工程物探技术论文范文

导语：如何才能写好一篇工程物探技术论文，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：物探技术 地质勘查综合物探

中图分类号：P624文献标识码： A 文章编号：

科技时代的到来，使得各项现代技术获得快速发展。科学技术的应用让人们的工作更加准确有效，因此，将物探技术应用于我国的地质勘查工作中，对地质勘查工作的发展具有十分重要的意义。物探技术在地质勘查工作中的应用，将大大提高地质勘查的速度和质量，增强了地质勘查工作的有效性，从而提高了生产力的发展。物探技术的应用使得地质勘查工作具有更高的现代化水平，成为地质勘查中的一门新型活跃并且具有重要价值的勘查方法。但是，由于地质勘查工作的复杂性，物探技术在实际地质勘查中依旧存在众多问题，这就需要我们进行深入的分析和研究。

物探技术的基本原理

所谓的物探技术就是指根据各种岩石之间存在密度、电性、放射性以及磁性等物理性质的差异，利用地球物理的原理，选用不同的物理方法和物探设备，进行工程区地球物理场的变化测量，以此来了解其水文地质以及工程地质条件的一种勘测方法。目前，由于单一的物探方法具有自身的局限性以及地质勘查具有复杂性，因此，我们在地质勘查中常常采用多种物探方法进行勘探和测试，这就形成了综合物探技术。综合物探是基于先进电子信息技术而逐渐发展起来的。由于不同的地质结构具有不同的物理特性，物探技术就是利用这种不同的物理特性，采用精密的电子仪器对地质结构进行探测，然后根据仪器反馈的信息数据和图像，对地质结构做出准确的定量分析，从而对勘探地质结构的岩石密度和辐射进行判断。通过综合物探技术可以很好的了解各个岩石层的岩石结构和岩石种类进而有效地完成地质勘查工作，为各种地下矿石能源的开采进行安全的指导。

物探技术应用对地质勘查的意义及作用

目前，随着综合物探技术的逐渐成熟，已经深入到众多生产行业和工程领域，尤其是在地质勘查方面，取得了良好的勘查、探测效果。例如，在水文地质探测中的运用。在进行水文地质勘查时，会根据水质具有的导电特性和岩石具有的电磁场进行综合物探。再比如，在地质灾害的地质勘查中的运用。通过有效的综合物探技术加强对地质灾害的探测，可以对地质结构进行正确的判断，从而找出异常结构的位置以及岩层的断层情况，根据这些物探数据可以对部分自然灾害进行很好的预防。另外，可以运用于工程测量的检测和考古行业。在工程建设前通过物探技术进行地质勘查，从而保证了施工的安全以及建筑的建成后的质量安全。应用于考古行业可以根据被测物体的物理性质，进行内部的勘查与检测，从而帮助考古人员判断出文物的准确位置。

因此，随着科学技术和信息时代的不断发展，使得综合物探技术在地质勘探中发挥着越来越重要的作用。将物探技术应用与地质勘查工作中，通过综合物探的数据信息，可以帮助地质勘查工作者进行精确的判断，从而减少工作失误，方便勘查工作的顺利进行，提高地质勘查工作者的工作效率，降低工作强度。另外，将综合物探技术应用于地质勘查领域，对我国的地质勘查工作的发展有着重要意义，有利于生产力的提高，从而促进国家建设提高经济发展能力。

综合物探技术的方法

由于地质勘查工作的复杂性，针对不同的环境往往采用不同的物探技术，因此进行地质勘查的综合物探技术的方法有很多。

电磁法

电磁法主要是指根据岩层具有导电性的特点进行探测，从而达到地质勘查的目的。电磁法根据不同的工作原理，又可以分为连续电磁法和瞬变电磁法两种情况。它们主要应用于地质结构的勘查和金属矿床的寻找。其中，瞬变电磁法可以通过一定的电源装置，利用电磁场的脉冲特点对地质结构发射电磁场，从而对地质结构进行有效的勘查与探测，尤其是在水文地质结构的勘查中，瞬变电磁法发挥了重要作用。

