浅谈水文地质勘探中综合物探技术的应用

浅谈水文地质勘探中综合物探技术的应用

作者：黄献州 史会

来源：《中国科技博览》2014年第34期

[摘 要]改革开放以来，我国地质科学技术的不断发展，越来越多的先进设备的综合物探法逐渐被地质勘探广泛应用。本文主要针对当前水文地质勘探的工作概况以及综合物探法的原理展开论述，进而基于综合物探法的作用，归纳了水文地质勘探中常用的物探方法。 [关键词]综合物探 探测 探测水文地质

中图分类号：TU456 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）34-0072-01 一、水文地质勘探工作的发展概况

我国水文地质勘探工作从50年代开始，经过半个多世纪的发展，取得了举世瞩目的成就，相比前苏联、美国以及其他国家，我国水文地质勘探工作的特点是起步晚、发展迅速。50年代，首次建立起全国性的水文地质工程队伍；60年代，在东部大平原和西北缺水地区这些特殊的地理区域进行了水文地质的普查；70年代，全国三分之二以上的地区完成了水文地质的普查工作，水文地质勘查技术更加完善，地下水动态观测站在各省市自治区陆续建成；80年代，我国的水文地质勘探工作过程中，开始重视水文环境，加强环境立法；水文勘探发展到当前，数字地球建成，地理信息中的3S（GIS、GPS、RS）应用于处理水文地质的空间数据，以及专业性软件随着计算机的发展广泛应用于水文地质的勘探，为水文地质工作的发展提供了技术上更加有力的支持。 二、综合物探法的原理

综合物探是基于先进电子信息技术，而逐渐发展起来的探测法。该种探测方式在地质科学领域被广泛用于水文地质结构的勘探。而且随着现代电子技术的发展，综合物探也得到了快速的发展。

地层表面所激发的振动信号在地层传播过程中，会产生一定的体波和面波信号，体波信号一般分为横波和纵波，面波信号分为Rayleigh波以及Love波，体波信号在一些特殊的地层环境下，会出现明显的反射和折射现象。面波信号在地层的传播过程中会出现频散现象。 研究数据显示，面波在一些非均匀的介质传播过程中会出现频散现象，反之则没有。一般来说面波在地层传播的频散具有一些规律：首先，当频率有变化时，面波速度就会随着地层勘探深度的逐渐变化接近地层的速度；另外，地层厚度发生变化时，就可以看出拐点位置与地层厚度有着非常紧密的联系。

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采用物探手段对工程进行地质勘察，最主要的目标，是了解勘探所在地区的土层厚度及基岩埋深。勘察区域表层如果大量被土层覆盖，只有部分的基岩裸露，这说明裸露基岩存在部分的风化现象。

三、综合物探技术的作用

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、运用于探测水文地质探测。在进行水文地质勘探中，往往基于水质的导电性和岩石的电磁场进行综合物探。在实际的水文地质中，有效的综合勘探对实际的诸多行业来说，都具有重要的意义。尤其是煤矿企业，有效的水文地质勘探，可以很好的避免煤矿企业在生产中的安全事故。

2、运用于工程质量的检测。综合物探可以对被测物体的内部进行探测，基于这一功能，其还广泛的运用于大型桥梁和建筑物的质量检测。通过有效的综合物探，可以很好的了解建筑物的内部结构，进而达到质量检测的目的。

3、运用于地质灾害的地质探测。近年来，我国的突发自然灾害比较的频繁，这就需要加强对地质灾害的探测。通过有效的综合物探技术，可以很好的对地质结构进行科学的探测。在探测的过程中，可以判断异常结构的位置，岩石的断层情况，这些探测数据的有效反馈，可以很好的用于诸多自然灾害的提前预防。

四、在水文地质领域，常用的几种综合物探法

随着电子信息技术的发展，这种综合物探的方法越来越多样化。尤其是现在图像信息技术的发展，更加丰富了其物探的方式。而且，现在的综合物探，可以根据不同的探测目的，选取不同的物探技术，进而更好的到达探测的目的。往下就介绍几种常用的物探技术。

