物探在隧道工程勘察中的应用

物探在隧道工程勘察中的应用（共11篇）

1.物探在隧道工程勘察中的应用 篇一

物探在多期次巨型滑坡勘察中的应用

通过钻孔等勘探手段难以有效确定多期次巨型滑坡的性质和主滑床面的位置和形态,而利用地震折射层析法和高密度电法两种物探方法,以长剖面、大距离追踪的方式,在对数据进行合理分析处理的基础上,可以得到符合实际地质情况的.物性断面.实践表明,电阻率和地震波速的分布特征均反映出了地层岩性的分布状况,在定性解释上能够相互补充印证;地震射线追踪图与波速分布图对主滑动面的确定提供了有效的依据.

作 者：李来喜 Li Laixi  作者单位：成都理工大学,信息工程学院,成都,610059;中铁第一勘察设计院集团有限公司,兰州,730000 刊 名：工程地球物理学报 英文刊名：CHINESE JOURNAL OF ENGINEERING GEOPHYSICS 年，卷(期)：2009 6(5) 分类号：P631 关键词：多期次巨型滑坡   地震折射层析   高密度电法  

2.物探在隧道工程勘察中的应用 篇二

石家山隧道位于陇南山区, 作业区地形复杂, 相对高差大于300m, 局部地段为悬崖和峭壁, 钻探条件十分困难。由于时间紧、勘探任务繁重, 采用了工程物探的勘察方法, 本次勘察场地基岩为变质砂岩, 埋深较浅, 利于使用瑞利波确定第四系覆盖层厚度。完整砂岩电阻率较高, 而断层破碎带及裂隙发育带等则因含水而显示低阻;作业区远离工业及生活用电区, 游散电流干扰很小, 便于开展高密度电阻率法。对于地震勘探基岩面、断层界面等均是良好的波阻抗界面, 可利用地震勘探寻找断层等地质界面是十分有效的[1,2]。

2 物探方法的原理及设备

2.1 瑞利面波法勘探[3]

瑞利波探测方法分为稳态和瞬态, 稳态瑞利波是每次激发一种频率, 在一个测点通过多次激发和接收完成不同深度的探测;瞬态瑞利波采用瞬态冲击震源, 一次激发和接收, 可以获得宽频带的瑞利波振动信号, 本次勘察采用瞬态瑞利波。

本次勘探使用北京水电物探研究所生产的SWS-2多功能面波仪进行野外工作。采用的检测观测系统: 基本检波距为1m、2m, 炮间距5m、10m。采用时间～空间域, 频率～波数域、深度～波速域分析, 取得地下各个物性界面深度和速度值。最后根据该地区的钻孔及地质调查资料分出各个地质层。

2.2 高密度电阻率法

高密度电阻率法的地球物理勘探前提是地下介质间的电性差异。和常规电阻率法一样, 它是通过A、B极供电 (电流I) , M、N极测t电位差△V, 然后据公式求取电阻率。

本次勘探, 所用仪器为重庆奔腾数控技术研究所WDJD-2多功能直流电测仪, 能一次性控制60根电极。实测中, 装置选用温纳装置, 极距分别为5m和10m。

2.3 反射波法勘探

反射波法地震勘探的基本原理是波在不同介质分界面上按一定规律产生反射, 在地面某点激发 (如敲击或爆炸等) , 由于地下介质的弹性作用, 在激发所产生的“冲击力”作用下, 激发点附近的岩石就会产生胀缩交替变化的“弹性振动”, 此弹性振动在地下介质中的传播就形成了地震波。地震波在地下传播, 遇到弹性不同的岩性分界面时就会产生反射, 地震波被反射而返回地表就引起了地表的振动。

本次勘探, 使用北京水电物探研究院生产的SWS-2型高分辨率地震仪。该仪器内置486微机及DSP处理器, 可在现场进行数据处理。由于场地地形复杂, 实测中采用了最佳偏移距观测系统。偏移距为10m, 炮间距为lm和2m, 对应的道间距也为lm和2m。检波器采用100HZ高频检波器, 震源为炸药震源, 进行多次覆盖叠加。

3 工程物探效果

物探方法与钻探相比有速度快, 投资少、易于实施的优势, 但也受到多解性和必要的地质环境、地形条件限制。解决特定的地质任务有时某一方法非常有效, 有时需要多种方法相互印证, 才能获得符合客观地质体的实际成果。在石家山隧道勘察中发挥了物探工作的优势, 进行单一的和综合的物探资料解释, 判定了隧道沿线的基岩裂隙发育区, 隧道洞口及其附近第四系覆盖层厚度[4], 为今后隧道施工提供了详细的地质资料。

3.1 确定石家山隧道岩土界面分层

在隧道进出口, 根据地质调绘, 埋深较浅, 地质结构单一, 主要目的是查明岩土界面、强分化层厚度, 本次勘探在隧道进出口采用瑞利波勘察一种方法, 先在已有的钻孔旁做一面波点进行对比试验, 二者对应很好, 以此为基础, 在隧道进出口全面开展瑞利面波工作, 解决了隧道进出口地层的划分问题, 保证了地质纵断面的质量。

3.2 石家山隧道断裂带资料解释

对隧道断裂带异常体的判定由于单一物探手法的多解性, 很难准确定量解释, 采用多种方法进行相互验证, 节约了大量的人力、财力, 效果明显。

3.2.1 瑞利面波

断层或断层破碎带两侧的岩性一般会发生变化, 特别是大断裂带, 其内岩石的物理力学性质会发生明显的改变, 在瑞利波频散曲线上也易于识别这些异常, 虽然诸如岩层、断层分界面地质异常在瑞利波频散曲线上均有明显的异常表现 (“之”字型拐点) , 处理者很容易识别这些异常, 但到底是岩层分界线还是断层破碎带, 它们的定性解释目前难以实现, 所以又采取了通过高密度电法和地震反射法进行对比, 确定为断层。

3.2.2 高密度电阻率法

高密度电阻率法的资料处理是十分复杂的。在野外, 通过实测数据的现场解释, 通过异常的现场判断, 通过重复观测、改变装置方式、变换测线布置等手段追踪异常, 获取信嗓比较高的野外第一手资料。野外实测数据可直接传入计算机, 进行更为有效的室内处理。

3.2.3 地震反射波法资料解释

地震采集的原始记录, 经计算机进行复杂的数据处理, 最后得到可供解释用的多次迭加地震剖面, 根据其同相轴, 经综合解释判断基岩面的反射。根据地震波速度分析, 可得出基岩面以上纵波平均波速为750m/s。据此进行时深转换, 即可得出基岩面埋深及第四系覆盖层厚度。从地震剖面可看出基岩面以下局部地段有强异常显示。

4 结论

1) 工程物探工作是其他方法难以比拟的快速、高效的工程勘察手法。利用综合物探手法可以弥补工程地点的地形、地质条件不足, 带来物探解释的的失真, 使物探解释更合理。更接近地质原貌。

2) 利用综合物探手法可以弥补物探工作解释中的多解性, 由于物探结果解释存在多解性, 所以在野外工作时发现异常, 最好利用多种物探手法进行综合勘察。资料解释参考地质资料, 尽量消除多解性, 得出正确地质结论。

3) 进一步提高物探工作质量需深入前期试验工作, 选择合理的物探方法和野外布设方案。

参考文献

[1]刘志刚, 赵勇.隧道隧洞施工地质技术[M].北京:中国铁道出版社.

[2]赵存明, 沈斐敏.长隧道地质灾害超前综合探测技术的探讨[J].中国安全生产科学技术, 2005, 1 (4) .

[3]杨成林.瑞雷波勘探[M].北京:地质出版社, 1993.

3.物探在隧道工程勘察中的应用 篇三

关键词：风化程度；波速试验；高密度电阻率法；地质雷达测试；莒南电厂

1.引言：岩石风化程度是风化作用对岩体的破坏程度，如何评判岩石风化程度，特别是覆盖层以下的风化程度成为电力工程勘测中的难点。而且准确的判断岩石风化程度，决定了其承载力的推荐、持力层的选择，也进一步影响了后续施工开挖及工程造价。本文选取山东省临沂市某电厂工程勘察区域具有代表性的数据进行分析，结合钻孔和工程地质调查验证，探讨了工程物探在岩石风化程度评价中的应用，通过波速试验、高密度电阻率法（直流电法）和地质雷达测试（电磁波法）对岩石风化程度进行论证，以确定厂址区风化岩石的分布规律及工程性状[1-2]。

2.工程概况

拟建厂址区位于山东省临沂市，场地地貌成因类型为剥蚀低丘，原始地貌类型为斜坡地，局部有冲沟和水塘；目前场地内覆盖大量回填土，局部回填土层较厚。拟建厂址区场地土（岩）存在以下特征：

（1）地形高程较大，覆盖层层底埋深变化大，填土分布范围广、厚度变化大，且基岩面起伏较大；

（2）拟建厂址区附近断裂构造较发育，距拟建厂址区小于1.0km的断裂有三条，分别为：相邸-高阁庄断裂最新活动时代为第三纪晚期，距厂址区最近距离约0.6km；日照-胶南断裂最新活动时代为中更新世，距厂址区最近距离约0.8km；莒南断裂最新活动时期为中更新世中早期，该断裂西段距厂址区最近距离均约0.6km。该断裂构造的发育不会影响拟建厂址区稳定性，但裂隙构造运动时对附近岩体会造成不同程度的挤压破坏等，表现为裂隙发育、岩体较破碎等。

（3）局部冲沟分布，且冲沟上部已回填，无法确定原冲沟准确位置及覆盖层分布情况；

（4）下伏基岩以变粒岩为主，黑云斜长变粒岩与白云钾长变粒岩两种岩石共生，无统一分层界限，且同等风化程度的上述岩石工程性质相近；但同一层位黑云斜长变粒岩风化程度较白云钾长变粒岩强，导致基岩风化程度不均一，风化界面埋深变化大。