电流法

电流法是一种根据不同岩石之间具有的电阻率和含水性进行的物探技术方法。通过电流法探测出不同地质结构中的岩石电阻率，然后根据这些电阻率数据进行科学的判断与分析，从而确定地质结构中岩石的含水量以及岩石的不同种类，以此来做到对地质结构的定性分析。

天然磁场法

由于岩石本身就具有一定的磁场，因此在进行地质勘查时可以利用这种天然的磁场进行有效的检测。天然磁场法就是根据岩石自身所具有的磁场进行的一种地质勘探方法。这种探测技术可以通过岩石磁场的频率进行数据测量，来详细了解不同层次的地质结构。但是，在实际地质勘查过程中，这种物探技术方法容易受到外部因素的影响。比如，在地质勘查时使用的电子通讯设备等都会对其造成设备干扰，从而导致勘探的数据变化过大，不利于对数据进行有效分析。

无线电波法

这种方法，主要是对地下发射高频率电磁波，然后利用这些电磁波的衰减情况进行分析，从而促进地质勘查工作的有效开展。当电磁波穿过岩石会被的磁场吸收从而出现衰减的情况，尤其是遇到断层是会发生明显衰减的现象，因此在地质勘查中根据这中现象可以准确判断断层的位置。

总而言之，进行地质勘查的物探技术有很多，比较常用的有地震波CT成像技术、声波测并技术、高密度电法勘探技术以及钻孔色彩电视全孔壁成像技术等等，这些技术对地质勘查工作的有效进行起着至关重要的作用。随着社会经济的迅猛发展，地质勘查工作对物探技术的要求也越来越高，单一的物探技术方法已经难以解决在实际工作中遇到的各种复杂的地质问题，因此，我们必须对物探技术在地质勘查中的应用及问题进行深入研究，通过多种物探技术方法的优化组合进行地质勘查，以此来提高地质勘查工作的有效性，促进地质勘查工作者判断的准确性，提高工作效率。

参考文献

荆鹏 郭栋浅谈物探技术在地质勘查中应用【期刊论文】城市建设理论研究(电子版)-2012

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1999年，李朝林上任伊始，公司的产值只有64.45万元，利润只有26.92万元，加之事业经费投入的大幅减少和国家勘查项目的锐减，职工大批下岗，技术人才严重流失，人均年收入不足3000元。公司主业发展停滞，多种经营举步维艰，单位经济十分困难。面对重重困难，李朝林意志坚定，充满自信。在做了大量调研工作的基础上，他果断提出发挥勘查专长走专业化发展之路、提高装备水平走市场化发展之路、登记资源希望区走矿权兴业之路三大发展战略。到2008年，公司实现产值3000万元，是1999年的48倍；利润达到1348万元，是1999年的50倍；人均收入达到32600元，较1999年增长了10倍之多。职工上岗率达到95％以上。

十年来，公司专业队伍已从原来只有20多人的小项目部发展成拥有生产科、技术科、地震队、电法队、测量队、物探研究室、资料处理室和资源预测室，集预测、设计、勘探、处理和报告提交为一体的专业化队伍，目前公司拥有研究员5名、高级工程师27名、工程师41名，

探矿权的登记和转让也取得了可喜的成绩。先后获得了21个区块的探矿权。探矿权的登记和转让，不仅为公司带来了实实在在的效益，也为公司今后的发展提供了有力的保证。

特别是登记发现了储量达3个亿的龙家堡大煤田。该煤田的成功发现为全省煤炭资源接续做出了重要贡献，为吉林省经济的可持续发展提供了有力的能源保障，为吉林省的煤田地质事业做出了重要的贡献。

十年来，公司共投入6500万元对设备进行更新、升级和改造。先后购置了世界先进的408和428数字地震仪和相关的配套设备，数据接收链达到7346道，同时，先进的电法仪、RTK测量仪和各种类型钻机设备的不断引进，极大地提高了公司的市场竞争能力。

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关键词：岩溶地区 工程地质 勘察技术

中图分类号：F407.1文献标识码：A

引言

岩溶是指水对可溶性岩石作用时，以化学溶蚀为主，水的机械作用冲蚀、潜蚀等为辅的地质作用所产生的一些现象的总称，也可叫做喀斯特。因为喀斯特作用形成的地貌，叫做喀斯特地貌。目前许多的研究者已经对其展开了多方面的研究，并且在一些领域取得了比较好的成就。但是，随着我国在岩溶地区建设的工程越来越多，在进行工程勘察时遇到的问题也就越来越多。虽然工程技术人员在勘察的过程中，也不断的总结了许多经验，但是岩溶地区的地质地貌繁杂多样，地质勘察技术还有待进一步的研究。