1、瑞利波法。该种方法可以对勘探的地质进行全方位的勘探。其勘探的原理是基于对瑞利波的衰减情况，对岩石的断层进行有效的探测。在探测的过程中，依据测量瑞利波在岩石中的传播速度和衰减的情况，准确的定位断层的位置。如果在探测的过程中，瑞利波的频率骤减或传播的速度减缓，那说明在该底层中，存在断层的地质结构，同时可以根据频率衰减的频率，判断断层的范围和岩石断层的程度。

2、电流透视法。该种探测方法具有优于电流探测法之处，那就是这种探测法可以对地质结构进行全方位的探测，对于一些岩石内部的地质结构和含水情况都可以做到有效的探测。这就避免了电流法在探测时，对一些岩石内部缺乏有效的测量。该种方法在勘探时，仍主要研究电场的变化情况，进而根据电场的变化，对地质结构做出定量的分析。该种方法在探测的时

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候，也要特别的注意外来磁场的干扰，进而干扰测量电场。外来磁场的干扰，会造成天然磁场的震荡变化，进而出现感应电流，感应电流的产生，会造成电磁场的变化，使得形成的电场分布图像比较的模糊，地质内部结构的成像不具体，不便于数据和图像的分析。

3、天然磁场法。在进行水文地质勘探时，岩石造成的天然磁场就是一个良好的勘探平台。天然磁场法就是基于岩石的磁场，进行有效的磁场勘探，依据勘探的数据进行定量的分析。该种勘探技术受到外来磁场的影响非常的明显，诸如在勘探的过程中，使用其他的电子通讯设备，都会对岩石的磁场造成干扰，进而使得勘探的数据变化过大，不便于数据的有效分析。该种探测技术，可以根据磁场的频率的测量数据，详细的了解不同层次的地质结构。而且根据不同的频率数据，可以知道地质中异常结构的地理位置。一般情况下，测量的磁场频率越大，表明异常的结构的地理位置比较的浅，反之，如果测量的磁场频率比较的微小，表明异常结构的位置比较的深。而且对磁场的频率做定量的分析和计算，可以很好的确定异常结构的精确位置，这样在煤矿的开采过程中，尽量的避免对该底层的开采或加强该地理位置的安全防范。

4、电流法。该种方法是基于不同岩石的电阻率和含水性而开展的探测技术。在勘探的过程中，不同的岩石有着不同的电阻率和含水量，通过电流法的勘探，可以很好的测量出不同地理结构中的岩石电阻率，通过对电阻率的测量数据，进行定量的分析，可以确定地理结构中，各岩石的种类和含水情况，这样可以对地理结构做到定性的分析。但在实际的矿井勘测时，其仍存在诸多的不足。由于矿井的巷道和深井的存在，会造成电流场的分布杂乱无章，同时也使得电流场的数据曲线发生较大的变化。因此，在采用电流法进行物质探测时，要特别注意巷道和深井对测量电场分布的影响，同时在对电流场的数据图形进行分析时，要特别注意巷道等空间对数据分析的影响。

5、电磁法。该种方法是通过对岩层的导电性的探测，进而达到探测的目的。该种方法主要用于金属矿床的寻找，以及地质结构的探测。而且基于其工作原理的不同，可以把电磁法分为瞬变电磁法和连续电磁法。其中瞬变电磁法广泛运用于探测水文地质结构。瞬变磁场法是依据一定的电源装置，对地质中发射电磁场，利用磁场的脉冲特点，来对地质结构进行有效的勘探。

6、无线电波法。该种方法是通过向地下发射高频率电磁波，根据电磁波得衰减情况进行分析，进而达到探测的目的。高频率的电磁波在穿过岩石层时，会被岩石的磁场所吸收，进而造成了电磁波出现衰减的现象，而且正常岩层的电阻相对于断层而言非常的小，当电磁波遇到断层时会出现明显的衰减现象。 五、结语

综上所述，综合物探的探测技术逐渐呈现多样化和科技化的发展。基于先进的电子成像技术的发展，使得综合物探的探测结果更加的具体、科学。在实际的探测工作中，对水文地质的勘探往往需要依托几种探测方法，才能对地质结构进行全面的探测。

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