3.工程物探勘察

鉴于以上场地情况，本次勘测通过单孔波速试验、高密度电阻率法（直流电法）、地质雷达测试（电磁波法）等多种手段，结合工程地质调查及钻探，对场地土（岩）不均匀性进行了综合评价。

3.1单孔波速试验

采用地面激振孔中接受的方式进行，在距孔口1～2m处用重锤敲击激发地震波。水平向敲击，激发横波；垂直向敲击，激发纵波。三分量检波器放入孔底，贴壁装置使检波器贴壁，按1m的间距自下而上接收地震信号，测量地震波在不同深度岩层中传播的时间，通过分析处理软件计算出各岩层的波速值进而求取相关参数[3]。

3.2 高密度电阻率测试

高密度电法是以地下被探测目标体与周围介质之间的电性差异为基础，利用人工建立的稳定地下直流电场，依据预先布置的若干道电极，灵活选定装置排列方式进行扫描观测，研究地下大量丰富的空间电性特征，从而查明和研究有关地质问题的一组直流电法勘探方法[4]。

3.3 地质雷达测试

地质雷达是基于高频电磁波理论，向地下介质发射一定强度的高频电磁脉冲，电磁脉冲遇到不同电性介质的分界面时即产生反射或散射，地质雷达接收并记录这些信号，再通过进一步的信号处理和解释即可了解地下介质的分布情况[5]。当电磁波在介质中传播时，其路径—波形将随所通过介质的介电性质及几何形态而变化，据接收到波的旅行时间、幅度、频率与波形变化等特征，可以推断目的物的内部结构以及深度、形状等。

4.厂址区岩石风化程度发育规律分析

4.1 波速试验

本次共布置了4组单孔波速试验，以其中一条典型的剪切波束试验值（m/s）随深度变化曲线为例，覆盖层厚度为3m，可见该孔3.0～6.0m范围内岩石风化程度较强烈、裂隙较发育，6.0～15.0m范围内地层波速试验值在500m/s左右，根据钻孔资料，该段岩石呈强风化状态；15.0m以下，岩层风化程度较稳定，为强风化状态或中等风化状态的岩石。

4.2 高密度电阻率

本次勘测共布置高密度电法剖面测线6条，高密度极间距3.00～5.00m，电极60～90道，其中单条剖面长度为270m或300m。

以3-3'剖面为例（图4.2），在测线方向0～50 m处出现相对较低的低阻带，视电阻率值一般小于120Ω.m，该层分布不均匀，覆盖层局部很薄，推测为地下岩层风化作用强烈引起的；在测线50～160m处，出现高阻带，局部电阻率很高，说明基岩风化相对弱一些；在测线165～185m处，为低阻异常，据前期资料，为原冲沟位置，是不均匀填充影响，导致电阻率降低，这些都与后期钻孔对应。

根据物探测量成果推断，场地岩性较为复杂，上覆人工填土和残坡积层厚度变化大，岩性为粉土、粉质粘土、细砂，分布不均匀，视电阻率值一般小于100Ω.m，局部为30～50Ω.m。下伏岩层为太古界坪上组变粒岩和燕山晚期二长斑岩侵入体，其中以变粒岩为主。下伏基岩视电阻率值一般大于100Ω.m，局部全风化程度较强区域视电阻率值相对较低；电阻率反应全风化层中局部高阻区、强风化岩层中局部低阻区，反应为该区基岩风化程度不均一，风化界面埋深变化大。

4.3 地质雷达

为获得更为详细的地质资料，指导地基基础设计及施工，结合高密度电法勘测成果和前期钻探成果，对拟建场地进行了地质雷达探测，以详细查明基础范围下部的岩石风化程度。

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本次勘测根据探测要求及场地条件和工作环境，采用反射波剖面法，本次共布设10条地质雷达探测剖面。数据采集设备采用瑞典MALA公司的RAMAC型地质雷达及配套的RTA 50 MHz天线。根据地质雷达探测成果推断，上覆人工填土和残坡积层厚度变化大，分布不均匀，该层和风化基岩层在雷达上有比较清晰界面，工程性质变化大。其中2-2’、 4-4’、9-9’剖面覆盖层较厚，深度可达到6.0m，局部更深，例如4-4’剖面502#钻孔附近松散区域达到14.0m，其他测线覆盖层较薄。基本确定了建筑场地覆盖层变分布范围；场地基岩裂隙发育程度，岩石风化强烈区域的分布。

以8-8'测线为例（图4.3），自319～466#钻孔孔位，东北向西南方向进行探测，该测线表层0～4.0m比较松散，推测是人工填土；4.0～12.0m区域存在基岩破碎区，节理裂隙发育；8-8'测线基岩存在裂隙发育，如上图所示。剖面未发现大型断裂、破碎带等不良地质现象。

4.4 综合解释

波速试验、高密度电阻率法（直流电法）和地质雷达测试（电磁波法）均能对岩石风化程度进行探查。综合比较这几种方法的优劣，单孔波速试验精确度比较高，但探测范围较小，仅可对该钻孔周围岩体风化程度进行判断，是钻孔判断的对照；高密度电阻率法和地质雷达测试探测范围都比较大，也都比较直观，但对于岩层风化程度的评价，高密度电阻率法所测的电阻率值更能准确的反应岩石风化的发育程度及分布区域，而地质雷达测试相对比较方便，对厂址区无金属物质干扰的情况下反应岩石风化程度的范围更广，多次反复探测可近视得到立体影像反应。

根据工程地质调查，拟建厂址区原始地貌存在数条冲沟、水塘等，现已全部回填，通过本工程一期勘测资料，大致确定冲沟的位置、走向等，并对现场工作进行了优化。另外对拟建主厂房区域已有岩石剖面的进行了研究。图中红色边框内颜色较深的为黑云斜长变粒岩，该岩石位于强风化的白云钾长变粒岩中间，用手可掰断；放入水中一天后软化强烈，用手可碾成砂土状。可见强风化基岩内部存在软弱夹层。

根据钻探结果，①素填土层厚0.40～16.10m，层底埋深0.40～16.10m，层底高程76.42～97.34m；场地内覆盖层厚度、层底埋深及层底高层变化均较大，钻探成果显示了全风化变粒岩中存在强风化碎块层，强风化地层中夹全风化呈砂土状岩层，局部区域全风化与强风化界面不明显，呈渐变性带状分布，说明周围覆盖层厚度变化、基岩面起伏等场地土（岩）不均匀性。

结论：通过波速试验、高密度电阻率法（直流电法）和地质雷达测试（电磁波法）的物探综合勘察，较好地探明了厂址区上部覆盖层、基岩风化程度的整体分布范围及软弱岩土层的分布区域，通过工程地质调查及钻探验证，证实了工程物探在岩石风化程度判断的正确性，工程物探能快速、真实、准确地反映工程场地地质条件，以指导后期基础设计及基坑开挖，避免后期因不均勻地基、岩石风化程度发育不均一等问题造成不均匀沉降、后期基坑超挖造成成本增加等问题[9]。

而且，工程物探方法可操作性高、方便快捷、勘察成本低，随着工程物探在电力工程中广泛应用，今后可大大节省钻探的工作量，并能准确反映厂址区工程地质条件。目前，物探技术也不断更新，探测精度不断提高，工程物探技术在今后的电力工程勘察中也将广泛应用，以起到缩短工期、减少工作量、降低成本、提高经济效益的作用。

参考文献

[1]朱韬.探讨工程物探在地质勘察中的应用[J].城市建设理论研究. 2015.2. 3069-3070.

[2]张凌云，刘鸿福，李成友.高密度电法测量中接地电阻试验研究.勘探地球物理进展[J].2010，33（3）：179～183.

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[4]蒋凤. 综合物探在塌陷区岩溶地基安全评价中应用[J]. 地球. 2013.9. 130-131

[5]邢文宝.探地雷达技术在岩溶地质勘探中的应用[J]. 铁道建筑技术. 2006（4）.63-65.

4.物探在隧道工程勘察中的应用 篇四

郭陕云万姜林

中铁隧道集团有限公司

提要：简要介绍了我国采用岩石掘进机和盾构修建隧道的发展情况，阐述了我国掘进机法与盾构法的技术进步及存在的主要问题，展望了我国掘进机与盾构技术的发展前景，并提出了发展掘进机和盾构技术及产业化的几点建议。

关键词：隧道及地下工程，岩石掘进机，盾构，产业化，展望与建议，前言

本文所谓的隧道掘进机法是指应用掘进机开挖隧道的方法，隧道掘进机英文全称为(Tunnel Boring Machine,简称TBM).应用于岩石隧道的称为岩石掘进机（本文简称掘进机），用于软土层隧道的则称为盾构。

盾构法和掘进机法是修建隧道的一种先进方法。最近十多年来，随着我国隧道和地下工程的快速发展，盾构法和掘进机法也得到了快速发展，尤其在城市地铁、水利水电隧洞中越来越多应用盾构法和掘进机法修建。我国是目前世界上应用盾构数量较多的国家之一，并且随着我国隧道和地下工程的发展，对盾构和掘进机的市场需求仍会有较大的增长。由于盾构和掘进机技术在一定程度上反映了国家的综合国力和科技水平，并且对我国的制造业和建筑业影响较大，因而也引起了国内业内外的普遍关注。近几年来在国内已召开过许多国际、国内的盾构和掘进机技术交流会或专题研讨会；2001～2002年国家科技部已将盾构研发技术列入国家“863”发展计划，并在国内就盾构研发试制进行了招标，落实了中标单位；2002～2003年10余位全国政协委员提出“实现隧道掘进机本地化生产”和若干政策建议的提案；2004年3月，钱伟长同志上书胡锦涛主席，提出充分发挥盾构作用，推进我国隧道掘进机产业发展的建议，得到中央领导的重视。2004年4月，建设部、中国土木工程学会和中国岩石力学与工程学会在北京联合召开了推进隧道掘进机技术及产业化的专家座谈会。可见，隧道盾构和掘进机技术的发展已成为当前国内工程技术界和政府部门关注的一个重大课题。本文就我国掘进机和盾构技术的发展情况、技术发展动态及应用前景等作一简介，并就今后的技术发展以及其产业发展提出若干建议，以抛砖引玉。我国隧道盾构法和掘进机法的应用情况

