《城市工程物探探究的国内外文献综述》5100字

城市工程物探研究的国内外文献综述目录TOC\o"1-2"\h\u14863城市工程物探研究的国内外文献综述 1210891.1城市地下病害研究现状 1199981.2高密度电法研究现状 2223971.3地质雷达研究现状 396101.4城市工程物探发展趋势 47444参考文献 41.1城市地下病害研究现状城市地下病害是导致道路塌陷事故频发的根本原因，对人民群众的生命安全及城市交通、通讯、供水、供电等城市生命线工程造成严重威胁破坏。随着城市地下空间的开发，城市基础设施的逐渐老化，在不良地质条件、水动力作用、工程施工扰动及既有空洞等因素的综合影响下，可能会导致地下病害大量形成（徐昕军，2018）。2012年，Julio-MirandaP解释了路基或地基是由于土体流失已形成空洞，而路面可能还看不出有损坏迹象，这类灾害不易被发现。胡聿涵等统计了近10年来中国城市道路塌陷案例，初步分析了其时间和原因分布特征，对其特点、成因及防治对策进行了深入探讨。通过其研究表明：路面塌陷具有隐蔽性、突发性、群发性、复发性和严重性的特点；路面塌陷形成条件复杂且往往是多种外在因素共同作用的结果，其中人为因素为主导（胡聿涵等，2016）。徐昕军等（2018）针对城市地下病害风险评估问题兼具模糊性和随机性，提出一种基于云理论和集对理论的城市地下病害风险评估模型，定量评估病害危险性。张成平等基于国内城市道路施工过程中地面塌陷事故频发的现状，结合地面塌陷事故案例，对城市道路施工诱发的地面塌陷形成机理、防治技术进行了深入探讨研究（张成平，2010）。由于城市病害勘查的目的物尺寸相对较小，内部结构复杂，场地条件复杂，应用地球物理技术勘查病害体具有一定的特殊性。需要针对地下病害体的特征和物探方法的选择进行系统、全面的总结，为病害勘查的进一步发展提供指导。此外，随着人们对地下病害和机理认识水平的不断提高，地质灾害的评估、防治、监测工作力度逐渐加大，客观上要求勘查工作的程度和精度不断提高，加上物探新技术方法的不断发展，为地质灾害勘查提供了更丰富的技术手段，需要及时、有选择地引入地质灾害勘查工作之中，提高勘查技术的整体水平。为避免地质勘查物探技术运用的盲目性，加快其技术的发展步伐，需要逐步完善地质灾害勘查的地球物理技术系列，以适应地质灾害勘查、防治、减灾工作的形势。随着计算机的普及和信息技术的发展，地理信息系统日渐成为有效的应用工具之一。它以其有效的数据管理形式对地质灾害勘查中获取的多源数据信息进行管理、更新、维护、快速查询、检索，并能将地面地理信息与地下地质信息在同一应用平台上有机结合；弥补了传统信息管理方式的不足，是对数据进行综合管理的理想工具、手段；同时，其基于矢量和栅格数据的空间分析功能使物探数据综合解释成为可能（李博，2002）。1.2高密度电法研究现状高密度电阻率法（High-densityresistivitymethod），是利用建立的稳定地下直流电场，可灵活选定装置排列方式进行扫描观测，从而查明和研究有关地质问题的一组直流电法勘探方法，是目前全世界最成熟、最常用的地球物理探测方法之一。高密度电阻率是上世纪80年代提出来的一种电法勘探技术，它可以通过自动控制转换装置对所布设的断面进行自动观测和记录的一种物探新方法（具备断面法和测深法的功能）。就技术特点而言，高密度电法具有测点密度大、信息量大、工作效率高等特点，在测量过程中，可以通过转换装置控制电极间的不同排列组合，能够实现直流电法勘探中的各种装置形式（如温纳、偶极、施贝、微分和温施等）的探测，可以提供更多的地电断面信息，有利于对比分析，该方法充分发挥了物探技术在勘查中的优势（何发友，2008）。国内自引进高密度电阻率法以来，大量技术人员一直在从事高密度电阻率法的仪器设备、方法理论技术的研究，并且取得一定的研究成果。当前，我国国内高密度电阻率法仪电极转换开关主要有机械式、电子式及分布式智能式电极转换开关等，随着电子科学技术的迅速发展，高密度电阻率法也得到了很大程度上的发展（尹常斌，2014）。现今国产仪器应用较为广泛的是重庆奔腾仪器厂的WGMD-9超级高密度电阻率法系统，该系统可通过多路电极转换器、集中式高密度电缆，实现集中式二维高密度电阻率测量；国外高密度电阻率法仪生产公司主要有日本OYO公司、美国AGI公司、法国IRIS公司及瑞典ABEM公司。