1岩溶地基的类型

岩溶在发育的过程中，可溶岩的表面常常会出现石芽、溶沟，并且表现的参差不齐，在底下的溶洞又常破坏岩体的完整性，岩溶的覆盖土层又受到溶水动力的变化而产生开裂、沉陷的现象。这些现象的存在不同的方面对建筑物地基的稳定性造成了威胁。因此，对岩溶地基的类型加以区分，也就显得非常重要。按照碳酸盐岩出露条件和其对地基稳定性的影响，可将岩溶地基分为以下三种：

1.1埋藏型的地基

在碳酸盐岩之上覆盖着的厚度大小不一的非可溶性岩，当其厚度和强度能够支撑起建筑物并保证建筑物的稳定性时，对于下部所发生的岩溶情况可不加以考虑。

1.2型的地基

型主要指的是由于地表只有较少的植被和土层覆盖，碳酸盐岩大部分在地表的情况。按照具体的情况细分，它又可以分为石芽地基和溶洞地基。

石芽地基：它所形成的的原因是由于大气降水和地表水沿，碳酸盐岩，在节理、裂隙溶蚀的扩展作用下形成的。这种石芽主要分布在山岭的斜坡上、岩溶洼地的边坡上和河流谷坡，石芽的表面表现的非常陡，而且溶沟和溶槽的深度有超过10米的，且与下部的溶洞裂隙相互连在一起。这就大大的导致了地基的不稳定，加重了施工的困难。

溶洞地基：它主要是由溶洞顶板的稳定性来决定的，而溶洞顶板的稳定性又主要是由岩石的性质、顶板厚度洞内充填情况以及溶洞形态和大小等决定的。

1.3覆盖型的地基

根据碳酸盐岩所覆盖的泥土，如风成黄土、残坡积红粘土等的厚度大小，可分为深、浅两种覆盖型。这种类型的存在对地基造成的影响主要是塌陷、不均匀沉降等，要稳定地基需从建筑荷载和土洞的共同作用两个方面来进行考虑。

2岩溶工程地质研究的现状

在进行岩溶地质的研究过程中，由于本身岩溶发育就存在着不确定性和隐蔽性，又常常使用随着桩基础，给工程的建设带来了极大的麻烦。在面对这些麻烦时，不少的方法和经验在一些学者和专家的总结下得以形成。比如，对于弹性体内存在的孔洞，受双向均匀应力场作用所形成的应力集中现象，有的学者采取用平面问题的有限单元法进行对溶洞的分析。有的学者和专家通过对覆盖型岩溶区的桩基础进行分析，找出适合建筑工程稳定性的最佳方式。这些研究和研究成果的出现，在对于我国进行岩溶地区工程建设地质勘察的问题上有着很大的帮助，在进行对这些资料的统计、分析上，可以总结出相应的合理的勘察方法。

3岩溶地区工程建设地质勘察的方法

岩溶地区的地质地貌情况非常的复杂，在进行勘查工作时，已经不能单凭槽探、坑探等传统的方法进行，只有在详细的了解岩溶地区的不同情况下进行才具有现实意义。因此在进行工程建设的的过程中，必须先进行地质的勘察。那么采取合理而有效的方法进行勘察就显得尤为重要。

3.1采用遥感技术

遥感技术用来探测识别目标物的整个发展过程的一种技术，主要运用电磁辐射的理论，将远距离的目标物辐射成电磁波信息，经过探测器的接受，传到地面的接收站，最后由接收站加工成具体的图像或数据资料。这个过程综合应用了现代物理学、电子计算机技术、数学和地学规律的相关原理。遥感技术的应用，能够大范围的将岩溶地貌形态显现出来，而且遥感图像能够从宏观上具体真实的将地表特征和地表的现象的关系显示出来，特别是在对岩溶层组划分和地质构造等方面特别的适用。