2.1 开始于二十世纪五、六十年代，发展于二十世纪九十年代

2.1.1盾构

我国研究应用盾构法修建隧道是从20世纪50～60年代开始的。1956年在东北矿山采用直径

2.6m的手掘式盾构在砂层中修建疏水巷道，这是我国的第一条盾构隧道。1957年北京采用2台直径2.0m和2.6m的手掘式盾构施工下水道。上海从1963年开始研究应用盾构法技术，用于城市地下排水隧道修建，1965年研制两台直径5.8m的网格式盾构用于地铁区间隧道修建试验，掘进长度1200m。1966年研制直径10.22m的网格式盾构并辅助于压气稳定开挖面施工打浦路越江隧道。从此之后，我国陆续研制应用手掘式盾构总计达30台用于各种排水隧道施工，施工总长度约20km。

1985年引进日本的1台直径4.33m的土压平衡盾构施工排水隧道，之后研制应用了几台土压平衡盾构，但效果并不理想。二十世纪九十年代初，随着上海、广州地铁的建设，开始大量引进国外的土压平衡盾构施工地铁区间隧道。1994年开始引进日本的直径11.2m泥水平衡盾构修建延安东路越江隧道。由于采用土压平衡式、泥水平衡式等现代盾构修建隧道具有安全、可靠、快速、环保等优点，因而盾构法在我国特别是地铁建设中得到了迅速的发展。继上海地铁1号、2号线区间隧道、1

广州地铁1号、2号线部分区间隧道成功采用盾构法外，北京、天津、深圳、南京地铁以及上海、广州地铁的其它地铁线区间隧道等也相继大量推广采用盾构法，并且在越江道路、输气和市政排水隧道等也越来越多采用盾构法。盾构法目前已成为我国地铁隧道的一种主要方法。据不完全统计，我国各城市地铁采用的盾构已有60多台，掘进完成的和正在掘进的隧道总长度已超过200km（单线）,采用的盾构类型为土压平衡（包括加泥式土压平衡）和复合式盾构计50余台，泥水加压平衡盾构10 台。采用的盾构直径3.3m～12m不等，其中以6.3m左右直径的居多。

2.1.2岩石掘进机

1964年，经周恩来总理批准，在国家科委领导下，成立全断面岩石隧道掘进机攻关小组，完全自力更生，先后制造出50多台掘进机。由于核心技术不过关，在地下工程建设中基本没有发挥作用。80年代初，国家科委成立掘进机办公室，采取联合攻关方式制造了8台掘进机，先后在云南西洱河水电站等工程应用，但与国际水平相比差距甚大。80年代中期，在天生桥水电站引水隧洞采用了罗宾斯公司的一台直径10m的二手掘进机施工，但效果并不理想。

进入九十年代以后，在甘肃引大入秦工程中，山西万家寨引黄入晋工程中，由外国承包商采用岩石掘进机施工多条输水隧洞取得成功。在2000年后，云南昆明掌鸠河引水工程也由外国承包商应用掘进机施工，并且中国第二重型机械集团与美国罗宾斯公司合作制造了一台双护盾岩石掘进机在该工程中使用。九十年代初，铁道部在西安~安康铁路18.4km长的秦岭铁路隧道，引进2台德国的8.8m直径的敞开式掘进机由国内单位操作使用成功建成隧道，之后采用该2台掘进机在西安~合肥铁路成功完成了6km长的磨沟岭和7km长的桃花铺隧道施工。由此也推动了我国掘进机技术的应用。

2.2 工程应用技术得到快速发展提高

2.2.1 盾构应用技术水平迅速提高

随着盾构法应用的增加以及对技术研究的深入，我国在盾构隧道的设计计算、盾构的选型及配套、盾构的使用及施工技术等方面都得到了快速提高和发展。技术已基本成熟，有的（尤其在地铁隧道盾构技术）达到了国际先进水平。

以城市地铁盾构法技术为代表，目前已有二十家国内承包商在使用近60台盾构施工，不仅采用了土压平衡盾构，也采用了泥水平衡盾构，还有复合式盾构；除区间单圆盾构外，在上海地铁还采用了双圆盾构一次施工两条平行的区间隧道；盾构隧道地面环境除复杂的建构筑物外，也有在江下、湖下穿越的（上海穿越黄浦江、广州穿越珠江、南京穿越玄武湖）；盾构穿越地层除粘土、淤泥质软土、砂粘土外，还有砂层、砂砾层、卵石层、以及较高强度的岩石地层等。需要特别指出的是，广州地铁2号线越三区间研究采用具有土压平衡、气压平衡和局部气压平衡模式的新型复合式盾构成功修建了既有软土、又有坚硬岩石以及断裂破碎带的复杂地层的区间隧道，打破了长期被认为的盾构法应用的地质禁区，大大拓宽了盾构法的应用范围。

目前，我国地铁盾构法隧道管片环宽已从1.0m，普遍加大到1.2m，在广州地铁2号线率先采用了1.5m环宽的管片，是目前地铁区间隧道所用的最宽管片，有利于提高隧道结构的整体刚度，拼装接缝减少，安装效率提高，并节约成本。接缝防水大多采用遇水膨胀橡胶或三元乙丙橡胶弹性密封防水，使隧道建成后不渗不漏，达到A级防水标准。

采用激光导向或陀螺仪导向，并辅于人工测量技术等，以及运用盾构推进油缸分区操作和姿态控制与纠偏技术，管片排版选型和拼装技术等，可将隧道线形精度控制在30～50mm以内，管片错台高度控制在5～10mm内。

管片背后环形间隙注浆除采用日本常用的即时注浆和欧洲常用的惰性浆液同步注浆外，也已开发应用非惰性浆液的同步注浆技术，具有更好的早期稳定管片和控制地层沉降效果。在掘进控制、泥水与土压力和排碴管理、碴土改良、防刀盘结泥饼技术等方面也已作的很好。端头加固、联络通道施工、始发到达、安全换刀、信息化施工等方面都已掌握。在盾构的故障诊断及管用养修上已有很高技术，可以达到55%～67%的高机时利用率。

我国盾构施工中的地表隆沉一般可控制在+10～-20mm以内，可以在距既有建构筑物很近的距离下安全掘进隧道。广州地铁2号线越三区间隧道穿越既有14股铁路轨道，轨面沉降控制在5mm以内，轨道沉降差小于2mm。上海地铁2号线近距离下穿地铁1号线区间隧道、引水箱涵和地下室，地面沉降控制在3.5～8.5mm。我国盾构掘进速度平均一般为180～200m/月以上，广州地铁2号线越三区间最高月进尺405m，平均进度为236m/月。在相似地质的广州地铁三号线大汉区间，盾构施工进度平均已达334米/月，最高月进度达到562.5米，达到国际先进水平。

在城市地铁隧道盾构法得到快速发展的同时，我国采用盾构法修建越江隧道技术也得到了发展。上海采用直径11.2m的泥水盾构已建成穿越黄浦江的大连路隧道，平均进度超过200m/月。上海、广州地铁也成功采用土压平衡盾构修建地铁越江区间隧道。此外，也建成了或在建一些地层复杂、水头高度超过60m越江隧道，南京三江口、湖北忠县红花套、湖南城陵矶采用泥水盾构修建穿越长江输气隧道（直径3.3m），已建成2条，第三条即将建成；重庆正在采用直径6.5m的泥水盾构修建穿越长江的排污隧道，计划于今年建成。

2.2.2岩石掘进机应用技术开端良好，且在运用中不断创新

以西安-安康铁路秦岭隧道为标志，我国已掌握了岩石掘进机隧道的设计施工及掘进机的使用技术，不但在秦岭特长铁路隧道施工中得到成功的使用，而且在磨沟岭、桃花铺隧道长距离破碎带岩石中施工也发挥了它的优异的机械性能，在配件、配套国产化上迈出了第一步。秦岭隧道全长18.4km，采用2台直径8.8m的岩石掘进机相向施工，由铁道第一设计院设计，中铁隧道集团和中铁十八局集团施工。结合设计、施工和掘进机的管用养修等开展了6大课题24个子课题的研究和攻关，解决了极硬岩和不良地质的掘进、刀具布置及磨损与围岩特性的关系，高地应力圆形衬砌、掘进机的故障诊断与维修保养等一系列技术难题，隧道掘进最高月速度达到573m，平均达到300m以上。掘进机机时利用率平均达到58.31%的高水平。该工程技术成果获国家2003科学技术一等奖。在西安-合肥铁路，采用敞开式岩石掘进机成功完成施工磨沟岭隧道和桃花铺隧道，运用超前管棚支护、超前周边预注浆加固地层等辅助技术较好解决了不稳定破碎围岩的安全掘进施工难题，拓宽了敞开式掘进机的应用范围。同时实现了17英寸盘形滚刀和部分部件及部分后配套设备的国产化。

2.2.3 设备的设计制造有了新的进步

我国已完全能够自行设计制造手掘式盾构。而对现代盾构的设计制造则是从二十世纪八十年代末、九十年代初以后，通过与国外公司合作，设计制造了一定数量的盾构，包括上海、广州、北京等城市的重型机械厂或造船厂等，由国外公司设计，国内制造组装，在工程应用基本能够满足要求。通过中外合作，我国在设计制造的关键技术有所提高，已经掌握了结构件的设计及制造技术与工艺，已实现了部分部件的国产化，如盾构用于软土和软硬不均地层的刀盘、刀具已基本能够自行设计制造；盾构和掘进机的后配套设备、运输设备和高精度管片钢模具等已能自主设计制造，因此也降低了设备的采购和使用成本，也有利于促进掘进机和盾构技术的发展。

