50谈地球物理探测技术在城市工程中的应用

谈地球物理探测技术在城市工程中的应用摘要:地球物理探测技术方法在城市工程建设中的应用，推进了城市工程地球物理探测技术的发展。随着经济建设的发展，城市工程建设已成为地球物理探测技术应用最为活跃的领域之一，特别是在近年来,随着城市化进程加快，促进了城市工程关键词：地球物理探测技术；城市工程；岩土工程；工程测试；物探引言：地球物理探测技术在城市工程建设中的应用，推进了城市工程地球物理探测技术的发展。随着经济建设的发展，城市工程建设已成为地球物理探测技术应用最为活跃的领域之一，特别是近年来,城市化进程加快，促进了城市工程地球物理探测技术的应用与快速发展。多种探测技术方法取得了显著的应用成效，一批新技术、新方法得以推广，一批先进的探测仪器设备为探测技术的应用起到明显的推动作用。这样的优势使得地球物理探测技术在城市工程中应用的更加便利。目前，我国的城市工程越来越多，高层建筑的建设以及桥梁、隧道的开通使得城市工程中运用地球物理探测技术成为核心。鉴于目前城市工程地球物理探测技术的现状和应用领域面临的问题及特点,探测技术方法的进步和数据处理方法的改进提高方面,特别是特定环境条件下探测技术的研究与应用将会成为发展趋势,其应用领域也会进一步得到延伸和拓展。在城市工程探测中存在一些优势，也存在相对于野外工程的劣势：探测障碍多，高层建筑、车流量多以及磁场、震动、行人的干扰对探测极为不利；探测精度要求高，城市建设错综复杂关系到人身安全，对城市工程的准确度更是要求极高，这也要求地球物理探测技术的高精度；探测深度小，城市工程建设多为地下浅层，一般在几米与几十米之间，这就要求地球物理探测控制在极浅的范围内。此外，任务急是城市工程地球物理探测的另一特点。作为岩土工程勘察、工程测试项目,一般要求在几天或十几天完成,而抢险工程或工程评价的探测任务，有的则要求在一天内或几个小时提出探测结果。在城市岩土工程及质量与环境评价中，采取物探工作先行的技术路线可以获取更多的信息,不仅对指导合理布置勘探工程、减少勘探工作量、降低勘探成本具有实际意义，而且对加快勘察与测试速度、提高勘查和评价效果具有较高价值。特别是采用多种方法相结合的综合手段,在实际中取得了较好应用效果,已经成为城市岩土工程、水文地质和质量与环境评价中的重要技术途径。城市工程物探中，探测技术主要设计到地面探测、水域探测及井中探测。由于水域探测与井中探测应用相对较少，本文只对地面物理探测技术的使用加以阐述。地面探测技术主要有浅层地震法、电流法、重力法、放射性测量法与地面温度测量法，这些基本方法各有不同的适用范围及优劣处。1）磁法与重力法：鉴于磁法对探测地下磁性介质具有独到特点,随着仪器水平的提高，地面磁梯度测量在城市工程建设中探测地下磁性目标体具有良好效果，特别是在地下管线探测、地下爆炸物探测以及考古勘探中，地面高精度磁测方法已有大量成果应用，而且探测结果具有较高的精度。由于仪器的改进与发展，加上重力测量受干扰较小，使得高精度重力测量成为可能,成为工程物探的辅助手段之一,在近地表的地层局部不均匀性、空洞以及小型地质密度异常体的探测、人工结构的地下遗址的勘查等方面取得应用效果。但是在工作中应注意考虑天气、地形以及振动影响。2）放射性测量与地面温度测量方法：这类测量方法主要针对地下热源的测量，放射性测量法通过伽马射线、氡气以及放射性射线等的测量方法寻找地下热源以及地下岩层裂隙水。在探查断层、破碎带、接触带、采空区、地裂缝中起到了一定作用,特别是在寻找地下基岩裂隙水中成为快速发现储水构造的有效技术方法地面温度测量法产生的数据更是地下热源探测的重要依据。3）浅层地震法：地震法的探测精度较高。在地面探测中应用较多的浅层地震法,具有勘探精度较高、效果好的特点，浅层反射法特别是横波(SH波)反射法的分辨力、探测精度相对更高，在各种地面探测问题中均有所应用，且取得了较好效果，但是成本相对较高。