提供地下地层的速度结构信息，对于分析地下岩土体的物理力学性质有重要意义。

3.应用实例

在某大型水利工程选址的岩土工程勘察中，需要深入了解地下深部的断层分布情况。地震勘探法在长距离的勘探区域内，准确地圈定了一条贯穿工程选址区域的断层，确定了断层的位置、走向和倾向。这一成果对水利工程枢纽的选址和基础处理方案的制定起到了至关重要的作用，避免了将工程建立在断层附近等不利的地质条件下。

（四）其他物探方法及综合应用

1.其他物探方法

除了上述方法外，还有一些其他物探方法也会在复杂地质岩土工程勘察中发挥作用，如重力勘探、磁法勘探等。重力勘探通过测量地下重力场的异常来推断地下地质体的分布，常用于探测地下深部的大型地质体，如大型矿体、隐伏岩体等。磁法勘探则是根据地下岩石磁性的差异来发现磁性地质体，对于寻找磁性矿物的分布以及判断地下磁性地质构造有一定的作用。

2.综合应用

在复杂地质岩土工程勘察中，单一的物探方法往往不能完全满足勘测需求。综合物探方法的应用越来越多，即将多种物探方法结合使用。例如，先将地质雷达法用于浅部地质结构探测，确定浅部是否存在障碍物等影响深部勘察的因素，再使用高密度电阻率法和地震勘探法对深层地质构造进行联合探测。综合物探方法相互补充，能够提高勘察的准确性和可靠性。

二、工程物探技术应用的局限性及应对措施

（一）局限性

1.多解性问题

工程物探技术常常存在多解性问题，即根据物探结果可能得出多种地质解释。例如，在高密度电阻率法中，对于一个低电阻率异常区，可能解释为地下溶洞，也可能解释为大型地下空洞或者局部含水量极高的土层等，需要结合其他勘察手段或进一步深入研究才能确定准确的地质情况。

2.设备与环境影响因素

物探设备的性能、精度以及工作环境都会对勘察结果产生影响。现场复杂的地形地貌、电磁干扰、地下介质的不均匀性等因素可能导致物探数据的偏差，影响对地下地质情况的准确判断。

（二）应对措施

1.多方法联合与成果验证

通过多种物探方法联合应用，利用不同方法的互补性，减少多解性。同时，加强对物探成果的验证工作，采用钻探、坑探等传统勘察方法对物探结果进行验证，将物探结果与钻探岩芯样本的物理力学性质测试结果相结合，提高勘察结论的准确性[3]。

2.设备优化与环境控制

不断优化物探设备的性能，提高设备的精度和抗干扰能力。在进行物探工作前，对工作场地环境进行详细调查，采取相应的措施减少环境因素的影响，如采取电磁屏蔽措施减少电磁干扰，选择合适的勘探区域以避免地形起伏过大对物探数据处理的影响等。

三、结束语

综上所述，工程物探技术在复杂地质岩土工程勘察中具有不可替代的重要作用。通过高密度电阻率法、地质雷达法、地震勘探法等多种方法的应用，能够在复杂地质条件下准确获取地下地质信息，为工程建设提供可靠的地质依据。虽然工程物探技术存在多解性、受设备和环境影响等技术局限性，但通过多方法联合、成果验证、设备优化和环境控制等应对措施，可以有效地提高物探的准确性和可靠性。随着科学技术的不断发展，工程物探技术将不断创新和完善，其在复杂地质岩土工程勘察中的应用前景将更加广阔。在未来的工程建设中，工程物探技术将与其他勘察、设计、施工技术更加紧密地结合，共同推动我国基础设施建设向着更加安全、高效、可持续的方向发展。

参考文献：

[1]罗高波.复杂地形地质条件岩土工程勘察实践与探索[J].城市建设理论研究（电子版），2023，（23）：178-180.

[2]梁全政.岩土工程勘察技术在复杂地形地质条件下的应用研究[J].城市建设理论研究（电子版），2023，（01）：130-132.

[3]祁曜刚.复杂地质条件下岩土工程勘察技术的应用探究[J].房地产世界，2022，（04）：82-83.