3.2采用地球物理勘探技术

将地球物理勘探技术应用到工程地质的勘察中，能够有效地提高工作质量，节省成本费用以及加快勘察工作的进度。它主要是对岩溶场地的各种参数进行详细的地质解释，因为人工的或天然的物具具有一定的“透视性”。这种方法也可以简称为“物探”技术，适用于地面、地下的测量和地下与地面之间的洞穴的测量。

3.3采用静力触探技术

静力触探技术的应用，可以精确的确定软土、粘性土以及砂类土的承载力，特别适用于对覆盖型岩溶工程的勘察。在进行勘察的过程中，这种技术主要是用来查明第四系的覆盖层中的隐蔽土洞的有无、规模、位置和疏松裂隙带的分布、范围。静力触探技术技术在一定的程度上可以代替物探技术，在探明隐蔽土洞和扰动土层方面具有明显的成效。

4结论

综上所述，对岩溶地区工程建设地质进行有效的勘察是非常有必要的。岩溶地区的喀斯特发育状况是一个非常麻烦的问题，它的不确定性及隐蔽性加重了技术勘察上的难度。因此，在进行岩溶地区工程建设时，我们必须针对具体的工作情况，在现实的地质地貌条件下，结合相应的地质勘察技术，详细的了解和地岩溶的相关变化情况，从而做出合理的工程建设方案。但是，在具体的勘察过程中，还有很多问题会出现，这些问题有可能是以前我们从来都没有遇见的，用现有的技术也无法加以解决的。面对这种情况时，只有不断地加强技术方面的更新以及寻找出新的技术方法，我们才能够更好的完成岩溶地质条件下的工程建设。

参考文献：

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[关键词]RTK技术 石油物探测量 技术问题

中图分类号：O484.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）24-0038-01

一、RTK技术的在石油物探测量应用中的优点

科技的不断发展，RTK技术的在石油物探测量应用中越来越广泛，这是因为RTK技术能够使石油物探测量的精度得到保证。RTK技术的主要优点包括：精度高、速度快且操作简便等。所以，RTK技术在物探测量中的应用越来越广泛。

具体的优点还有：RTK技术的精确度能够达到厘米的级别，同时在石油物探测量中，工作人员只需要手持着控制器，把仪器别在腰上，便可以在二十公里范围内进行放样即可。时间也只需要一到两秒，便可以顺利完成。工作人员每进行放样一点，便可以提供出准确的三维坐标，使所测点更加精准，而且最重要的一点是，当工作人员设置好放样的半径时，在测量的时候若超出放样的半径，系统就可以自动的报警。与此同时，RTK技术还能够实现二维放样和三维放样、管线、井位以及测线偏移等测绘的工作，并且不会因为天气的原因而影响正常的工作。对于工作人员和车辆的使用率来说，RTK技术的应用也能够减少资源的浪费和资金的支出。由此可见，RTK技术在石油物探测量应用中的优点为石油物探测量创造了良好的环境，操作与携带方便、精确度高、测量速度快、功能齐全并且经济效益明显等优点是十分值得继承发扬的。

二、RTK技术在石油物探测量应用中出现的问题及解决措施

（一）RTK技术在石油物探测量应用中出现的问题

虽然RTK技术已经被广泛地应用在了石油物探测量中，也为石油物探测量带来了效益，但是在其发展的过程中依然有许多的问题亟待解决。这就需要我们发现其中的问题，并找出适当的解决措施，从而确保RTK技术的测量精确度，为石油物探测量创造出更多的经济效益。

RTK技术在石油物探测量应用中出现的问题主要包括：坐标系统转换会产生误差、信号在传输过程中的误码、数据链的信号衰减影响、天线的机械中心不重合等等。具体的问题还应当具体分析。例如：对于坐标系统在转换时产生误差的问题，一般来说，在石油物探测量的工作中，通过RTK技术在WGS-84坐标系下得出测量结果，但是由于流动站的位置变换对测量的时间有限制，因此通常不会采用WGS-84坐标系统，所以必须对其进行坐标系的转化，才能得出用户所需要的坐标系坐标。尽管在石油物探测量的过程中依然会出现因坐标转换而造成误差，但是对坐标定位的误差只有厘米级，因此一般不会对测量结果产生重大的影响。

