地質勘測中綜合物探技術的運用

1、<p>　　地質勘測中綜合物探技術的運用</p><p>　　[摘 要]文章概述了面波及折射波的探測技術，以及其在探測過程中的優(yōu)缺點，并根據資料調差及數(shù)據分析，將探測的原理及探測方法進行總結。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)上關注很大，

2、成本投資加大，使工程建設具有高效性，不僅大塊建設步伐，還為建筑企業(yè)帶來較高的經濟效益。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，地質勘測部門將綜合物探技術進行應用，減少了物探難度，增加作業(yè)效率，降低資金浪費情況。 </p><p>　　[關鍵詞]地質；綜合物探；應用；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)據進行測試，并以資料文獻為根據確定采集數(shù)據的準確性，經過對土石分界進行調整，確定了土石分界的最終結果

4、，最后，根據時間分析，利用某高速公路的實際操作進行研究，分析出經過綜合物探方法在地質勘測中的運用，不僅使探測結果具有準確性、過程高效性，還使綜合物探技術得到了良好的推廣，有利于我國地質勘測事業(yè)的發(fā)展，為我國帶來高效的經濟效益，促進地質勘測技術的發(fā)展。 </p><p>　　1 綜合物探基本原理 </p><p>　　地層表面激發(fā)產生的振動信號在地層中傳播會產生面波和體波信號，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，面波在均勻介質中傳播不會發(fā)生頻散，而在非均勻介質中傳播會發(fā)生頻散。面波在多層介質條件下的頻散特性具有如下規(guī)律：（1）（VR-f）曲線變化規(guī)律和層速度的關系：當頻率發(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、與層厚度的關系：當厚度發(fā)生變化時，由頻散曲線可知，相應拐點位置明顯向低頻方向移動 </p><p><b>　　2 信號數(shù)據采集 </b></p><p><b>　　2.1 測線布置 </b></p><p>　　采用綜合物探技術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一致，

7、便于信號數(shù)據的綜合利用。 </p><p>　　2.2 參數(shù)設計測試 </p><p>　　現(xiàn)場測試參數(shù)的設計原則如下：（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）檢波器選擇根據現(xiàn)場踏勘及地質調查，預估土層的厚度，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，為了避免產生近域效應，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，經過檢測去檢測，進行普遍的檢測后，確定測試點。經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）根據探測任務確定探測目的。（2）擬定測試區(qū)域，進行現(xiàn)場踏勘及地質調查。（3）規(guī)劃測線位置及測線方向。（4）初步設置測試參數(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。（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)據質量。 </p><p>　　3 信號分析與資料解釋 </p><p>　　3.1 信號數(shù)據的分析 </p><p>　　信號數(shù)據的分析包括兩方面的內容：①面波信號數(shù)據的分析；②折射波信號數(shù)據的分析。面波信號數(shù)據分析主要包括以下幾個過程：（1）面波有效信號的提取，設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；（2）面波頻散曲線的求取，根據有

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系曲線，為了綜合利用兩者的處理結果，需

12、要進行綜合解釋。資料綜合解釋流程。（1）折射波的結果處理。折射波法得到的結果為排列長度方向上的縱波速度與地層深度的二維結果圖，即Vp與深度的關系圖。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)據插值處理。面波頻散數(shù)據插值處理包括：單測點頻散數(shù)據插值（連續(xù)化）和多測點頻散數(shù)據插值（網格化）。面波數(shù)據分析結果為實測頻散曲線反演結果，主要利用實測頻散曲線的結果數(shù)據（面波相速度VR-

13、深度），其數(shù)據為一系列離散的數(shù)據點，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，地形條件較為復雜，橋梁隧道構筑物較多，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運用于橋隧區(qū)的工程地質勘察中，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、質鉆探工作的一種重要輔助手段，綜合物探技術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，滿足綜合物探技術應用的地球物理條件。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)據采集和分析處理方法，兩者結果較為吻合，具有較好的應用效果。 </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，綜合物探技術在工程中應用極為廣泛，并且其作用率高，其探測的結果表明能夠與鉆探技術產生一致性。同時利用綜合物探技術將現(xiàn)場進行信號測試，其將面波和體波兩種技術的優(yōu)點的發(fā)揮。通過對綜合物探技術的分析，其具有面波及體波信號兩種技術的優(yōu)點，在地質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，為地質勘測工程提供了基礎的技術保障、及高效性的探測技術，同時使綜合物探技術得到良好的推廣。 </p><