工程物探在公路建设中的应用浅析

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摘要：介绍了物探的主要方法及各自优缺点以及各自适用范围，简介了在公路建设中的现有应用及将来的发展方向。

关键词：物探、重力法、磁法、电法、地震法

中图分类号：F407文献标识码： A

工程物探主要包括：重力法、磁法、地震法、测井和探地雷达法。公路工程建设中，为探明地质情况，达到优化设计目地，经常会使用以上一种或几种探测方法，其优缺点在于：重力法以地下介质密度差异做为基础进行勘探，无需人工场源，勘探工作效率高，工作费用低，但勘探精度低，仅为地质填图、研究构造提供简单依据；磁法以地下介质磁性差异，如磁化方向和强度为基础进行勘探，无需人工场源，勘探工作效率高，工作费用低，主要用于古墓探测等要求简单探测方面；电法以地下方质电差异为基础进行勘探，分人工场源，天然场源两种，用于探测断层破碎带、岩溶发育带、地层的陡倾角接触面、基岩面埋深及风化带厚度等方面；探地雷达法也是以地下介质电性差异为基础进行勘探，利用106-109Hz高频电磁波进行反射勘探，其突出优点是分辨高经常用于勘察浅层地下目标体，如裂隙，洞穴，地下管线等，缺点是勘探深度有限。地震方法以地下介质弹性差异为基础进行勘察，包括反射波法，折射波法及面波法，用于检测地下介质或异常体几何形态，岩大物理力学参数，围岩分类等，勘探精度高。后三种方法虽工作费用高，但勘测精度高。磁法仅在公路工程可行性研究阶段偶尔用到。电法、地震法和探地雷达法在公路工程初设和施工图设计阶段经常用到，下面简单介绍这三种方法。电法：电法主要是人工电场中直流电电阻率法。公路工程物探中常采用高密度电阻率法，根据稳定电流场理论，从剖面图形中显示的电性参数进行地质判断，其特点是（1）电极布设以分布式结构一次完成，一根多芯电缆覆盖所有电极通道进行观测。（2）利用PC机的显示、存储、数据处理功能，控制通道转换、数据采集与数据处理，进行上百个通道电极的扫描测量，每个只需2-5秒。（3）软件控制能有效进行多种电极排列方式的扫描测量，选取多种电阻率法观测，如兼容温纳法、偶极――偶极法等可获得较为丰富的地电断面信息，提高反演精度。（4）软件控制具有预处理，如圆滑曲线、剖面调换、数据格式转换等，二维反演如地形校正，自动成图等功能。

地震法：主要分为折射波法，反射波法和面波法，折射波法主要用于探测基岩埋深进行围岩分类；反射波法主要用于地下介质分层，地下异常体如断层、裂隙、岩溶等探测；面波法也称瑞雷波法，主要用于地下介质分层（软硬程度划分），岩溶空调探测和地基、路基的承载力，压实度等参数的探测。

探地雷达法：也称地质雷达，利用高频电磁脉冲波的反射信号探测地下地层，构造以及目标物体。由于地下介质对电磁波的吸收衰减很大，因而探地雷达的勘探深度根据测区地质条件而定，当介质吸收系数大时，勘探深度就浅。探地雷达采用高频率宽频带和高采样率，其探测的分辨率可达数厘米，高于其他所有物探的分辨率，是探地雷达法的明显优点。不足在于一是地下介质对波能量的吸收规律随频率增大而增大，而探地雷达频率非常高，因而勘探深度有限。二是探地雷达测得的参数不能转换为岩土地基的力学参数，局限了其在公路工程建设中的应用。

由于探地雷达法和地震反射波法，都是利用反射波遵循波动方程。波阻抗面的反射遵循反射定律，野外数据采集中的剖面法、宽角法、共中心点多次覆盖方法技术相同，因而其野外工作的观测系统，室内计算机数字处理项目与流程以及资料解释方法都相似，只不过雷达为单道而地震法为多道接收，雷达接收电磁波，地震法接收弹性波。室内数字处理中，两种方法都有数字滤波，叠加等相同项目，打印的时间剖面中都以纵坐标为时间，横坐标为桩号或点号，时间剖面的图像显示及解释方法也基本相同。值得注意的是，地震法中的折射波法由于能够获得目的层的波速进而判别地层岩性及其软硬程度，可以检测地基、路基的承载力压实度等参数。由于压实度检测中的核子密实度仪，具有可能的微弱核辐射性，因而在工程施工中，很少有人愿意使用。如果采用折射波法原理的地震法检测压密度仪，能够研制出来，当然一定性要小型化，易操作、精度符合要求，将大大加快检测速度，有利于公路施工。