物探的综合意义与作用

  概述地球物理勘探的原理和方法，说明了经济、合理地应用综合物探，可提高物探成果的解释精度，并取得最佳的经济效益和社会效益，满足工程建设之需。

  1 综述  物探——地球物理勘探的简称，它之所以能够解决或查明有关地质和工程问题，是因为所要探测的地质对象与周围介质间存在某种物性差异。而这种物性差异可影响被寻找地质体周围某种天然或人工物理场的分布特征。物探技术就是利用先进的物探仪器来摄取这些物理场的分布并与均质条件下的物理场相比较，找出差异的部分来研究与勘探对象之间的关系，达到解决地质问题或工程问题之目的。

  物探技术方法门类众多，它们依据的原理和使用的仪器设备也各有不同，随着科学技术的进步，物探技术的发展日趋成熟，而且新的方法技术不断涌现，几年前还认为无法解决的问题，几年后由于某种新方法、新技术、新仪器的出现迎刃而解的实例是常见的。它是地质科学中一门新兴的、十分活跃、发展很快的学科，它又是工程勘察的重要方法之一，在某种程度上讲，它的应用与发展已成为衡量地质勘察现代化水平的重要标志。

  根据水利水电系统的生产实践经验和技术水平，按其研究及服务对象的不同，物探技术的应用基本上可分为五个方面：

  1.1 水文地质工程地质勘察  通过物探测试，可以查明一定的地质单元的空间结构、性质和状态。如工程区覆盖层探测、基岩风化层探测、地质构造探测、软弱夹层探测等。物探工作的先行，对指导合理布置勘探工程，减少勘探工作量，加速地质调查速度，降低勘探成本，提高地质勘探质量等已为很多工程实例所证实。

  1.2 灾害及环境地质调查   包括评价工程场区初始地震危险性的地震影响参数的测定；边坡蠕变特性的监测；滑坡体探测以及隧道、涵洞和地下洞室开挖的超前预报和监测等。

  1.3 工程质量检测  包括查明施工基础剥掘参数，确定开挖界线；隧道洞室高压喷浆质量和衬砌厚度测定；检测灌浆质量；查明混凝土浇筑和桩基质量等。

  1.4 工程运行动态监测  研究建筑物和水库在施工及运行期间岩体的动态及隐患，测定大坝自振频率和坝体的振动、位移以及谐振的可能；进行动力机械与冲击荷载下振动测量以监视坝体和其它水工建筑物的稳定性。另外，还可以研究堤坝、库岸的各种隐患，如堤坝裂缝、集中渗漏、管涌通道等。

  1.5 考古研究与地下管线探测   包括古文化遗址的研究与发掘，文物表面腐蚀程度评价以及古代人文活动规律的评定等；地下管线探测应包括埋藏的通讯、电力电缆，各种金属和非金属管道的走向、埋深、位置等参数的确定。

  由于水利水电工程物探技术实际应用时是测量地质体或探测对象与周围介质的某一物理特征参数（如电阻率、弹性波速、电磁波速、密度、放射性等），因此按其测试参数的不同，物探技术大致可分为以下几种探测方法：①电法勘探；②地震勘探；③弹性波测试；④物探测井；⑤层析成像；⑥地质雷达技术；⑦放射性勘探；⑧水声勘探；⑨综合测井等。

  综合物探就是以这些物探方法为基础，把二种或二种以上的物探方法有效地组合起来，达到共同完成或解决某一地质或工程问题的目的，取得最佳的地质效果和社会、经济效益，满足工程建设的需要。

  2 工程效用

  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，此时应考虑综合物探进行施测，以提高物探成果的地质解释精度和成果分析质量，满足工程勘察之需。如在黄河大柳树水利枢纽坝址区的物探测试中，采用了小地震法、地震CT技术、声波测试等弹性波测试技术有效地解决了坝基岩体质量的评价问题，提供了大量的数据，积累了丰富的经验；又应用高密度电法、电测深法和联合剖面法查明了坝址南700米处的F3断层为高倾角断层，近乎直立,为坝基的稳定性评价提供了科学依据，发挥了物探技术的快速、经济、便于大面积测试等优点。

  又如桃花寺抽水蓄能电站输水洞线的物探工作中采用了地震折射、浅层反射和电测深法联合探测下伏的强风化白云岩层，查明了起伏形态和埋藏深度，取得了很好的应用效果。

  在南水北调中线工程引水线路的地球物理勘探中，也采用了多种物探技术方法联合测试，从获得的物探资料来看，其成果亦满足了水工设计、地质勘察和任务书的技术要求。综合物探的工程实例很多在此不一一列举。

  总之，随着国民经济建设的飞速发展，工程建设场地（尤其是水利水电工程）的选址和开发也向纵深处发展，其场地的各种自然条件(包括地质、交通、环境等)大多较为复杂，给前期勘察工作带来诸多困难，此时均要求采用物探技术解决或了解地质和工程中遇到的难题。而作为物探技术人员应在详细分析已有勘察资料(区域性和地区性)的基础上，经过实地踏勘和现场方法试验来选择多种物探方法投入施测，以达到最佳的测试成果，多快好省地进行工程建设，发挥物探技术的先进作用。

  3 认识

  随着电子和数据处理技术的发展，水利水电工程物探技术也随之提高和拓宽，许多新技术、新方法在生产实践中显示出强大的生命力而不断的发展完善，应用范围也不断拓宽；如地质雷达技术、面波勘探技术、电阻率层析成像和地震(声波)CT技术等都在工程实践中取得了良好地应用效果，发挥着愈来愈重要的作用；同时，常规物探方法的应用范围和数据处理技术也不断进展，所取得的成功实例枚不胜举，此不赘述。

  然而就某种物探技术方法的作用而言，应视其解决具体地质或工程问题的适宜性和效果进行评判，无论哪一种先进的物探技术方法，由于它们所测试的物性特征参数各异，往往也只是其它方法的补充和印证，而不是对常规物探方法的取代或覆盖。许多常规的物探方法，如电测深法、联合剖面法、地震折射法等，其作用和效果仍不可忽视和低估，事实表明，采用综合物探技术和综合分析解释，使各方法成果相互佐证，取长补短是提高物探资料解释精度和可靠性的必由之路。

  无论综合物探或综合勘探决不是多种方法和手段的任意罗列，也不是投入的方法和手段越多越好，而应是最佳方法或手段的优化组合，使其达到“技术可靠、经济合理”，达不到这一要求的地质勘探和物探，决不能说是真正的综合勘探和综合物探。