其次，RTK技术会在信号的传输过程中产生错误代码，使得数据链信号衰减，并产生消极影响，有时信号线和电源线的接触不良，也会使得数据链信号在传输过程中产生间断。结果就会导致流动站在作业中的信号失锁或使得测量结果不准确。因此，为了能够确保RTK技术可以快速、连续地得到固定解，首先要使RTK的移动站能快速、连续、可靠地收到基准站发来的数据链信号，才能解决类似的问题。还有一个重要的问题就是，天线的电子相位中心一般来说是变化的，因此通常会与天线的机械中心不重合。这与它接收信号的方位角度和频率等有关。相位中心产生变化，对点位坐标的误差影响一般在三厘米到五厘米之间，由此可见，对于那些精确度要求小于三厘米的石油物探测量的工程来说，就必须了解天线与基地站天线的精确相位图形，并能够根据实际情况加对其进行修改。

（二）解决措施

上一段主要论述了RTK技术在石油物探测量应用中出现问题，本段就根据上文所描述的问题，总结出解决问题的措施，具体如下：

在石油物探测量的工作中，对RTK技术的应用比较繁多，通常单一卫星定位系统的接收机如果能够锁定六颗及以上卫星，那么则可以初步判断，它的可靠性能比较强，然而多卫星系统只需要保持四颗GPS卫星，格洛纳斯卫星保持在三颗以上，就能确保其性能可靠。但是，石油物探测量基地一般会在地形较为复杂的地区，由于信号受阻的原因，便不能够适时地接受信息，或是不能接到更多卫星信号的覆盖，最终导致出现间隙或是虚假值，这样以来，应用的RTK技术在进行石油物探测量的作业时就必须重新初始化。所以，如何能够得到足够的卫星数和缩短初始化时间的理论和技术，是测量工作中测量人员采用RTK技术时应该首先解决的问题。

从理论上来说，双频OTF技术的应用不仅能够缩短初始化的时间，而且还能够单历元确定GPS固定整的周模糊度计算法，只是它的可靠性不高。因而在实际的石油物探测量操作过程中，应当采取快速静态测量模式，尽可能的降低初始化时间，并且还需要在地势复杂的地区借助辔佬窍低常俅嗡醵坛跏蓟氖奔洹H绻邮招藕挪焕硐耄沟貌饬康慕峁荒芄淮锏焦こ叹鹊囊螅鼓芙柚疽鞘凳┎共猓饩褪沟PS技术能与全站仪进行有机结合，从而为生产提供重大便利。

多路径效应与多路径效应的解决措施是在GPS测量工作中对测量质量影响最大的因素。它与回声的现象大致是相同的，接收机在接到卫星发射信号的同时，还能够接收到其它物体反射的卫星信号。因此，在采取RTK技术的GPS测量应用中，如果在进行测量时没有办法更换测量点，那么要想降低多路径效应，就必须采取增添卫星截止高度角的措施，虽然能够屏蔽低高度角处的卫星信号，但没有更好的方法来解决这样的情况。

三、总结

RTK技术在石油物探测量中的应用越来越广泛，此技术在发展的过程中存在着许多问题亟待解决，但是我们相信通过时代的发展，科技的进步，RTK技术在未来的日子中还能够更加的完善，为石油企业做出更大的贡献。

参考文献

[1] 赵玉生；丁翔宇；周德茂.《RTK技术在物探测量应用中若干问题探讨》[J].全球定位系统，2009，（04）.

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关键词：隧道施工；超前预报；物探法；综合预报

Abstract: The tunnel project in the construction, due to the tunneling direction of the geological complexity and diversity, so a single construction techniques can easily lead to geological disasters, if we can know in advance the front of the geological conditions, has very important significance for the construction of the tunnel project. This paper analyzes a variety of advanced geological prediction method and the principle of advanced geological prediction and forecasting process, select the appropriate forecasting method will provide some help in order to tunneling.Keywords: tunnel construction; ahead forecast; geophysical method; comprehensive forecast