2.3 存在的主要问题

总体说来，经过多年来在掘进机和盾构技术上的应用研究，我国在盾构施工使用技术方面已达到了国际先进水平，在岩石掘进机施工使用技术方面已接近国际水平，有的盾构监控软件已具有自主知识产权，在盾构和掘进机的选型设计、维修、零部件、后配套设备的设计制造等已接近国际水平，但也还存在不少的问题,主要有以下几个方面：

（1）岩石掘进机和盾构的设计制造的关键核心技术尚未完全掌握，与国际先进水平尚有相当大的差距，目前国内使用的盾构和掘进机基本都是国外公司设计制造的，依赖国外的局面未得到改变；

（2）岩石掘进机的应用仍然较少，掘进机数量少、机型和应用方法单一；

（3）在盾构和岩石掘进机施工中仍然出现过一些问题，如盾构施工时隧道端头塌陷、沉降过大、有的甚至引起地面建筑物的损坏等；在岩石掘进机施工中出现围岩坍塌、掘进方向严重偏差等。我国盾构和掘进机技术的前景展望及发展建议

3.1发展前景广阔

21世纪是我国隧道及地下工程大发展的世纪，据有关专家预测，到2020年，我国将要完成近6000km的地下隧道建设，平均每年约300km。到2010年，国内各种地下工程建设约需岩石掘进机、盾构约180台（不包括微型机），年均需求量约为30台，可见市场需求巨大，发展前景广阔。

（1）城市地铁快速发展，对盾构需求最多。我国城市地铁正处在高速发展期，地铁和轨道交通规划总长度已超过3000km。目前已建成和在建的数量仅占规划数量的10%多，未来城市地铁建设仍将快速发展。除上海、北京、广州、南京、深圳、天津地铁将继续需要采用较大数量的盾构施工外，武汉、杭州、苏州、成都、沈阳等城市地铁也有采用盾构施工的需求。城市地铁仍将是今后对盾构需求最多的领域。

（2）越江隧道建设方兴未艾，对大直径和超大直径盾构的需求将有快速增长。除上海、广州地铁区间越江隧道外，上海计划在2010年采用盾构法建成20多条越江隧道，穿越黄埔江的中环隧道已开工，盾构直径14.87m；穿越长江的双向六车道公路崇明隧道，采用直径15.2m的盾构施工，计划于2004年底开工；武汉长江隧道为双向四车道，采用直径12m的盾构施工，计划于2004年下半年开工建设；南京穿越长江双向六车道公路隧道已通过预可研设计，目前正在前期准备；举世瞩目的南水北调中线工程，采用2条3.9km隧洞穿越黄河，计划采用直径9m的盾构施工。此外，拟建的浦东铁路越江段也计划采用盾构法施工；北京站至北京西站的地下直径线也在考虑盾构法施工；温州欧江道路隧道、哈尔滨松花江隧道也计划采用盾构施工，正在规划之中。

（3）城市各种地下管线隧道有待发展，对盾构的潜在需求大。有关专家预测，我国城市的给水、排水、电缆、电讯、热力、输气等隧道工程的长度将超过1000km，其对小型盾构、微型盾构或掘进机的需求量也相当大。

（4）长大、特长山岭隧道增加，对掘进机需求增加。在山岭隧道工程领域，铁路和水利水电工程都将出现越来越多的长大、特长隧道，对掘进机的需求也越来越大。85km长的辽宁大伙房输水隧洞，采用3台直径8m的掘进机施工，掘进机施工长度约60km，掘进机计划2004年下半年进场掘进。云南、青海、陕西、山西、新疆等拟建的水利水电隧洞总长超过200km，约需掘进机10台。规划修建的南水北调西线工程一期约有240km输水隧洞，也计划大部分采用掘进机施工。拟建中的锦屏二级水电站4条长16.6km、直径13m的输水隧洞，也有采用掘进机施工的方案设想。

3.2 几点建议

鉴于我国盾构和掘进机巨大的市场需求以及存在的问题，实现盾构和掘进机的国产化，全面提升工程应用技术水平已是必然的趋势。作者提出如下几点建议：

3.2.1加速盾构和掘进机的研发步伐，掌握设计制造等关键技术，形成具有自主知识产权的产品，推进我国掘进机的产业化

（1）组织力量协同攻关，尽早突破核心关键技术

现代的盾构和掘进机是高科技设备，其设计制造涉及机、电、液、气、控、测、计算、结构、材料、制造、自动化、信息化、管理科学等多学科领域，是复杂的系统工程，难度很大。必须有效组织整合国内的各有关学科领域的优势技术资源共同努力方能完成。在引进技术、合作制造的同时，应组织国内设计、施工、研发、制造等单位对掘进机的核心技术、综合集成技术等进行攻关，在国外现有技术基础上进行创新，形成具有自主知识产权的全套技术和掘进机产品。

（2）国家应加大力度扶持盾构和掘进机的研发

原国家经贸委将全断面岩石掘进机技术研究与开发列为“十五”重大攻关项目，国家科技部于2002年将直径6.3m盾构掘进机研发列入了“863”重大专项，并由中铁隧道集团、上海隧道公司分别牵头，联合国内有关单位正在进行研究攻关，已在河南和上海建立盾构研发基地和设计试验中心，前期计划研制两台样机，目前正在进展之中。由于盾构和掘进机的研制风险高，基地建设及样机研制资金投入大，回报难于预期。建议国家重点扶持，在政策上实行优惠，在资金上加大投入，以使尽快建立起盾构从研究、设计、制造、工业性试验和改造，以及集产、学、研、用等为一体的研发基地。同时也避免一哄而上，粗制滥造和重复建设，造成不必要的浪费。研发的思路必须正确，不搞象计划体制下那样的“大而全”或“小而全”。

（3）建立实验工程或示范工程

盾构和掘进机样机的现场工业性试验必不可少并且十分重要。由于样机可能存在缺陷，试验性施工可能出现一些问题，甚至实验失败的可能等，由研发承担单位找寻并通过有关业主来确定试验段工程的方法不太现实，难度很大。建议国家给予特别支持，在适当的地方分别划出若干典型的专门的国产盾构和掘进机的试验性工程。

（4）加强修理改造研究和配件及消耗材料的研发

如前所述，我国目前及今后使用的盾构和掘进机数量很大，而盾构和掘进机是对地质高敏感的非标设备，并且我国地域广大，地质类型多样，因此应加强对盾构和掘进机旧设备的修理和更新改造的技术研究，以尽可能延长设备的使用寿命，提高设备利用率；同时也应加强盾构和掘进机配件和消耗材料的国产化研发，以降低工程费用。

（5）盾构和掘进机类型的多样化

我国地质类型多样，各地区环境条件不同，隧道功能和断面各异，需要的盾构和掘进机有所不同，因此，盾构和掘进机的研发宜多样化。

3.2.2进一步创新发展设计与施工技术，全面提升盾构和掘进机的工程应用水平

由于我国掘进机和盾构技术的应用将迅速增加，应用范围不断加大，遇到的地质水文条件、周边环境条件会千变万化，并且对其应用的可靠性、安全性、经济性、以及效率的要求也会随之提高，因此建议在以下几个方面加强其工程应用技术的创新研究：

3.2.2.1在盾构法方面：

（1）进一步研究盾构与地质的适应性关系，以及地中障碍物的超前探测技术，开发盾构在复杂地质条件及穿越障碍物时的安全、高效掘进技术及配套技术；

（2）深入研究高水压下和长距离隧道盾构（包括超大断面盾构）掘进技术，尤其在防突水涌水、停机检修和换刀安全技术方面应有所突破；

（3）城市地铁车站多采用明挖法，拆迁量大，对地面干扰大，费用也不断增加，因此应研究采用异型盾构修建地铁车站或单圆盾构先行掘进然后扩挖的修建车站的成套技术；

（4）应研究完善盾构辅助工法的应用配套，尤其是始发、到达端头加固技术以及联络通道的安全施工技术；

（5）简易的盾构如插刀盾构、网格盾构等在我国仍然具有一定的适应性，并且其价格低，设计制造简单，适合中国国情，目前已完全具备自行设计制造能力。建议加强对简易盾构及施工配套设备的研究开发与工程应用，研究压缩混凝土衬砌与简易盾构的成套技术。

3.2.2.2岩石掘进机法方面：

（1）进一步研究掘进机法的适应性、可靠性和经济性等方面的综合对比研究，尤其要进一步研究完善掘进机在不良地质的安全掘进技术及配套与辅助技术，以为扩展掘进机的应用提供依据和技术支持；

（2）研究应用岩石掘进机与钻爆法结合的“混合法”施工成套技术；

（3）进一步研究完善适应掘进机施工的围岩分类（或岩石分级）和地质工作规范，尤其要完善创新掘进机施工中的配套的地质超前预报技术和手段。

3.2.3 规范市场，完善法规，有序发展

目前在我国掘进机法和盾构法隧道工程的招标、投标中，还在一定程度上存在不公正、不公平，地方保护和行业保护以及无序竞争等现象，在一定程度上影响着盾构和掘进机的国产化；建筑队伍“鱼龙混杂”、低价中标，缺乏统一的权威的规范、规程等也影响着我国盾构和掘进机工程应用技术水平的提高。因此建议：

（1）建立健全并严格执行相关的政策法规，努力做到招投标的公正、公平、科学、有序，营造有利于我国盾构和掘进机产业的形成与发展及工程应用技术水平提高的市场环境，尤其要避免无资质、无业绩和无技术的队伍进入盾构和掘进机市场，要改变不合理低价中标现象；

