‬综合物探技术在水利工程建设中的应用

‬综合物探技术在水利工程建设中的应用

刘明

刘明

安徽雨阳建设工程有限公司安徽省合肥市230000

摘要：在现代水利工程建设中,水利工程设计、施工方案制定是工程建设的基础,勘查结果的准确与否会直接影响到水利工程的安全,所以,做好水利工程建设工作极为重要。在水利工程建设中,物理探查技术是最为常用的,其探查原理与适用的范围各不相同,本文就对物探技术在水利工程建设中的应用展开论述。

关键词：物探技术;工程建设;应用;

在工程施工开始之前,都需要先对施工区域的地质情况进行全面了解,为后续施工提供可靠依据,以确保工程施工的顺利和安全。地质情况的了解是通过工程建设来完成的,需要应用相应的技术手段,也就是物探技术,所以,加强对物探技术的掌握,提高物探技术应用水平,对工程建设的发展有着重要作用。

1工程建设中常用的物探技术概述

1.1电磁法

电磁物探技术有多种,其依据都是电磁学相关理论,常用的主要有瞬变电磁法和探地雷达法。其中,瞬变电磁法也被称为时间域电磁法,其技术原理的基础是电磁感应定律,具体为发射圈内通过人为方式施加脉冲电流,产生瞬变电磁场,在磁场从地表传播到地下深处的过程中,会出现涡流场,在脉冲磁场的间歇期内,二次涡流场可以借助接地电极、线圈等进行观测,从而测定介质的电阻率,分析介质的性质。瞬变电磁法的优点主要体现为操作简单、探测效率高,对于低阻地质体具有较高的灵敏性,不会受到地形的影响,分辨率较高,可以同时完成深度探测与剖面测量,能够为工程建设提供更丰富的信息[1]。

探地雷达法是一种基于电磁波反射波形、振幅等信息来进行勘查的方法,主要应用于地下(或物体内)不可见界面(或目标)的定位与信息获取。在此技术中,采取的设施为合适型号的探地雷达,组成部分包括发射单元、发射天线、接收天线与接收单元以及控制中心、其他附件等。在具体勘查过程中,通过向地下发射频率范围在10~10Hz的高频电磁波,运用接收天线来收集电磁波在介质中传播过程产生的波形、幅度以及相位等变化信息,通过对信息的处理与分析,判定地下介质的具体情况,包括形态、结构、埋藏深度以及空间位置等。

1.2高密度电法

高密度电法即是高密度电阻率探查技术,该技术是根据岩土介质电阻率存在差异来进行探测的,在具体应用中,需要对探测区域施加电厂,利用专门的设备来检测传导电流的分布与变化情况,然后对岩土性质进行判断。在高密度电法中,可以准确的测量出地面电场变化的相关信息,计算出精确的地表电阻率,提高工程建设的质量。

以工程地质地下水条件的勘查为例,工程区域地质表层为第四系,基岩包括二叠系的泥岩、砂岩以及夹煤层,在勘查中,根据工程实际地形情况,选择在合适位置布置高密度电法的剖面,电极数量设计为120根,测量点的距离不能超过3m,根据测量所得结果,南北向测量剖面的电性保持在相对稳定范围内,较为均匀,未出现异常情况;东西向测量剖面测出现电性异常情况,可判定基岩裂隙中是有地下水存在,导致测量电阻率下降[2]。

1.3磁法勘查技术

磁法勘探技术依据的原理是岩土矿石都具备一定的磁性,且不同岩土层的磁性不完全相同,在这种磁性下,地区的磁场会出现不同变化,导致地磁异常现象。在磁法勘查中,通过使用相应的探测仪器,地磁的异常情况可以被直接观察到,收集地磁异常的信息,来研究、分析地质的构造,可以得到准确的勘查结果。在当前工程建设中,磁法勘查技术应用较为广泛,具有较为理想的勘查效果,可以将工程地质中的破碎带、基地构造、断裂带等情况准确反映出来,作出相应的工程地质填图。