国外生产的高密度电阻率法仪器普遍的都是将电阻率法仪与电极转换开关分开，就从技术发展水平来看，国内外技术水平差距很小，但国外仪器价格相对国内仪器偏昂贵，因此国内市场上主要还是以国内仪器为主。高密度电阻率法在国内外应用领域及范围较广，尤其是近年来高密度电阻率法作为一种快速、高效、成本低的地球物理勘探方法在大量工程实践中得到应用实践，从而推广到其他领域，比如在检测污染物、探测地下泄漏、监测环境异常等方面。随着电法仪器的发展，国外研究出水上高密度仪器，而且其探测深度已经能与常规高密度仪器相媲美。在灾害频发的国家，高密度用于探测、预防地下灾害，比如美国已经开始用高密度电法探测地下灾害源并建立预防措施。在国内，高密度电法起步较晚，但在近些年得到了迅速的发展，应用主要集中在一些常规的工程勘查当中。高密度电法在地质灾害勘察方面应向国外学习，探测地下灾害体，发现问题及早防治，比如用高密度探测采空区，防止坍塌事故；探测断裂带、含水层，防止滑坡危害；探测地下水体分布特征，防止地下水对工程建设造成的各种危害（李龙，2015）。1.3地质雷达研究现状地质雷达的发展前后经历了100多年，早在20世纪初期，Leimbach和Löwy就率先提出并详细介绍了地质雷达的基本概念，并获得了专利（董荣伟，2009）。1926年，Hülsenbeck指出在存在介电常数差异的两个介质分界面处，电磁波存在反射现象，并第一个提出了运用高频电磁波技术对地下目标体进行探测（乔旭，2017）。进入上世纪70年代以后，得益于高速发展的电子技术以及大量应用先进的数据处理技术，地质雷达的应用领域也逐渐（刘四新，2004）。进入上世纪80年代，随着民用市场的兴起，无载频脉冲地质雷达率先进入市场，发达国家竞先研制出民用地质雷达产品。现阶段的主要研究方向为地质雷达检测道路下方结构的缺陷及病害，如检测道路表面裂隙、道路面层中沥青的剥落、路基下沉等病害（彭湘桂，2011）。我国于1983年引进了第一台地质雷达，从80年代中期开始进行地质雷达技术的研究和试验。上世纪90年代初中国地质大学从国外引进了EKKO-IV型地质雷达。至本世纪初，我国各院校及企事业单位已相继引进了多种国外的地质雷达仪器（郭铁拴，2005）。同时，研究人员在物理模拟与数值模拟方面进行了大量的研究工作，为科学研究和工程实践打下了扎实的理论基础，促进了地质雷达在国内工程界的广泛应用。中国地质大学的李大心等人相继开展应用地质雷达（GPR）来探测路面结构的研究工作，并取得一定的成效。自上世纪90年代中期开始，国内一些工程技术人员在利用地质雷达技术对公路路基质量检测领域进行了一些探索（胡仁东，1999）。随着应用范围的不断拓宽，对地质雷达提出越来越高的技术要求，其中以探测深度和分辨率的矛盾尤其明显。在硬件方面，三维地质雷达阵列已开始出现，高速数据采集技术正逐步向高端发展；在软件方面，叠前深度逆时偏移、全波反演、经验模式分解等最新成像技术最新算法都已在地质雷达数据处理中崭露头角（刘澜波等，2015）。地质雷达方法具有精度高、效率高、效果好、连续无损、实时成像等技术优势，为城市道路病害的监测和治理提供数据支持和技术依据，在城市道路塌陷隐患探测中得到广泛应用（郭士礼等，2018）。在城市道路病害隐患探测中，由于城市道路周边的各种干扰源的存在，往往在地质雷达图像上形成与地下病害相同或相似的图像特征，影响地质雷达剖面的准确度，容易造成对道路地下真实病害的漏判或误判，给识别地下病害的类型带来了诸多困难（许献磊等，2016）。郭士礼等人分析了城市道路地下土体疏松、空洞和土体富水等典型病害的地球物理特征及其地质雷达响应波组特征，为识别道路深层隐性病害的类型，圈定其位置、埋深、范围，评价其风险等级提供指导。（郭士礼等，2019）。1.4城市工程物探发展趋势城市工程地球物理探测技术主要是为城市规划、建设、管理服务并得以应用发展，因为它相较其他方法而言具有高效、经济、施工灵活、信息丰富和无损探测等技术优点。但是要取得较好的探测效果，应该正确认识其方法在城市工程建设中应用所具有的特点或面临的问题：除探测深度小、精度要求高和干扰因素多之外有时还具有任务急、不能影响正常的城市交通和城市日常生活等特点（赵春晖等，2013）。