浅层折射法在覆盖层探测中具有技术优势，而且在隐伏构造、空洞探查以及考古中也有成功应用，但是该方法受施工场地影响明显。直达波法或透射波法在波速测试(岩土动力学参数测试)的主要方法，但其对测试条件的依赖较强。弹性波CT技术已可为工程建设进行场地动力学研究提供有价值的参数。近十几年来发展起来的瑞雷波法已经成为原位测试、浅层勘探的重要基础手段，相对稳态方法而言,瞬态方法应用较多,主要是其设备相对轻便、施工灵活，对浅层的分辨力相对较高。浅层反射法和瞬态瑞雷波法是在城市工程建设中应用相对较为普遍的浅层地震方法，实践证明浅层纵波反射法与瞬态瑞雷波法对浅层的反映能力存在着差别。为保证浅层地震法的探测效果，在城市工程建设中,如何消除、压制或削弱震动干扰需要进一步研究。4）电流法：电流法是通过电流的流通使得电阻发生一定的变化，在地下水的探测中最为常见。在地质构造探测中则不尽如人意，有效率低、准确率差的特点。主要运用自然电场法。在此基础上衍生的电磁场法日益成为地质探测的主要方式。直流电法以电阻率法、激发激化法、自然电场法以及充电法为代表，仍然是在地下水勘探中应用较多的物探技术方法,在浅层地质构造探查中已有应用，但是其工作效率相对较低、成本相对较高。大量工程实践证明：地球物理探测方法具有速度快、信息丰富并且基本可以做到无损探测。为在陆地进行浅层地质勘查时的实际探测剖面，其中从获得的纵波反射剖面和横波反射剖面上可以看出探测结果对地层结构、构造反映明显，实际验证结果精度也较高。近年来，在水上大型工程选址勘探中，应用浅层地震反射法可以解决很多钻探无法解决的问题。水上地震映像法应用也越来越普遍,例如:在某海底输气工程选线时,采用水上地震映像法准确查明了影响管道通过的障碍物)。结束语：城市工程地球物理探测技术应该在进一步了解城市应用的限制条件和影响因素的基础上,加大开发研究新技术、新方法和新仪器的力度,特别是改进探测资料处理与解释技术,推进城市工程地球物理探测技术的应用与发展。新近颁布实施的《城市工程地球物理探测规范6CJJ7-2007》将会进一步促进对城市工程地球物理探测技术的应用与发展。参考文献：[1]李学军，赵竹占，周凤林，等.城市工程地球物理探测规范CJJ7-2007[S].北京:中国建筑工业出版社，2007.[2]雷卓翰，潘玉玲，杨熹云.地球物理勘探及地球化学勘探方法在城市建设中的应用[M].北京:地质出版社，2006.138~183.[3]王兴泰.工程与环境物探新方法新技术[M].北京：地质出版社,1996.[4]李学军.城市工程地球物理探测技术发展展望[A]：中国地球物理[C].青岛:中国海洋大学出版社，2007.[5]于国明,李静,韩革命.综合物探方法在深部煤层采空区检测中的应用研究[J].陕西地质,2003,21(2)：62~69.[6]郭建强.地质灾害勘察地球物理技术手册[M].北京：地质出版社,2003.[7]王传雷，祁明松，陈超,等.高精度磁测在长江马当要塞沉船探测中的应用[J].地质科技情报，2000，(3)：8~102.[8]高亚成，冷元宝.高密度电阻率法在堤坝遗患探测中的应用[J].水利水电科技进展,2005,增刊(1):110~111.[9]李振宇,唐明辉,潘玉玲.地面核磁共振方法在地质工程中的应用[M].武汉:中国地质大学出版社，2006.50~72.[10]王水强，黄永进，李凤生，等.磁梯度法在探测非开挖金属管线中的应用[J].工程地球物理学报，2005，3(5):353~357.[11]刘士毅.秦始皇陵地宫地球物理探测成果与技术[M].北京:地质出版社，2005.61~195.[12]王治华，夏学礼.综合工程物探在上海地铁四号线抢险工程中的应用[J].上海地质,2003,3:33~40.