《工程物探讲稿-李学军》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工程物探讲稿-李学军（140页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、工程物探与应用,李学军 教授级高级工程师 山东正元地理信息工程有限责任公司,主要内容,1 概述工程物探发展、应用范围与工作要求 2 实际应用应用一些案例 说明应用效果 3 结语发展应用展望侧重应用实践，而非理论性交流。,一、概述,发展情况 应用范围 应用前提 方法分类 特点与方向 有关技术标准,1-1工程物探的发展,1954年10月北京东郊定福庄原燃料工业部水电总局勘测总队地质大队就成立了第一支物探队，并于年底在官厅水库坝区开展了用磁法探测断层的试验。1955年夏天，在北京西郊石景山模式口水电站用电测深法探测覆盖层厚度，拉开了水电系统开展工程物探工作的序幕。 1958年前后，各大区和流域委院勘
2、测设计院也都相继成立了物探队(组)，铁道、城市工民建、公路交通等许多行业也陆续成立相应的工程物探机构、开展相应业务。 半个多世纪来，工程物探专业为我国水利电力、铁路、交通、工业民用建筑、军工等领域的各类工程的前期勘察、参数测试、质量检测等方面做出了很大的贡献。,中国水利电力物探科技信息网编著： 工程物探手册，中国水利水电出版社，2011年3月出版,1-2工程物探的应用范围,工程物探已从以勘探为主的方法技术，发展为以勘探应用为主的工程地球物理勘探、以检测应用为主的工程地球物理检测和以监测为主的工程地球物理监测等相互交叉又各具特点的三方面应用内容： 工程地球物理勘探 工程地球物理检测 工程地球物理
3、监测,水文地质、环境地质也是重点应用领域，如地质灾害勘察滑坡、崩塌、泥石流以及地面变形（沉降、液化）和海水入侵是目前我国的主要城市地质灾害，经过实际应用研究，多种地球物理技术方法取得了探测效果，可为地质灾害评价、防护、治理提供科学依据。,常用且有效的滑坡勘查的地球物理方法有：浅层高分辨率地震方法、探地雷达法、音频大地电场法、激发极化法、地面甚低频电磁法、电测深法、自然电场法、充电法、高密度电阻率法、微重力法以及氡气测量、温度测量法等，主要用于圈定滑坡体的空间分布界线；探测滑坡区的含水状况；探测结构面和滑动面的数目、深度及形态变化；探测滑坡体的地层结构、隐伏边界及隐伏地质体。例如地震勘探在滑坡勘
4、察中可用于圈定滑坡体的范围、确定滑动面的深度和形状及查明滑坡区地下水的分布等。,常用的崩塌勘查的地球物理方法有电法、弹性波法、层析成像法、放射性法、重力法、磁法等，主要用于探测第四系覆盖层厚度及基岩埋深；探测水层的埋深、厚度及分布；探测岩溶、裂缝的分布、埋深及充水性；覆盖层较薄时，探测基岩风化厚度，下伏地层中褶皱、岩脉、断层的位置与产状；探查崩塌体边界条件、软夹层，崩塌体底部界面；探查崩塌体的岩体结构、岩性接触带、破碎带、裂隙带；探测崩塌堆积体厚度、堆积床形态、崩积体内地下水。,地球物理技术在泥石流灾害勘察中可行的方法主要有：浅层地震、电阻率法、探地雷达及声波探测。泥石流灾害勘察主要分为两个方
5、面： 在泥石流灾害勘察方面主要是了解泥石流形成区地层、地质构造、基岩埋深、风化厚度和分带性，第四纪松散堆积物集中的堆积物的分布、性质和厚度等；设计堤坝区的冲积层厚度。 在泥石流防治工程的场地勘察方面主要是查明岩、土的分布、厚度和层次的划分；查明基岩的埋深、起伏形态、节理发育程度和断裂破碎带及基岩风化带；测定岩、土的物理、力学性质。,在地面沉降的相关勘查中，采用的方法有电阻率法、探地雷达法、地震法、微重力法、放射性法、电磁法等，探测目标包括溶洞、采空区、地裂缝以及基岩埋藏深度探测、风化带划分、地下水探测等。 电阻率法是目前海水入侵勘查的常用物探方法，主要用于圈定海水入侵空间分布界线；圈定海水入侵