1.4反射波勘查技术

反射波勘查技术的原理是不同类型价值对于波的反射也会存在差异,当向地下介质发送反射波时,由于介质的变化,反射波振幅也会出现改变,特别是遇到阻抗较大的介质时,振幅会出现大幅度的降低。在工程建设中,运用反射波勘查技术,可以根据现有的不同材料反射波信息,将其与工程地质实际勘查中反射波数据进行对比,来确定工程地质的具体情况。

1.5地震勘查技术

地震勘探技术主要有折射波法、反射波法两种,在这两种方法中,其依据的原理是对折射波、发射波形成的时间场在侧线方向上的时空分布规律进行观察,来判定折射面、反射面的岩土性质以及所处的深度等情况,得到勘查结果。在此种勘探技术中,地下不同介质本身在弹性、密度方面是有所不同的,对于地震波的折射、反射作用也有所差异,根据所测得的折射波、反射波信息,可以较为准确的判定地下岩层形态与性质[3]。

相较于其他物探技术而言,地震勘查技术具有较为明显的优势,操作简单、精确度高,可进行数十千米深度下的探测,但也存在一定不足,比如成本较高、勘查结果解释单一等。但随着科学技术的发展,地震勘查技术也得到长足进步,分辨率越来越高,地下构造相关研究更加精密,可以提高对地质性质判断的详细程度与准确性,为工程建设提供可靠依据。

1.6重力勘查技术

重力勘查技术的原理是根据地壳岩体、矿体在密度上的差异性,通过对地表变化情况的观察,来完成工程建设工作,其依据的是牛顿万有引力定律,具有精确度高、干扰程度小等优点。在重力勘查技术的实际运用中,需要对勘探地质体与周边岩体密度差异情况有充分了解,通过相应仪器运用,来明确重力异常情况,准确判定工程建设结果。重力勘查技术在当前工程建设中也有着广泛应用,勘查效果显著,可以对地下矿体性质、地质构造等进行准确的判断,工程建设结果较为准确可靠。

2综合物探技术在工程建设中的应用

综合物探技术的基本原理是通过对地层表面施加外部作用,使其产生振动信号,信号在地层中的传播过程会产生一些面波和体波信号,其中,面波信号包括Love波、Raylegh波,体波则包括横波和纵波。

由于地层中介质并不是完全一致的,介质存在不均匀情况,在这种情况下,信号传播过程中,会出现面波信号频散的情况,其频散规律体现为:(1)层厚对VR(面波速度)-f(频率)的影响,在厚度发生变化时,根据厚度变化情况,频散曲线拐点位置会移向低频方向;(2)层速对VR-f的影响,在频率出现变化时,根据勘探深度变化情况,VR会趋近于深度层的层速[4]。

同理,由于地层介质中波的传播速度不一致,在一些特定地层中,体波信号会出现折射或反射情况,其中,如果传播过程中上覆层波速小于下伏层,体波信号会出现明显折射;如果上覆层的波阻抗小于下伏层,体波信号会出现明显反射。其中,在折射波中,又有初至折射波和对比折射波之分,前者跟踪的只是初至区某个界面产生的折射波,辨认较为简单;后者追踪的是初至区和续至区折射波,在实际应用中,需要将两者准确区分开来。折射波存在一些不适用的工程地质,比如薄层、地质速度逆转层等。

结语

综上所述,在近些年来,物探技术发展迅猛,在工程建设中发挥着越来越加重要的作用,在多种物探技术中,其依据的原理有所差异,主要有重力、电磁、地震波等等,掌握不同物探技术的具体特点,根据工程建设需求的差异,选择合适的物探技术并将其正确运用,对提高工程建设质量有着重要帮助。

参考文献：

[1]刘文伍,田庆福,余森林.综合物探技术在地铁路基病害探测中的应用[J].城市勘测,2018(01):168-171.

[2]解哲,徐跃奎.综合物探技术在矿山地质勘探中的应用[J].内蒙古煤炭经济,2018(01):29+83.