中图分类号：U45文献标识码：A 文章编号：

1引言

我国的山地约占陆地总面积的33%。随着经济的发展以及大型基础设施的不断完善，铁路、公路等基础设施中隧道工程也不断增多，这些隧道工程其洞径一般都比较大，而且埋藏深洞线长，这样一旦涉及到复杂的地质条件，施工难度将非常大。隧道施工时，设计文件是主要的参考依据，而设计文件最主要的依据是关于地质的勘察资料。在对地质进行勘察时，关注的往往是与工程安全、经济效益等相关的地质条件，对于局部的以及影响施工小的地质情况通常不要求详细勘察。但一些随机的地段由于不良地质的影响存在很大的安全隐患，在隧道施工时，很容引起突泥、突水、岩爆等地质灾害。一旦引起地质灾害，轻则使得工程延误，重则造成人员伤害，而且事故发生后，会带来一系列的后续问题。因此，在隧道施工时，选择合适的超前预报方法，提前测知施工掘进方向的地质情况，尤为重要。

2几种主要的超前地质预报方法

隧道工程中，所处地质条件千差万别，不同的地质条件所要求的超前地质预报方法也不尽相同。对于可溶性地层，超前预报的重点是岩溶的位置及其规模。岩溶充填的性质以及其涌水突泥量也是超前预报的关键。对于非可溶性岩层，超前预报的重点是围岩非稳定块体坍塌的位置及规模。对于深埋硬质完整岩体，超前预报的重点是可发生岩爆的位置及规模。对于煤系地层超前预报的重点是可发生瓦斯突出的位置。因此，隧道施工时，超前预报不一定只进行某一方面的预测，往往兼有其他内容。根据超前预报时，采用的技术手段，地质超前预报通常分为地质分析法、超前钻探法、地球物理勘探法和超前导坑法。

2.1地质分析法

地质分析法是隧道工程中超前预报最常用的方法，地质分析法中最常见的是地质素描。地质素描把施工面的地质状况如实的描述出来，其主要内容包含地层的岩性、贯穿性节理、地下水的出水情况等。正洞地质素描就属于地质素描法，这种超前预报根据已开挖段的情况来预测掘金前方的地质情况。正洞地质素描占用施工时间最少，能较快的得出结果，但对某些结构面很容易出现漏报，另外，其预测距离也较短。

2.2超前钻探法

超前钻探法利用水平钻机对开挖面进行水平钻进，根据水平钻机钻进的速度的变化以及钻孔冲洗液的气味还有颜色以及在水平钻进时遇到的其他状况来推断掘进前方的地质状况，我们可以根据施工情况来设计水平钻机钻孔的数量和角度，或者利用钻芯进行强度试验获取岩层的物理特性。在施工时，勘测到有影响工程的瓦斯或地下水，可以利用钻孔进行释放。这种方法比较可靠，对于掘进前方几米甚至几百米都有一定的预测作用，但在复杂的地质条件下其预测的效果不理想，对于正洞前方的小断层以及贯穿性大节理难与预测。钻孔间的地质情况难于反映出来。而且探测的费用较高，速度也较慢。

2.3物探法

物探法是一种间接的预测手段。从原理上来讲，只要该隧道工程可以进行隧道掌子面勘探，都可以利用物探法来进行超前地质预报。但是由于工作条件受限或者其他因素的制约，物探法应用比较常见的有地质雷大法、弹性波反射法、红外探测法等。本文只介绍其中的地质雷达法。

地质雷达法也可称之为电磁反射法，它是利用无线电波对地下界面进行扫描，然后通过分析以确定其内部形态以及分布的一种电磁技术。地质雷达法的理论基础是高频电磁波理论，将高频电磁波利用发射天线输送到地下，然后经过目标体后反射回地面设置的接收天线，然后通过分析处理确定所探测介质的信息。地质雷达法通常用于岩溶等不均匀地质的探测。地质雷达法适用范围最广，受外界条件的限制少；探测所用时间短，每次探测大约30分钟左右，对于隧道的掘进施工影响很小；图形直观，能够及时的提供预测资料，而且成本低。但是当施工附近有强电磁干扰设备时，误差比较大。