（2）要认真总结国内外盾构和掘进机应用的经验与教训，在此基础上，结合我国国情，尽快组织编制我国盾构和掘进机研发、设计制造、和施工生产的系统完善的技术法规，使规划、设计、研制、工程建设、施工等都有法可依，有章可循。

3.2.4加速人才培养，建立数量足够的、技术过硬的队伍

目前我国在盾构和掘进机研发人才特别是高素质的复合人才十分匮乏，建议尽快培养和引进，有关高校和研究机构设置相关课程和实验室，以尽快建立起数量充足、技术过硬的研发、生产、设计、施工队伍。

五、结束语

综上所述，我国的隧道盾构和掘进机技术历经四、五十年的“波折”，特别是经过最近十多年来的快速发展，取得了显著的成就，积累了比较丰富的技术和经验，已成为世界上应用数量最大、发展最快、今后需求最大的国家。但在掘进机和盾构设计制造及工程应用技术方面总体上与先进国家相比尚有相当的差距，需要我们广大科技工作者携手努力，不断创新，迎头追赶。

作者简介：

1、郭陕云，大学本科学历，现任中铁隧道集团有限公司董事长，中国土木工程学会隧道及地下工程分会理事长，教授级高级工程师。

2、万姜林，硕士研究生学历，中铁隧道集团有限公司副总工程师，中国土木工程学会隧道及地下工程分会秘书长，教授级高级工程师。

通讯地址：河南省洛阳市陵园东路3号院，邮编：471009

联系电话：0379-2632027，2632757（总工办），***（万姜林）

5.物探在隧道工程勘察中的应用 篇五

在堤防质量检测中,地球物理方法能够实现快速、无损的探测,但采用单一物探方法对堤防隐患的判别易形成多解,也很难对堤防质量做出准确分类.本文中应用探地雷达、高密度电法、地震勘探等综合物探方法对大源渡堤防质量进行检测,并以龙荫港以例,通过综合三种物探方法互相参照、相互验证,互为补充,查明了堤防隐患的`分布位置与埋深,为堤防质量检测提供一种新的工作方法.

作 者：石明 冯德山 戴前伟 SHI Ming FENG De-shan DAI Qian-wei 作者单位：石明,SHI Ming(昆明理工大学国土资源工程学院,昆明,650093;贵州省有色物化探总队,都匀,558004)

冯德山,戴前伟,FENG De-shan,DAI Qian-wei(中南大学信息物理工程学院,长沙,410083)

6.物探在隧道工程勘察中的应用 篇六

地球物理勘探是通过观测和研究各种地球物理场的变化来解决地质问题的一种勘察方法。在自然界, 不同的物理作用具有不同的物理场, 例如, 在重力作用的空间有重力场 (重力勘探) ;天然或人工建立的电 (磁) 力作用的空间有电 (磁) 场 (电法勘探和电磁法勘探) ;波动传播的空间有波场 (地震勘探) 等。而组成地壳的不同岩土介质往往在密度、弹性、电性、磁性、放射性以及导热性等方面存在差异, 这些差异将引起相应地球物理场的局部变化, 对于这种与地下岩土介质局部变化有关的地球物理场的变化, 称之为异常场。

工程物探就是针对具体工程项目通过专门的仪器观测这些地球物理场的分布和变化特征, 然后结合已知地质资料进行分析研究, 推断出地下岩土介质的性质和环境资源等状况, 从而达到解决地质问题的目标。

2、工程物探技术在岩土工程中的应用

2.1 工程物探技术在岩土工程检测中的应用

工程物探技术在岩土工程检测方面的主要作用是地基加固效果的质量检测、大坝的碾压密实度、路基的密实度、混凝土构件、基桩的质量检测和评价。常用的方法有瞬态面波法、地质雷达、弹性波速度测井等, 主要通过弹性波速度和电磁波速度与原位测试试验值以及密实度之间建立相关关系, 通过施工前后的检测结果进行对比分析。此外, 根据弹性波和电磁波在介质中传递的速度变化可以对大坝及建 (构) 筑物等混凝土构件的裂缝进行检测, 掌握裂缝状况和有关参数, 判断对在建构筑物的危害程度及研究相应的补强措施。另外还可以检测混凝土路面、沥青路面、垫层的厚度等。

桩基无损检测是工程物探技术在建设工程施工质量控制应用最为广泛的一种重要技术手段。主要的测桩方法分为动力试桩法和声波测桩法两种, 它是根据弹性波传递速度变化来判断混凝土质量、桩身缺陷及缺陷的位置、桩的施工长度和桩的形状等, 具有成本低、速度快, 适合大面积检测, 并且可以随机抽样, 而在国内外被广泛采用。

2.2 工程物探技术在岩土工程勘察中的应用

由于工程物探技术可以利用连续加密测点的资料从而获得连续的地质界面, 因此能有效地解决传统钻探手段以点带面划分地质界面方法常带来的漏判、划分不准确等缺点, 并且能有效地解决传统勘探手段难于解决的诸多岩土工程问题, 如地下不明物体、洞穴、滑动面、软弱结构面、断层、破碎带等在地下的分布特征、形态、埋藏深度、位置。相对传统的钻探方法, 工程物探技术的使用受场地、地形条件的限制较少, 具有节省时间、节省费用、勘探精度高等特点。合理地选择、运用工程物探技术与传统勘探手段相结合, 无疑是在激烈的勘察市场竞争中制胜的法宝之一。在岩土工程勘察工作中应用最为广泛、发展最快的是弹性波技术。由于它是利用介质传递弹性波的特点来揭示地下物体界面, 当地下物体的界面物性差异较大时, 弹性波就会从运动学和动力学两个方面表现出异常来;其次是电磁波技术和电法技术, 其主要代表是地质雷达勘探方法和高密度电法。

采用弹性波速度测井技术和场地常时微动测试可以获得建设工程抗震设计、建设场地和地基地震效应评价所需的岩土动力参数和设计地震动参数, 如动剪切模量、剪切波速、动泊松比、动弹性模量、卓越周期、结构自振周期等。它们是建筑场地的类别划分、地震作用和结构抗震验算的主要依据。

3、工程物探技术在岩土工程中的应用前景

物探技术具有经济、快速、效果好等特点, 尤其是对探测对象不造成损伤, 从而使其显示出强大的生命力。目前, 随着计算机技术的发展和各种反演方法的不断创新, 物探技术正朝着探测精度更高、探测范围更广、解释更准确的方向发展, 表现出前所未有的广阔发展前景, 被广泛应用于工程、环境、灾害地质调查等领域, 越来越受到人们的关注。相信在不久的将来, 物探技术必将在工程地质领域发挥更重要的、不可替代的作用。下面就近年来发展起来的几种物探方法做一个简要分析。

3.1 地震波层析成像 (CT) 技术

3.1.1 原理

CT技术是利用来自不同方向的地震波 (通常是人工激发的地震波) 走时来探测对象内部速度结构的成像技术。在不同的地质条件下采用恰当的激发和接收点的排列接收地震波, 利用波动走时反演地质体各个单元的弹性波速, 从而得到被探测地质体的波速分布图像, 这就是CT技术的基本原理。

3.1.2 发展和应用

CT技术是近年来发展起来的一种重要地球物理方法。该技术大约在上世纪八十年代中期起步, 最初在石油勘探中开发应用, 并获得较好的地质效果。随后, 随着计算机技术的进步, 该技术逐渐被应用到地质工程领域, 取得了显著的效果。

由此可见, 该技术与常规的剪切波速测试相比较, 具有较高的分辨率, 能有效地确定岩溶和岩体破碎带, 更有利于全面细致的对岩体进行稳定性评价, 圈出地质异常体的空间位置, 从而为岩体分区及波速成像开拓了新的途径。另外, 地震波层析成像技术在研究复杂岩体结构、岩体力学性状与分区及岩体力学参数获取等方面是有效的, 值得在其他类似工程项目中推广应用。

3.1.3 前景

由于CT所用仪器为浅层地震仪, 因此它涵盖了浅层地震仪在这方面的所有优点, 只要地质钻探能达到的场地, CT均可进行有效的剖面测试而不受风化层和地表障碍物的影响。CT探测深度主要受电缆线长度和井深的约束, 只要有足够的电缆线和井深, CT剖面就有足够的深度。CT成图效果好、直观, 与工程地质参数关系密切, 可为工程设计提供直接依据。所以, CT技术在工程地质中是一项值得大力推广应用的新方法新技术。

3.2 隧道地震勘探 (TSP) 方法

3.2.1 原理

TSP测量系统是一个优化的由硬件和软件组成的测量系统, 它利用高灵敏度的地震检波接收器, 广泛收集由布置在隧道单侧壁上多个地震激发点产生的地震波, 及其在围岩传播中遇到不同反射界面时的反射波, 通过分析反射界面所在的位置经过数据处理和解译, 结合具体的地质情况, 预测影响施工的断层、岩石破碎带。该系统是专门为隧道和地下工程超前地质预报而设计的, 主要用于预报隧道掌子面前方、上方和下方不良地质的性质、位置和规模, 最大探测距离为掌子面前方300~500m, 最高分辨率为≥1m的地质体。目前世界上主要运用TSP202和TSP203系统, 我国都有引进, 并且发展和应用势头良好。

3.2.2 应用和发展

TSP探测在我国的工程应用, 在最近几年才发展起来, 应用方面有铁路、公路隧道工程也有水电系统各类长短隧洞工程, 甚至还扩展到煤矿井下断层的探测, 成果可喜。目前主要应用在探测工作面前方存在的断层、特殊软岩、煤系地层中的煤层、富水砂岩层和煤系地层与其它地层的界线;探测工作面前方存在的溶洞、暗河和岩溶陷落柱;还能探测岩浆岩岩体、岩脉等特殊地质体;查明前述不良工程地质体的位置和规模, 概略地判断不良地质体的围岩级别等。曾在渝怀铁路线圆梁山隧道、大支坪隧道横洞掌子面等众多工程中有着成功的应用。随着TSP系统的不断完善和解译技术的不断进步, 该技术必将在我国的隧道建设中发挥越来越重要的作用。