6、通道；观测咸淡水界面运移规律及入侵区域地下水中氯离子浓度的变化趋势。,城市环境保护探测应用 城市地下水普遍受到污染，它直接影响到广大民众的生存环境。污染源除来自部分工矿企业外，大部分来源于城市垃圾填埋场渗沥液、地下油气储存输运设备等的污染。当地下水受到污染后，必须首先查清地下水污染的位置、范围、流向、污染程度及污染源的分布等，方能有针对性地制订其治理方案。,利用地球物理方法快速检测垃圾填埋场大范围内污染渗漏状况，配合适当的地球化学分析手段，进一步分析判断其渗漏范围和污染程度。常用的地球物理检测方法有电阻率法、瞬变电磁法、激发极化法、探地雷达法、自然电场法等。 放射性成为危害人们身体健康已经引起
7、关注的因素。随着生活水平的不断提高，对建筑材料、装饰材料的使用要求越来越高。利用辐射仪在石质建筑材料详细探测射线强度，划分石材产品类别；利用测氡仪可以快速检测室内放射强度等。,利用声波传播理论检测地下供水管线泄漏，为及时维修提供依据，防止饮水被污染和水资源浪费。利用交流电法检测城市埋地钢质燃气管道泄漏和防腐效果，为保证管道安全运行和避免燃气泄漏引起火灾、爆炸事故提供可靠依据。利用声呐、内窥摄像方法检测评价地下排水管道的健康状况，为减少和避免废水污染以及由于管道泄漏得不到及时修复引发道路塌陷、山区城市滑坡提供依据。,城市环境地质有关的其他应用 隧道（巷道）超前预报地质构造、地下水、老窑（钻孔）积
8、水，减少可能的灾害事故，电阻率法、瞬变电磁法、地震法、探地雷达法以及测温法等均取得一定效果。为维护堤坝安全，物探方法用于堤坝渗漏检测和防渗墙检测取得效果的案例日益增多，主要包括探地雷达法、高密度电阻率法、激发极化法、测温法、瞬变电磁法、瞬态面波法、流场法以及地球物理CT技术等。在输油管道泄漏探测方面，探地雷达法、电阻率法也均有成功的案例。 桩基质量检测、隧道砌衬质量检测、路基勘察、路面检测、机场跑道监测、基础振动测试法、地基础微振动测试、地震小区化、地基砂土液化判定，以及战争遗留爆炸物探测、城市活断层研究、地下水勘察、地热勘察等，环境地球物理技术方法均大有用武之地。,1-3应用前提条件,1）被
9、探测对象与其周围介质间必须存在明显的物性差异。 2）被探测对象的几何尺寸相对于埋藏深度或探测距离应具有一定的规模。 3）具有适宜开展探测施工的地形与环境。,1-4物探分类,1-5工程物探方法,根据所探测对象的物理性质的不同：可将物探分为重力勘探、磁法勘探、电法勘探及电磁法勘探、放射性勘探、地震勘探、地球物理测井和地热勘探等多种方法。 按场源性质：主动源法，被动源法 按工作环境：地面、地下（井中）、水上、航空 按应用目的或范围：工程地球物理勘探 、工程地球物理检测、工程地球物理监测,1-5工程物探的特点,除具备物探方法的科学性、多解性外： 由于各类建设工程的需要，工程物探的探测对象更偏向于浅、小
10、，探测深度以从几十厘米到数百米为主，要求探测精度较高。 仪器设备更为轻便。 受地形影响较大，地质、地球物理条件更为复杂，探测对象的不均匀性和各向异性更加明显。 探测成果时效性强，往往需要及时提供、经常被立即验证，对探测结果的明确性要求也较高。 除了传统的勘探类应用以外，检测以及监测类应用已占据相当大的比例，成为重要的工程质量检测和验收手段。,1-6发展方向,采集、处理、分析解译技术压干扰、提分辨、提效率、富信息、再现 仪器设备 轻便化、高精度、多功能、数字化、系列化和智能化 应用拓展水文物探、环境物探，军事物探,1-6工程物探实施的规范化,有关技术标准 公路工程物探规程JTG/T C22-20
11、09 水利水电工程物探规程 SL326-2005 水电水利工程物探规程DL/T2010-2005 铁路工程物理勘探规程TB10013-2004 城市工程地球物理探测规范CJJ7-2007 城市地下管线探测技术规程CJJ61-2003 城镇供水管网漏水探测技术规程CJJ159-2011 多道瞬态面波勘察技术规程JGJ/T143-2004,二、工程物探的实际应用,以实例为主（分不同领域） 侧重方法特点 关注应用关键 注重实际效果,1-岩土工程勘察中的应用,主要地质问题 1）界面划分。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）形态判断。主要有不明地下物体、
