6工程物探综述

1、工程物探综述刘云祯(北京市水电物探研究所中国建筑学会工程勘察分会副主任委员)在普天同庆共和国50周年之际，回顾、总结工程物探过去的50年，展望21世纪，对促进工程 物探技术的进步是有益的。1工程物探的发展过程从提法上看，在建国初期没有“工程物探”这种提法，是改革开放以来逐渐明确“工程物探” 的重要性与特殊性，并提出“岩土工程物探检测”虽是提法上的变化，但体现着工程物探技术的发 展历程，也反映出物探与检测逐渐渗透岩土工程、服务岩土工程，并确立其位置的过程。从专业词汇丰富增加过程看，从建国初期的直流电法，发展到现在的高密度电法、地质雷达、 TEM法，弹性波技术的发展因其与岩土物理力学性质关系密切，

2、发展迅速，如浅层地震反射波法， 折射波法与波速测井，面波法，多道瞬态面波法，多波地震映像法。管线探测，桩基检测技术，地 脉动测试，以及围绕岩土施工，监理过程，大坝边坡稳定性观测等，专业词汇之丰富反映出物探技 术的迅猛发展。从设备及量化水平看，建国初期及文革期间，由直流电法仪发展到现在的交流电法仪，高密 度电法仪，地质雷达仪，管线仪，TEM仪，地震仪，多功能面波仪，工程勘探与工程声波仪等。设 备的量化水平由模拟量实现为数字量，高模数转换及低噪音，大动态范围和高分辨智能化的水准。回顾物探发展历程，我国的物探设备经历了 “引进、消化、吸收与改造”的全过程，同时也出 现了国产名牌物探产品。现在物探市场

3、进口仪器与国产仪器并存，摆脱了单一依赖进口的局面。我 国物探技术的状况，是否可以用这样一件事来加以说明：1998年一位外国物探地质专家问我：“中 国的物探技术是泊来的!您是否同意?”我非常肯定的对他讲，“不对”。“我们靠引进弥补了国内一些 技术不足，促进了技术进步，但1993年以后，别的事我不清楚，而多道瞬态面波技术是中国率先系 统提出发展起来的一项新技术，其产品和技术已泊到了西方发达国家。”这位先生看了有关论文资料， 赞成了我的观点。这一点也可从第十届铁道部物探工作会议文件得到证实，“铁道部在1995年以前 依靠进口外国装备，促进铁路工程物探技术的进步，而1995年以后依靠使用中国独立开发研

4、制生产 的工程勘探与工程检测仪，及其多道瞬态面波技术和高密度地震映像技术，促进了铁路工程物探勘 察技术的飞跃发展。”2工程物探的内涵与地位工程物探、岩土工程物探与检测，从学科讲是一个独立学科，但在勘察领域它是从属于岩土工 程勘察中的一种手段，是一门综合应用技术。勘察领域中钻探、物探、岩土力学试验，三者是互补的，密不可分。它们之间的关系与医学技 术有相似之处。物探好比医学上的X光透视，CT、B超，核磁共振等，地质上的钻探好比医学上的 穿刺取样。医学的进步，技术水平的飞跃，其检查化给设备的先进起到决定关键作用。因此岩土工 程勘察技术水平的提高应大力发展物探技术。合理地使用物探。有些任务非物探不可以

5、完成的，例如：过江管线的探查；有些任务需要钻探 与物探相互配合，要具体分析，象面积勘探，例如：一个场地需50 m布置一个钻孔，钻孔数300一 400个，我们提出建议，采用物探技术，减掉2/3钻孔。步骤是先物探后钻探，物探是线，线多了则 成面，而钻孔是点，而点上资料很详细，无疑物探钻探二者科学结合将事半功倍。3工程物探应用实例在国家工程建设中，我国独立自主开发研制生产的物探方法技术，仪器装备已成为中坚力量。 例如：广东岭澳核电站工程勘察，采用了浅层地震反射波法，多道瞬态面波方法等综合物探技术， 查明电站场地区内的构造分布及岩土体弹性波速度等值线分布图，为核电站设计提供可靠资料。吉林石油化工30万

6、吨乙烯工程的场地勘察与场地土类型划分，按以往采用钻探+钻孔波速 测试的方法，难以成效。因该工区地基是块石土回填基础，钻孔和钻孔波速方法难以进行，故采用 了瞬态面波技术，辅以少量钻孔配合，缩短了勘探周期，同时也提高了勘察成果质量，降低了工程 总造价。京沪新铁路干线在南京上元门过长扛的勘察工作，需查明干线线路的地质地层分布和原过江 电缆的准确位置。工作中采用国产的水下管线探查仪和高密度地震映象技术顺利完成。深圳-香港西部通道水域勘察，采用水域高密度地震映象技术，配上专门连续激振的震源船， 激振间隔为ls，激振频率为3001500Hz，激振能量大，不产生气泡效应。此项技术已引起日本美 国等国家的高度

