地質(zhì)勘測中綜合物探技術(shù)的運用

1、<p>　　地質(zhì)勘測中綜合物探技術(shù)的運用</p><p>　　[摘 要]文章概述了面波及折射波的探測技術(shù)，以及其在探測過程中的優(yōu)缺點，并根據(jù)資料調(diào)差及數(shù)據(jù)分析，將探測的原理及探測方法進行總結(jié)。在工程實踐中表明，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，在公路工程的探測過程中，需要精確的探測手段探明第四系的覆蓋率以及土石截面的情況。我國近些年，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)帶來較高的經(jīng)濟效益。但是，其對于工程的探測作業(yè)很難順利實施，一般的探測方式不能滿足工程的需要，因此，地質(zhì)勘測部門將綜合物探技術(shù)進行應(yīng)用，減少了物探難度，增加作業(yè)效率，降低資金浪費情況。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞]地質(zhì)；綜合物探；應(yīng)用；發(fā)展 </p><p>　　中圖分類號：U652.2 文獻標識碼：A 文章編號：100

3、9-914X（2015）06-0389-01 </p><p>　　前言：本文首先探討了地質(zhì)勘測中綜合物探運用的基本原理，是利用地層表面的振動集寧信號的傳播從而進行探測的方法。其次探討了對于探測信號的采集，其中對測線布置及采集設(shè)計進行分析，采用綜合物探的方法能夠保證現(xiàn)場的信號強度。然后對采集的信號進行分析，對采集數(shù)據(jù)進行測試，并以資料文獻為根據(jù)確定采集數(shù)據(jù)的準確性，經(jīng)過對土石分界進行調(diào)整，確定了土石分界的最終結(jié)果

4、，最后，根據(jù)時間分析，利用某高速公路的實際操作進行研究，分析出經(jīng)過綜合物探方法在地質(zhì)勘測中的運用，不僅使探測結(jié)果具有準確性、過程高效性，還使綜合物探技術(shù)得到了良好的推廣，有利于我國地質(zhì)勘測事業(yè)的發(fā)展，為我國帶來高效的經(jīng)濟效益，促進地質(zhì)勘測技術(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)生的振動信號在地層中傳播會產(chǎn)生面波和體波信號，面波信號分為R

5、ayleigh波和Love波，體波信號分為橫波（S波）和縱波（P波）。面波信號在分層介質(zhì)中傳播會發(fā)生頻散現(xiàn)象，而體波信號在特定的地層條件下會發(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)中傳播不會發(fā)生頻散，而在非均勻介質(zhì)中傳播會發(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，面波速度VR會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，由頻散曲線可知，相應(yīng)拐點位置明顯向低頻方向移動 </p><p><b>　　2 信號數(shù)據(jù)采集 </b></p><p><b>　　2.1 測線布置 </b></p><p>　　采用綜合物探技術(shù)主要是為了能夠準確地探測出表層土層的厚度，現(xiàn)場測線布置必須保證面波測點和折射波測點對應(yīng)一致，

7、便于信號數(shù)據(jù)的綜合利用。 </p><p>　　2.2 參數(shù)設(shè)計測試 </p><p>　　現(xiàn)場測試參數(shù)的設(shè)計原則如下：（1）采集道數(shù)選擇要求測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)場踏勘及地質(zhì)調(diào)查，預(yù)估土層的厚度，確定探測深度，選用檢波器的頻率可利用下述公式進行估算：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）偏移距選擇在探測土石分界時，為了避免產(chǎn)生近域效應(yīng)，偏移距為排列長度L的1/8至1/2，其中排列長度L為整個排列檢波器布置的長度，即L=（n-1）×dx，n為采集道數(shù)，dx為道間距。 </p><p>　　2.3 測試步驟現(xiàn)場 </p><p>　　在測試過程中，測點的布置的密集與否，需要測點

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

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

11、效面波時域信號求取面波基階模態(tài)的頻散曲線，進行深度轉(zhuǎn)換，得到深度-波速曲線；（3）利用空間相似性原理進行測點間數(shù)據(jù)插值，得到測線面波波速云圖；（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>　　通過現(xiàn)場信號數(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：單測點頻散數(shù)據(jù)插值（連續(xù)化）和多測點頻散數(shù)據(jù)插值（網(wǎng)格化）。面波數(shù)據(jù)分析結(jié)果為實測頻散曲線反演結(jié)果，主要利用實測頻散曲線的結(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，為了得到一條光滑的頻散曲線，對其采取了連續(xù)化處理。 </p><p><b>　　4 工程應(yīng)用實例 </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)運用于橋隧區(qū)的工程地質(zhì)勘察中，一共進行了13座橋梁和8個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附近，橋位區(qū)表層為山坡耕地，局部地方有基巖出露。通過現(xiàn)場踏勘初步獲得測區(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)用的地球物理條件。由于受地形條件的限制，局

15、部地方較為陡峭，難以進行測線布置，一共布置了6個測點。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、。測區(qū)內(nèi)共布置了15個測點，布置測點時，考慮了測點與鉆孔資料能夠進行對比分析，同時折射波和多道瞬態(tài)面波的測點需重合。 </p><p><b>　　5 結(jié)論 </b></p><p>　　綜上所述，面波信號與體波信號各有優(yōu)缺點，面波信號傳播方法在介質(zhì)的傳播中具有頻散的現(xiàn)象，體波信號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)點進行綜合物探測試作業(yè)。文章

17、通過時間案例分析出，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，其探測的結(jié)果表明能夠與鉆探技術(shù)產(chǎn)生一致性。同時利用綜合物探技術(shù)將現(xiàn)場進行信號測試，其將面波和體波兩種技術(shù)的優(yōu)點的發(fā)揮。通過對綜合物探技術(shù)的分析，其具有面波及體波信號兩種技術(shù)的優(yōu)點，在地質(zhì)勘測過程中能夠充分發(fā)揮其高效性，保證工程探測的準確性和高效性，為地質(zhì)勘測工程提供了基礎(chǔ)的技術(shù)保障、及高效性的探測技術(shù)，同時使綜合物探技術(shù)得到良好的推廣。 </p><