12、空洞，以及界面的分布形态、埋藏位置和埋藏深度等。 3）参数测试。岩土工程勘察、设计所需的各种参数，包括动力参数、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、桩基检测以及其它工程质量方面检测。,工作原则,由于地球物理探测技术方法的应用必须具备相应的探测前提和基础，并且探测环境条件以及地质、地球物理条件和边界特征的变化与不同，对探测结果影响较大，因而使得这些方法技术应用存在着一定的条件性和局限性，同时单一方法的探测结果也存在多解性，加之一些重大工程大多面临比较复杂的地质和工程问题，所以在一些大型重点工程中采用综合探测方法，提高了探测成果质量，保证了探测结果的可靠性。
13、,1 正式工作前应通过方法试验，正确选用有效的工作方法； 2 实际工作中应从简单到复杂，从已知到未知；复杂工作条件下或重点工程，宜采用多种方法综合探测； 3 探测工作应充分利用已知的地球物理探测、勘察、设计等资料。,探地雷达法、高密度电阻率法、高分辨率浅层地震反射波法、瑞雷波法、CT成像技术， 瞬变电磁法、可控源大地电磁法、高精度磁法、微重力法,松散地层探测 在公路选线时，需要查明线路的工程地质条件，其中查明地层剖面的岩性情况是一项最基本的任务，但是单凭钻探手段难以达到目的。基岩山区因基岩裸露容易观察判断，而平原覆盖地区则需在宏观分析的基础上，利用一定的探测手段进行松散地层岩性划分。松散地层内
14、松散程度、含水程度以及成分的不同与变化，为利用相应的工程地球物理方法提供了应用前提。,在四川某地大桥选址时，利用探地雷达法解决此类问题取得成功。1）选择方法及参数（100MHz ）2）结合实际推断解释,在山东某地大桥选址时，为查清厚度约100m的覆盖层结构，选择浅孔小药量炸药震源，采用多道瞬态瑞雷波法取得较好的地质效果，弥补了浅层地震反射波法存在探测“盲区”的限制和不足。,软土探测,某地长江岸边的工程勘察中，采用探地雷达法探测圈定软土范围获得良好效果，该地地层上部为砂土层，其下为杂填土，填土层混有不同粒径的碎石，造成雷达反射波同相轴不连续；下部的软土层由于受到填土的挤压，形成不规则的强雷达反射
15、波。软土层因含水量高，有机质含量丰富，对电磁波的吸收较强，雷达反射波呈细密波的形式。依据探地雷达法配合钻孔很好地圈定了软土层范围，雷达图像上的软土底部层状轮廓清晰，系因靠近湖泊的近于静水状态的古河道沉积形成。,某赛车场赛道建成后，有一地段在赛车经过时经常会发生颠簸现象，为查明其原因，采用了探地雷达法以10cm点距对该段赛道的地下结构进行探测。依据赛道铺设的结构为：沥青层、级配碎石层、石灰土层、砾石砂层。探测结果证明：各结构层反射界面十分清晰，反射层互相平行，十分规则。但发现在发生赛车颠簸处赛道结构有反射波同相轴的间断，显示该处一侧的地层下陷量大于另一侧地层。后查施工记录，下陷量小的一侧地层原为
16、河道，经挖除淤泥后采用沙石垫层加固，故其强度较大，沉降较小；而另一侧地层未经加固，为原状地层，到1.2m以深雷达波几乎被完全吸收，反映结构层较薄，导致地层下陷量大于加固一侧，存在差异沉降。,地下埋设（障碍）物探测,长江入海口附近某企业新建场地需要查明影响施工的障碍物特别是战争时期可能遗留的炸弹，为施工设计提供依据。经过现场采用高精度磁法工作，快速查明多处铁磁性建筑垃圾，及时处理后保证了施工安全。另在某地石化总厂涤纶厂三期工程建筑场地进行高精度磁法探测时，查出并排除了6枚100磅炸弹，其中5号弹坑在挖出1枚炸弹后，经复测发现仍有磁异常存在，再经过降低高度的加测发现异常增大，断定坑内还有铁磁性物体，继续开挖结果，又挖出了1枚炸弹。,地下管线探测,上海浦东地下管线探测,防洪砌块探测,地下排水池的定位,在两条互相垂直的测线上高密度电阻率法 低阻异常带的两侧，出现了“八”字形高阻异常的特征，这是浅地表高阻体呈现出的异常特征，其根源是排水池周边是高阻的水泥围壁，对电流有明显的排斥作用，采集到的是低阻异常与“八”字高阻伴生异常,