近几十年以来，经济建设的飞速发展促进了城市物探技术的应用与提高，多种探测技术方法取得显著应用效果，一批新技术、新方法得以推广，大量成功应用案例说明，结合城市实际选择使用有效探测方法，可以为工程设计、勘察、施工以及工程特性评价、环境评价等提供大量可靠的信息和数据（李学军，2011）。城市工程地球物理探测技术发展趋势主要以技术方法的应用推广以及仪器设备的不断改进发展密切相关。其中技术方法的发展趋势主要以城市建设工程涉及地质与检测问题“小、浅、精”的特点，在探测技术方法理论研究与认识上将会进一步提高（李学军等，2008）：多波理论将会得到进一步应用，可利用的物理波场的频谱范围也会越来越宽，电磁波谱可利用的范围由纯直流扩到雷达波，弹性波谱由瑞雷波向超声波频率扩展。新的技术方法将会随应用实践的成功而得到更进一步的推广应用，陆地声纳法、地震映像法、高密度电阻率法、大地电磁电导率剖面法等快速连续自动采集技术将会日益活跃。研究城市活动对物理场的影响以推进技术应用将会得到进一步重视。仪器设备的发展趋势，复杂的工作环境条件要求测量仪器具有防尘、防震、防潮的性能，仪器设备要更适应这种条件，而且要求增强仪器的智能化程度以及捕捉较大动态范围信号的能力，这将有利于打破各种不同方法间的界限，促进各种方法相互渗透，促进综合探测方法的应用。参考文献阿发友.2008.高密度电法和地质雷达在断层及溶洞探测中的应用[D].贵阳:贵州大学.陈昌彦,肖敏,贾辉.城市道路地下病害成因及基于综合探测的工程分类探讨[J].测绘通报,2013(S2):5-9.董荣伟,周立军.2009.地质雷达在高速公路病害检测中的应用分析与研究[J].工程地球物理学报,6(5):636-640.段本春,朱永盛.1994.电法二维有限元正演计算的若干新结果[J].物探与化探计算技术,16(1):56-64.樊甫胜,陈志文,杨正云.2012.隧道仰拱GPR无损检测实例分析[J].物探化探计算技术,34(03):365-369+242.方召维,周云健,于常旺.2007.地质雷达在水利工程质量检测中的应用[J].山东水利,(08):33-34.葛双成,章晓桦,刘超英.2005.堤坝隐患物理探测方法及其应用[J].浙江水利科技,(5):36-39.郭建强.2003.地质灾害勘察地球物理技术手册[M].北京:地质出版社.郭士礼,许磊,李修忠.2018.探地雷达在公路路面变形沉降检测中的应用[J].地球物理学进展,33(03):1213-1217.郭士礼,邓健,李伟伟等.2019.探地雷达多剖面联合解释方法及应用[J].地球物理学进展,34(05):2022-2029.郭士礼.2019.探地雷达在城市道路塌陷隐患探测中的应用[A].中国公路学会养护与管理分会、招商局重庆交通科研设计院有限公司、重庆万桥交通科技发展有限公司.中国公路学会养护与管理分会第九届学术年会论文集[C].中国公路学会养护与管理分会、招商局重庆交通科研设计院有限公司、重庆万桥交通科技发展有限公司:中国公路学会养护与管理分会,8.胡聿涵，白玉川，徐海珏.近10年中国城市道路塌陷原因及防治对策分析[J].公路，2016，61(09):130-135.黄磊.2010.高密度电阻率法模型正演与实验对比[D].成都:成都理工大学.江玉乐,雷宛.2006.地球物理数据处理教程[M].北京:地质出版社.蒋林城.2018.高密度阻率法分辨率影响因素研究及应用[D].成都:成都理工大学,.雷宛,肖宏跃.2006.工程与环境物探教程[M].北京:地质出版社.冷元宝,朱文仲,何剑.2002.我国堤坝隐患及渗漏探测技术现状及展望[J].水利水电科技进展,22(2):59-62.李彬,庹先国,汪楷洋.2015.高密度电法三电位电极系装置勘察适用性研究[J].煤田地质与勘探,43(1):86-90.李博.2002.地质灾害勘察综合地球物理信息管理与解释系统[D].石家庄:河北农业大学.李金玺.2007.综合地球物理方法在排石场地质灾害监控预警技术中的研究与应用[D].成都理工大学.李龙.2015.高密度电法探测地下灾害源的应用研究[D].包头:内蒙古科技大学.李明.2017.隧道工程病害风险评估中弹性波检测法的研究与应用[D].成都:成都理工大学.李学军,窦硕娥,曲海涛.2008.城市工程地球物理探测技术应用与发展趋势[J].工程地球物理学报,(05):564-573.李学军,赵竹占,周凤林.2007.CJJ7-2007中国标准书号[S].北京:中国建筑工业出版社.李学军.20