3.2.3 前景

该方法与其它超前地质预报的设备相比, 最大优点是:探测距离远, 分辨率高, 抗干扰能力强, 影响施工很少。TSP超前地质探测作为一种新型的工程地球物理探测方法, 采用深度偏移成像方法, 提高了解释精度和预报的准确性。因此, 该方法具有很好的应用前景。

但是TSP在实际工作中也存在较多问题, 最主要的问题就是不良地质条件的判断缺乏明确的指标, 更多依赖于经验, 特别是地质专家的经验。其次, 对于与隧道走向近乎平行的断裂带、饱水带, 以及几何形状为圆柱体或圆锥体的溶洞等等, 尚无法探测识别, 这也将是下一步的研究工作重点。另外, TSP探测所能解决的问题, 与施工单位直接需要解决的问题 (围岩级别和塌方可能性评价) 有一定的差距。为了解决这个问题, 技术人员还要补充学习一些地质力学知识, 最好辅以跟踪地质工作。要提高超前地质预报的精度, 除了提高解译水平外, 最好是应用两种或两种以上的长期预报方法进行相互印证, 从而尽量使多解变为单解。

3.3 地质雷达

3.3.1 原理

探地雷达是利用超高频 (106~109 Hz) 脉冲电磁波探测地下介质分布的一种地球物理勘探方法。探地雷达探测时, 通过发射天线向地下定向发射脉冲电磁波, 脉冲电磁波能量就向地下 (或其它方向) 定向辐射。当脉冲电磁波传播过程中遇到有电性差异的界面或目标体 (介电常数和电导率不同) , 就会发生反射和散射现象。通过对接收的反射波进行校正、叠加、滤波和偏移等处理, 可以确定介质中电磁波传播速度, 再结合电磁波双程走时时间来确定界面或目标体的位置, 分析接收的反射波形态、幅度、变化特征等并结合相应的地球物理解释模型来判定界面或目标体性质。

3.3.2 发展和应用

探地雷达这一概念是在1910年德国一项专利中首先被正式提出, 最初是在矿井中试验和应用。上世纪七十年代, 我国开始引进和研究, 并逐渐应用到工程中。到上世纪九十年代, 由于其高效快捷、高分辨率等特征, 在我国浅层与超浅层地质调查及工程中得到了广泛应用。利用探地雷达对堤坝滑动面进行探测、水库滑坡体覆盖层与破碎带的分界面探测、水库溶洞探测等方面, 都有很多成功的实例。另外在工程地质其它领域也有广泛应用, 如探测覆盖层厚度、松软层厚度及分布、基岩风化层界面及分布、基岩节理和断裂带、地下水分布等, 探查地下溶洞、空洞、塌陷区、地下排污巷道、管道及地下管线等。

该技术在工程质量检测中也有广泛应用, 主要检测衬砌厚度、破损、裂隙、空洞、渗漏带、回填欠密实区、围岩扰动等, 检测精度可达厘米级。检测公路及城市道路路面、跑道、挡墙等各层厚度和破损情况, 挡墙、桥梁、混凝土构件等中的空洞、裂隙及钢筋分布等。运用该技术检测公路隧道、引水涵洞衬砌质量及混凝土结构中钢筋铺设质量等, 已取得了显著的效果。

3.3.3 前景

虽然地质雷达技术有着较为广阔的应用前景, 但也存在一些局限性, 主要体现在两个方面。一是探测深度方面, 由于地质雷达发射的电磁波频率越高, 电磁波在地下介质中衰减越厉害, 探测距离越小, 同时分辨率越低。因此在不增加地质雷达体积和重量的情况下, 如何提高其发射功率和分辨率还有待于研究。二是地质雷达受地面金属体、电线等干扰较大, 因此如何避免或较好地压制这些干扰, 较为真实地反映地下情况, 也是一个值得研究的课题。

地质雷达技术作为一种物探手段, 同样存在多解性和目标体方向不确定性的缺陷。因此, 要把地下介质的电性转化为地质情况, 必须把地质、钻探、探地雷达这三个方面资料有机地结合起来, 建立测区的地质—地球物理模型, 才能获得正确的地下地质模式。

4、结语

工程物探从学科上讲是一个独立的学科, 但又是一种为岩土工程服务的综合应用技术。岩土工程需要工程物探方法解决的岩土工程问题归纳有以下几个方面:

(1) 界面问题:主要有岩土体的界面划分, 地质构造和软弱结构面的判定, 以及不良地质体的地质界面等。

(2) 形态问题:主要有不明地下物体、空洞, 以及界面的分布形态、埋藏位置和埋藏深度等。

(3) 参数问题:岩土工程勘察、设计所需的各种参数, 如动力参数、卓越周期、结构自振周期、剪切波速等。

(4) 施工质量检测:地基加固效果的对比、桩基检测、其它工程质量方面检测。

由于各种物探方法的应用都依据一定的物理前提, 且地质、地球物理条件和边界特征对测试成果具有较大的影响, 使得这些方法技术存在着一定的条件性和局限性, 加之大中型重点工程大多具有比较复杂的地质和工程问题, 所以采用单一的物探方法一般难以查明或解决有关地质和工程问题, 此时应根据被探测的目的层或目的物的埋深、规模及其与周边介质的物性差异, 合理地选择一种或几种有效的工程物探方法, 以提高物探成果的地质解释精度和成果分析质量;另外, 正式开展工程物探工作之前, 应认真做好前期试验工作, 认真做好对比研究, 选择最佳的采集方案和最佳的采集装置, 这是保证勘探成果质量的前提条件;同时, 工程物探成果应该通过与钻探、原位测试、试验成果进行对比、验证, 并建立相对应的经验关系, 从而建立起一系列定量分析、判断标准, 使工程物探技术和成果更好地应用于岩土工程。

摘要：本文简要论述了工程物探技术在解决一些岩土工程问题中的作用, 并结合现阶段几种物探技术的发展情况, 对CT技术、TSP法及地质雷达等在工程地质中的应用和发展情况进行了分析。

关键词：工程物探技术,岩土工程,地震波CT技术,TSP法,地质雷达

参考文献

[1]王振东.浅层地质勘探应用技术.地质出版社.1994年

[2]陈新球, 彭绪洲.特殊条件下的物探检测及其应用效果[J].地球物理学进展.2004, 19 (4)

[3]杨玉春, 刘康和.试析综合物探的意义和作用[J].西部探矿工程.2005, 17 (11)

[4]刘云祯.工程物探综述.中国建筑学会工程勘察分会第六届学术交流会论文选集.地质出版社.2000年

7.物探在隧道工程勘察中的应用 篇七

关键词：工程物探；地质灾害；勘查；应用

各类的地质灾害主要是指在自然或是人为因素的条件下形成，对人们生命财产造成严重损失的地质现象。地质灾害在一定程度上影响着我们生存环境。在近些年来，因为大自然不断破坏，使得各种各样的地质灾害频繁发生，比如：泥石流、滑坡、崩塌等。在到了夏季的时候，暴雨的频繁发生，滑坡和泥石流的灾害更是容易引发。其灾害的出现将造成不同程度的水土流失、房屋倒塌、人员伤亡等，因此，加强对地质灾害的勘查就显得十分重要了，下面就对工程物探在其勘查中的应用进行分析。

一、工程物探在地质灾害勘查中的重要性

随着我国资源开采快速发展，其对于地质探测要求也是越来越高。根据行业多年发展经验，需要能够更好完成在地质探测方面控制，从而更好的了解地下地质构造，充分发挥相关工作上面性能，最后通过较好的探测方式，达到数据上面合理控制，最终更好进行各种资源开采工作。在当前采用的探测方法中，越来越向着更高水平的方向发展，而且在尤其是高密度电法，地震检测方法等等都是比较先进的，而且在探测的准确性方面也是比较高。通过有效探测模式，最终更好保证在资源开采时候的质量，同时可以更好保证在施工时候安全。当采用合适探测方法，最终可以更加有效的提升在灾害方面能力控制，使得在进行操作时候，心里更加的安全和有底气，这样也是最终要追求的一个结果。面对日益复杂探求模式，其在准确性方面要求更加的严格和更加的高，是需要能够在结果的准确性和有效性方面进行合理控制的，也是非常关键。因此在探求时候一定要讲究方法，最终能够达到更好效果。

二、工程物探在地质灾害勘查中的应用原则

1.信息的集中处理。通常在地质灾害的勘查中，比较多的是对进行信息的完成和核对。对于信息的获取是比较的方便的，但是在相关的数据分析方面还是比较的困难，是需要在对相关的数据进行核心化的统计，最终可以更好的保证数据的控制有效性，最终可以充分的利用数据，进而达到更好的效果。一般而言，其检测数据是比较多的，这样的多层次数据在进行地质状况分析时候可以更好的准确和有效。

2.工程物探的灵活处理。在采用物探的方法进行探取时候，要能够对实际的扎状况进行有效的分析，这样的探求的方法是比较的有效的，而且在相关的数据的分析的状态也是比较的口感的，是采用的比较多的一种探测的方法。一般的，在进行探测时候，准确性是比较关键和重要的，往往会关系到实际的探测的效果。良好的探测方法在加上灵活的处理，最终使得检测达到更好的效果。

3.工作开展已知信息的推导。在进行地质探查的时候，往往是一个比较系统的过程，这样的过程往往是需要能够在一个良好的状态下来进行完成的。因此在对相关的地质状况分析时候，要能够进行充分的准备，进而更好完成对相关资料的了解，这样在对数据进行分析时候就会更加的顺畅，而且在相关的探求的方面也会更好更有效。