7、重视。日本物理探查学会前理事长冈田先生还专门到福建现场考察，不但购买了中 国的SWS仪器，还要购买与之配套的水上接收拖鱼和激振船。兰州中川民用机场扩建工程，经试验对比和专家评审后，确定使用SWS技术设备。采用了 多道瞬态面波技术和高密度地震映象技术，辅以常规方法相互补充，验证，成功地查明了形状各异 深浅多变、分布无规律的暗埋砂坑、砂井、砂巷、空洞、塌陷体等不良地质体的分布和形态。物探 勘察推断的128个不良体经钻探井探等验证，准确率93%以上，物探工作出色地解决了复杂场地的 勘察任务，专家评审会给予了 “本次勘察水平高，对暗埋砂井、砂巷等不良地质的综合探测方法达 到了国际先进水平，为设计提供了

8、可靠的地质资料”。山西省高速公路大运线中的北段新广武至原平段，有20几座大桥、中桥和特大桥和桥址和 两条长隧道的地质勘察任务，交通部一院采用钻探与物探相结合的方案展开工作。在物探工作中组 织5台SWS工程勘探与工程检测仪，历时三个多月，在1998年冬和1999年春的严冬季节全部完成。 同时也证明在交通公路带状勘察任务中推广应用物探与钻探相结合的方案是加快公路勘察建设工作 的好举措。弹性波钻孔CT成像技术为深圳罗屋田水库的渗漏勘察，在具有勘察钻孔条件的场地，利用 既有钻孔进行孔间弹性波CT技术和相应的处理系统，可以清晰地构画出钻孔之间软弱带及渗漏破 碎带、岩溶发育带的分布，为堵漏防渗提供宝贵的资

9、料。物探在地基加固质量评价中的应用，对采用碎石桩和强夯桩方法进行地基加固的地基基础进 行复合地基加固质量的检测工作，以往采用钻孔取样与触探等方法，常感有一定的局限性。像强夯 的影响深度，以及不同的强夯施工方案，强夯效果的差异性等。近年来不少工区采用瞬态面波方法， 在地基加固处理前后进行对比检测，可以获得满意的资料。陕西水电院同时对大坝的碾压密实度进 行检测与评价，搜集不同级配料碾压后面波速度与标准贯入N值以及密实度的关系，为大坝的碾压 施工积累了宝贵资料。综合物探技术在铁路干线提速路基稳定性检测中的应用，由中国建筑学会工程勘察分会等单 位组织的评审鉴定会，评委会一致认为：由中国铁路总公司等3单

10、位完成的“干线提速路基稳定性 检测技术”，采用多道瞬态面波法为主的检测技术和工作模式检测铁路既有线路提速路基的稳定性， 有创新性，技术先进，具有国际先进水平。以上介绍了物探新技术一一多道瞬态面波技术和高密度地震映像技术在几项大中型工程中成功 应用实例。物探技术面比较宽，例如电磁波技术，其突出设备为地质雷达，该设备探测较浅地层中 的不良地质体，非金属管线及砼路面，沥清路面与垫层的诸方面发挥了一定作用；电法技术近几年 发挥较大作用的是高密度电法，在此不一一赘述。4工程物探工作存在的问题4. 1地球物理条件的适应性勘察任务不同，对应工程地点的地形、地质条件不同，构成地质地球物理探测条件的差异，利 用

11、物探技术去揭示和完成相应的任务，关键在于是否具备地球物理条件，这应是摆在首位的问题。 这个问题在市场经济条件下尤其要注意，但近几年来，据调查有些部门注重利益驱动多了些，研究 所选用技术手段与地质物性条件的适应性相对弱了一些，在我国启动内需，大规模开展建设工程项 目形势下，应引起足够的重视。4，2物探工作中应重视工作前的试验工作现今形势下，往往地质物探任务一来就比较急，工期短，时间紧，工作难度大。而物探技术无 论它是新技术，还是常规技术，无论是弹性波勘察，还是电法，电磁技术，均存在一个最佳采集方 案，最佳采集装置的设计问题。这些需要在正式工作前予以解决，择其好方案装置对保证勘探成果 的质量尤为重要。近几年来参加一些审查会也好，还是审阅一些稿件也好，发现对保证前期试验工 作重视不够，对比研究欠少，缺乏优选的资料根据，这个问题应引起足够的重视。同时还需要强调 物探原始资料的质量和物探资料完整与齐全，因为它是我们分析解释和结论的依据。4. 3工程物探是综合性学科工程物探与岩土工程检测技术，既涉及其服务的领域，又涉及地质学、电子学、电子计算机等 学科，而我们从事工程物探与检测技术的同行们，多数所学的是地质专业或物探专业者居多，面对 工程建设中地质调查任务的复杂性，以及新技术层出不穷的形势，同行们电应