三、工程物探在地质灾害勘查中的应用分析

通常的物探法在进行使用的时候，往往对于内部矿产的状况是比较清楚的。这样的一种情况，可以更好的对于地下状态进行了解。例如当发现地质问题的时候，可以更快的采取有效措施，最终在危险发生之前就采取一定的措施，最终达到更好的效果。在进行物探的时候，是需要能够采用高新的技术，在相关的物质的探求方面进行控制，最后使得探求的情况是符合实际的情况的，这样的模式也是比较合理的。

1.瞬变电磁法。在使用瞬变电磁法进行探求时候，要能够充分的了解其具体的探测原理，这样就可以更好的进行施工的掌握和控制。通常，电磁感应在其在探测时候收到的影响是比较小的。这样的话在进行地质探测时候，就能够更好把握在准确性上面控制，最终使得电磁感应的电磁控制能够更加可靠。对于电磁波的频率的控制，也是比较的关键，其往往关系到实际的地质放应状态，是需要慎重考虑的。

2.高密度电法。在当前的地质的状况探测中，使用比较多还是高密度电法，这种方法通常是采用电流的流动形式来完成地质探测工作。在进行相关电压核对时候，采用合适的分析模式，最终达到更好探测效果。在进行电阻分析时候，要充分发挥一定的电阻分布模式控制，能够较好完成资料上面的检测，最终使得进行下个分析可以更加准确和合理。在高密度电法相关分析也是对于底层状况的分析，最终可以较好达到质量和效果上面控制，通过对资料分析，最终达到更好效果。

3.放射性勘探方法。地质的状态往往是比较复杂的，因此放射性的控制方式是比较的应用。对于放射性而言，其在穿透的能力方面是比较强的，这样的一定情况就是需要能够更好的把握好监控区域的放射性物质，不要使得检测使用的放射性物质与实际的放射性物质是相同，这样就会不利于检测的效果的发挥。例如在使用亚元素进行检测时候，要能够对实际检测区域的亚元素的情况进行合理统计，最终在一个比较合适的方位内进行检测，这样的话，对于结果的准确性也是更好保证。在对裂缝进行的检测的工程中，放射性探测方法也是比较有效。

4.地震勘探方法。采用地震勘探方法是比较高效的，而且在相关质量效果控制也是比较有用的。由于地震波在进行传输时候能够较好的达到，因此在完成相关控制方面是比较关键的，而且其在相关的造价方面也是比较好的，是一种比较好的探求的方式。

结束语：综上所述，工程物探在地质灾害的勘查中的应用对于减少地质灾害的应用是非常明显的。其工程物探在应用过程中依据把握的原则进行应用，从而进行有效开展，保证矿产资源开采作业的正常进行。

参考文献

[1]孙磊.工程物探在地质灾害勘查中的应用分析[J].商品与质量·建筑与发展，2014（11）.

[2]李晓慧，王静，黄飞.试析工程物探在地质灾害勘查中的应用[J].城市建设理论研究，2014（13）.

[3]胡樂园，王永明，罗林涛.工程物探在岩溶地质灾害勘查中的有效应用[J].地球，2015（12）.

8.物探在隧道工程勘察中的应用 篇八

航空物探技术在1∶25万区域地质调查中的应用

介绍了国内外物探技术在区域地质调查中的应用现状,航空物探技术在1∶25万北京市幅区域地质调查中的应用,认为航空物探方法在火山岩、侵入岩和变质岩的岩性填图,以及划分断裂构造和圈定火山机构等方面具有重要作用,特别是在挖掘地下隐伏信息方面的`作用尤为明显,能提高区域地质调查的高科技含量与效率.

作 者：范正国 方迎尧 王懋基 乔春贵 宋正范 FAN Zheng-guo FANG Ying-yao WANG Mao-ji QIAO Chun-gui SONG Zheng-fan 作者单位：中国国土资源航空物探遥感中心,北京,100083刊 名：物探与化探 ISTIC PKU英文刊名：GEOPHYSICAL AND GEOCHEMICAL EXPLORATION年，卷(期)：31(6)分类号：P631关键词：航空物探 1∶25万地质填图 航磁 航空伽马能谱

9.物探在隧道工程勘察中的应用 篇九

水电工程施工质量物探检测方法应用效果综述

本文是<水电工程施工质量物探检测方法简介>(第1期发表)的续篇,主要是通过工程物探检测方法应用的典型实例,来阐述其应用效果.

作 者：张建清 陈敏 陆二男 周习军 刘润泽 刘鸿兴 凌巍 作者单位：长江设计院长江工程物探检测公司,武汉,430010刊 名：水利技术监督英文刊名：TECHNICAL SUPERVISION IN WATER RESOURCES年，卷(期)：200917(2)分类号：P631关键词：水电工程 质量评价 无损检测 应用效果

10.物探在隧道工程勘察中的应用 篇十

【关键词】地质 物探 地基处理

地质勘探时通过各种手段与方法对地质进行勘查、探测的活动，在经济社会不断发展的今天，将科学技术与勘探技术完美结合是实现地质勘探现代化的重要举措，下面结合相关项目实际情况，分析网络并行直流点法和瞬变电磁法在工程建设中的应用。

一、项目概况

和平村棚户区改造建设工程位于淮南市八公山区，西面为八公山风景区，东侧为新庄孜煤礦，和平村项目位于淮南市八公山区，小区规划总用地面积约38.6公顷。淮南市八公山区为岩溶灾害高发区域，经地质灾害危险性评估和分析，规划区有岩溶塌陷、膨胀土变形二种地质灾害。整个小区划分为地质灾害危险性大区和中等区，建设用地适宜性为事宜性差和基本适宜。

为确保工程建设安全，在工程设计前，对该评估区进行详细的工程地质勘查，进一步查明建筑物下岩溶的发育情况，以便采取合适的防治措施。根据规划情况，初步确定探查区域为规划布置的高层区域，主要探查内容如下：采用高密度电阻率法和瞬变电磁法探查该区岩溶发育情况，由于本区住户密集，对于不适宜采用高密度电阻率法的区域重点选用瞬变电磁方法；探查地表以下深度为50m以上的岩溶发育情况。

二、选择物探方法的探测原理

1、网络并行直流电法探测原理

电法探测拟采用网络并行电法进行探测。探测使用的仪器为并行网络电法仪，该仪器的最大优势在于任一电极供电，可在其余所有电极同时进行电位测量，可清楚地反映探测区域的自然电位、一次供电场电位的变化情况，采集数据效率比传统的高密度电法仪又大大提高，是电法勘探技术的又一次飞跃，是国内率先使用的方法。

2、瞬变电磁探测原理

瞬变电磁法属时间域电磁感应方法。其探测原理是：在发送回线上供一个电流脉冲方波，在方波后沿下降的瞬间，产生一个向回线法线方向传播的一次磁场，在一次磁场的激励下，地质体将产生涡流，其大小取决于地质体的导电程度，在一次场消失后，该涡流不会立即消失，它将有一个过渡（衰减）过程。该过渡过程又产生一个衰减的二次磁场向地下传播，由接收回线接收二次磁场，该二次磁场的变化将反映地质体的电性分布情况。如按不同的延迟时间测量二次感生电动势V（t），就得到了二次磁场随时间衰减的特性曲线。如果没有良导体存在时，将观测到快速衰减的过渡过程；当存在良导体时，由于电源切断的一瞬间，在导体内部将产生涡流以维持一次场的切断，所观测到的过渡过程衰变速度将变慢，从而发现导体的存在。

三、探测技术应用

1、两种物探方法的应用

（1）电法勘探

根据地壳中各类岩石或矿体的电磁学性质和电化学特性的差异，通过对人工或天然电场、电磁场或电化学场的空间分布规律和时间特性的观测和研究，寻找不同类型有用矿床和查明地质构造及解决地质问题的地球物理勘探方法。

主要的应用范围：广泛应用于提防隐患探测；用于水文、工程、环境的地质勘探及高分辨率电阻法工程地质勘探；用于煤矿采空区、人防工程及卡萨特地区溶洞等勘探；用于金属和非金属矿产资源的勘探和地热勘探。

（2）瞬变电磁法

瞬变电磁法也称时间域电磁法，简称TEM，它是利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场间歇期间，利用线圈或接地电极观测二次涡流场的方法。简单地说，瞬变电磁法的基本原理就是电磁感应定律。

瞬变电磁法探测具有如下优点：由于施工效率高，纯二次场观测以及对低阻体敏感；无地形影响；异常响应强，形态简单，分辨能力强；剖面测量和测深工作同时完成，提供更多有用信息；不受高阻层的屏蔽影响，能穿透高阻层，并采用空间多次覆盖技术，提高信噪比和观测精度；剖面测量和测深工作同时完成，提供更多有用信息，减少多解性。

2、探测方案设计

根据现场情况，共设计10条电法测线，横测线（东西方向）编号为Res-Y1～Res-Y4，纵测线（南北方向上）编号为Res-X1～Res-X6，电法点距5.5m；全区电法测线共10条，测线总长为2955.5m，测点总数为576个点

瞬变电磁测线布置11条测线，其中纵测线5条，编号为TEM-X1～TEM-X5，横测线6条，编号为TEMY1～TEMY6。测线总长为3104m，测点总数为307个点。

3、数据处理与解释

由于网络并行电法数据采集方式和常规电法数据有一定区别，因此在数据处理技术与处理流程上有独特的特点。本次数据的预处理在本物探中心和东华测试有限公司联合编制“网络并行电法解析系统”处理平台上进行。数据处理的重点为三维电阻率反演，直接利用地面不规则测线的空间坐标建立三维反演模型，选用EarthImager 3D软件平台，可获得测区范围内三维电阻率数据体，成果图选用了surf8.0和AtuoCAD软件进行辅助成图。处理步骤为：数据解编——突变电位、电流剔除——AGI格式导出——三维建模——3D电阻率反演——结果成图。

瞬变电磁数据处理在MSD平台上进行，处理流程为：数据转换-数据点平滑-测点坐标校正-晚期视电阻率计算-时深转换-剖面成图。

4、数据分析解释

从地质条件上分析地下溶蚀地质条件的存在使得灰岩地层的电性发生明显变化，电性的变化不仅与溶洞的溶蚀程度及范围有关同时也受溶洞充填物影响。即灰岩溶洞在充水或充泥条件时阻值较低，而充填物较少或溶洞空腔则为高阻反映，在雨季表现低阴，在枯水期又表现出高阻。由于溶洞、风化程度的差异使得灰岩具有很强的结构不均性一，因此在介质弹性上具有很强的波阻抗差异，并且表现出低频，衰减变慢等特征。基于上述所分析的溶蚀区地球物理条件，以此为解释原则结合本工程地质条件对本次岩溶探查结果进行初步分析解释。

本次综合物探勘查根据电法、瞬变电磁法电阻率在平面和剖面上分布的均一程度将探查区划分为1区、2区和3区共三个区，在平面位置上1区位于探查区西南，2区位于泄洪沟两侧，3区位于探查区东北，在电阻率分布上1区和3区均一性差，2区均一程度相对较好。三个分带区同本区的地质层位基本对应，由于不同年代灰岩差异风化等因素使得1区和3区溶蚀程度较高，基岩界面处溶沟、石芽等溶蚀地貌发育，2区溶蚀程度相对低，灰岩完整性相对较好。通过物探勘察，查出了部分异常情况，基本探明地下岩溶分布，为降低受测区建筑物及其他设施的影响，对本次物探异常点加强岩土工程勘察验证，进一步探明异常区的具体工程地质特征，以便采取更加得当的地基处理措施。

四、结束语：

实践表明，在工程地质勘察中，尤其是在地质灾害易发区域进行工程建设时，单纯利用一种勘探手段，往往不能取得良好的勘查效果，而多种勘探手段有机的综合使用，往往可取得事半功倍的效果。淮南市属于岩溶多发区，利用工程物探手段，提前探明规划区地质条件，尤其是断层以及岩溶分布情况，对下步工程钻探具有较强的指导意义，避免了工作的盲目性。

参考文献

[1]岩土工程勘察规范 GB50021-2001

[2]浅层地震勘查技术规范 DZ/0107-1997

[3]电阻率测深法技术规程 DZ/T0072-93

11.物探检测技术在公路工程中的应用 篇十一

关键词：公路工程,物探,检测

随着世界一体化科学技术的发展, 我们正面临着市场经济和科技市场的各种挑战, 要在技术经济改革开放的新形势下求生存, 求发展, 最大限度地解放和发展生产力并提高生产水平, 关键在于坚信科学技术是第一生产力, 地球物理勘查市场的激烈竞争, 强烈反映着科技水平的竞争。地球物理勘查的技术性很强, 离开了基础科学和新兴技术的有机应用就谈不上发展, 所以必须依靠科技进步和新兴技术方法的开发或引进, 使其直接服务于生产, 为工程勘察提供重要的探测信息, 创造出较好的经济效益和社会效益。

1 公路物探的一些常用检测方法

1.1 地质雷达法

地质雷达的检测原理是利用高频电磁波以宽频带短脉冲的形式, 在地面通过发射天线 (T) 将信号传入地下, 经地层界面或目的体反射后返回地面, 再由接收天线 (R) 接收其电磁波反射信号, 通过对电磁反射信号的时频特征和振幅特征进行分析, 便能了解到地下地层或目的体的特征信息。当电磁波在地下介质中的传播速度已知时 (可根据经验、通过对具体介质标定或与已知资料的对比来确定) , 就可将测到的电磁波反射信号的时间值, 换算成反射体的深度值。其换算公式为:

式中:t—电磁波反射信号的双程放行时间;

z—探测目的体的埋深;

x—天线距;

v—电磁波在介质中的传播速度。

当x相对于z较小时, 有t=2z/v, z=tv/2。

地质雷达检测仪器主要由控制单元、发射天线、接收天线及微机四部分组成, 发射与接收信号均由光缆传输。其主要技术参数如下:

a.系统特性:155d B;

b.可程序时窗:32~2048ns;

c.可程序采样间隔:800~8000Ps;

d.可程序叠加范围:1~2048次。

1.2 瑞雷面波法

瑞雷面波是沿地面表层 (一定深度) 传播的表面振动波, 瑞雷面波具有频散特性, 即不同频率 (f) 的瑞雷面波具有不同的穿透深度 (h) , 其穿透深度约为1个波长 (λ) 。瞬态面波检测:用重锤在地面 (垫铁板) 激振, 便会产生以振源为中心, 具有丰富频率成份并沿地表一定深度向四周传播的瑞雷面波, 通过在地面离振源一定距离 (偏移距) 埋设一组等间距的检波器, 经电缆与面波仪连接接收瑞雷面波, 并用面波处理专用软件对其进行处理分析, 从而可求得测试计算 (段) 点处每一频率 (fi) 对应的平均瑞雷面波速度 (Vpi) 及其对应的探测深度 (hi) 。经验表明, 一定频率 (fi) 瑞雷面波的有效探测深度 (hi) 为其半波长 (λi/2) , 即hi=VRi/ (2fi) 。激振频率越高, 其探测深度越浅;激振频率越低, 其探测深度越深。根据以上计算结果及半波长计算探测深度原则, 可绘制打印瑞雷面波速度 (VR) 与其对应探测深度 (H) 的VR-H曲线。瑞雷面波波速 (VR) 反映了其对应探测深度土层介质的物理性质, 通过对探测岩土介质进行一系列点的检测计算, 可绘制成VR-H剖面曲线, 根据VR层速度的相近性及VR-H剖面曲线拐点的连续性, 可对其进行速度分层, 结合已有的地质资料或综合其它检测方法可对其作出地质解释。

1.3 静力触探法

静力触探是用探杆将单桥应变式探头压入土层中, 在压入过程中探头所受压力随土层阻力的变化而相应变化, 土层越硬阻力越大, 反之越软阻力越小。通过探头内的阻力传感器, 将土层的阻力转换为传感器的应变量, 然后由静态电阻应变仪测量出来, 并由人工以一定的压入深度间距对应变量进行登录。然后将应变量换算为土层的比贯入阻力值Ps (Ps=kζ, k为探头的率定系数, ζ为应变量) , 据此可作出土的比贯入阻力 (Ps) 随深度 (h) 的变化曲线图, 依据Ps-h曲线的变化特征及Ps值的大小, 可对其进行土层阻力分层, 结合地质资料及实地土层结构, 可对阻力分层作出地质解释。

2 物探在公路勘察中的作用

物探在公路工程勘察中的应用, 可从公路工程的特殊性和物探的优势体现出来。公路工程是带状工程, 逢山开道, 遇水架桥, 地形复杂, 交通不便;地层岩性多变, 地质构造复杂, 地质病害及不良地质问题多;工程建设要求勘察的水平要高, 质量要好, 工程要短, 费用要低。从公路工程的特点不难看出, 要准确查明公路沿线的地层岩性、地质构造、水文地质、地质病害的分布、类型、危害等工程地质条件以及勘测人工构造物基础地层岩土的物理力学参数, 单一运用常规的工程地质勘察方法是十分困难的, 如工程地质调绘, 虽工期短, 方法简便, 但提供的资料远不能满足设计的要求;钻探, 试验 (包括原位测试, 室内试验) , 虽比较直观, 且能提供满足设计需要的资料, 但因受地形、交通、工期、费用等条件限制, 工作量很难做够, 勘察深度难予保证。

物探具有设备轻便、勘察速度快、投入人力财力小, 且能连续勘测建筑场地面和线的工程地质情况的优势。工程物探的这些优势, 正好弥补了公路工程常规的勘察方法之不足。如果将工程物探与常规的工程地质勘察手段相结合, 就可提高公路工程勘察水平, 确保勘察质量, 缩短勘察周期, 降低勘察成本, 满足工程建设对勘察的高水平、高质量、高效率的要求, 适应公路基本建设发展形势的需要。

3 物探在公路工程勘察中的应用效果

近年来, 工程物探, 尤其浅层多波勘探技术广泛应用于公路工程的路基、桥梁、隧道、互通立交, 特殊地质病害等工程地质勘察和工程施工监理中的质量检测。在应用中通过与钻探、原位测试资料对比表明, 合理运用浅层多波勘察技术, 能够比较有效地查明第四纪地层划分, 地震结构, 各地震岩土物理力学指标;构造破碎带, 基岩风化带;评价可液化土, 为桥梁抗震设计提供有关参数, 地下天然洞穴和人工洞穴 (如岩溶地区的溶洞, 矿山地区的采空区等) ;滑坡周界、滑体厚度, 滑面形态及滑坡上下盘, 滑动带土石的物理力学指标。在检测中能够有效地对路面厚度、强度和桥梁桩基进行无损检测。

4 公路勘察中应用物探的技术

4.1 物探技术, 尤其是浅层多波勘探技术, 是属科技含量较高的先进的勘察技术, 有较强的理论性和实用性, 具有推广、应用价值。特别针对公路工程的特点, 对于地下洞穴、水域、交通不便、地形复杂地区的工程勘察, 更具有极大的优势。

4.2 根据公路工程基本建设程序和勘察设计阶段及其各阶段工作的深度要求, 一般情况下, 公路工程可行性研究阶段的工程地质勘察, 应以地表调查、航测遥感、物探等手段为主;初步设计阶段的工程地质勘察, 应地表调绘、物探、钻探、试验等综合手段并重;施工图设计阶段的工程地质勘察, 应以钻探、试验等手段为主。

4.3 物探必须与常规的工程地质勘察手段相结合。物探一方面具有仪器设备轻便, 工作短、投入人力财力较少的优越性。物探与钻探的有机配合, 既可提高钻探的目的性、针对性和有效性, 又可保证以合理的钻探工作量, 合理的工期, 合理的人、财、物的投入, 获取满意的勘察效果。