2.4超前导坑法

超前导坑法一般分为两种，超前平行导坑法和超前正洞导坑法。超前平行导坑法是将小断面导坑与正洞保持一定距离，但是平行布置；超前正洞导坑法则是把导坑直接布置在正洞中。但是不论如何布置导坑，其作用均是依靠开挖的导坑把遇到的地质构造以及地下水情况进行素描，然后依靠地质扫描图对未开挖地质进行预测。超前导坑法能够直观高精度的进行较长距离的预测，而且由于导坑的存在，使得施工进度得以加快，还可以利用导坑进行排水减压，改善通风。但是超前导坑法预报成本较高，有时甚至需要将整个隧道洞口实施平导开挖。

3隧道工程超前地质综合预报

综合预报就是不依靠单一的预报方法，在地质分析的基础上，结合多种预测手段，综合性的探测掘进方向上的地质情况，据此分析可能遇到的地质灾害，提出相应的施工措施。

3.1综合预报原则

隧道工程超前地质综合预报的原则是以地质分析为基础，结合物探法和超前钻探法，兼有长短距离及地面和地下的探测，并辅助以物性参数互补。

通常隧道施工前，先要对地面以及掌子面的地质进行勘查，进行地质分析，以此作为地质超前预报的基础，并贯穿与整个施工预测过程。在使用地质超前预报方法时，要将物探法和超前钻探法相结合，这样能最大化预报精度，而且节省时间，降低成本。长短距离以及地面地下综合探测，即对于隧道洞内外的地质均采用一定的方法进行超前预报，在进行长距离预报的同时，辅助以短距离的精确预报，这样便提高了预报的准确度。掌子面素描以及物探法都可以进行洞内预报；地质雷达法可以进行短距离预报。此外，还要辅助以物性参数互补，即利用物探法进行预报时，其所预探的物性参数应当互相补充互相配合。不同的物探方法探测的物性参数不一定相同，在对地质进行分析时，要将这些物性参数综合考虑分析。通常是根据施工的地质条件，预报成本，施工进度选取相应的几种预报方法，然后再将这几种方法得到的物性参数进行整合分析。TSP+GPR组合使用时，便可以很好的用于探测断层；TSP+红外探测便可以很好的用于探测富水情况。

3.2综合预报流程图

隧道施工时，其综合预报的流程如图1所示。

图1 隧道施工综合预报流程图

4结论

随着国民经济的发展以及大型基础设施的建设，隧道工程越来越多，隧道施工时，超前地质预报显得尤为重要。不同的地质条件，需要的超前地质预报方法也不尽相同，通过对常用的几种预报方法的分析，以期能够对隧道施工时，如何选择超前地质预报方法提供一定的帮助。在进行地质超前预报时，还要遵循一定的原则，即以地质分析为基础，结合物探法和超前钻探法，兼有长短距离及地面和地下的探测，并辅助以物性参数互补。相信这些超前地质预报方法的综合运用，在隧道施工时，可以极大的减少地质灾害的发生率。

参考文献：

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GPS越来越广泛地应用于水利水电工程地质勘察测量及定位控制,它在高程控制方面能较好地解决跨河、跨沟水准难以传递的问题,以及在勘察区控制点较少,或在山区、林区等通视条件较差、观测条件受限的区域进行工程地质勘察时,运用GPS可大大减少作业时间,提高测量精度。

二、遥感技术的应用

遥感技术按照遥感平台的高度不同,一般分为航天遥感、航空遥感和地面遥感共3大类。遥感技术由于视域广阔、信息丰富、具立体感、卫星影像成周期性重现以及获取资料快速等特点,被广泛应用于水利水电工程中有关重大工程地质问题及相关的环境等问题的调查与研究。

(一)区域构造稳定性研究。由于遥感图像能提供大量宏观的线性构造信息,较好地反映区域地质特征、水系分布特征和地貌形态,所以对研究区域构造格架,确定断裂体系及活动性以及评价工程及其周缘地区的构造稳定性有重大作用。因此遥感技术的应用也成为研究此问题必用的手段。

(二)水库区塌、滑坡、泥石流调查。在大型水利水电工程库区岸坡的滑坡、崩塌、泥石流以及某些松散堆积体的调查中,有一些工程应用遥感技术利用航卫片或彩红外片进行地质解译,结合野外现场观察、复查和检查查明了许多久拖不决的影响库岸稳定性评价的大型或较大型、塌滑体的数量,分布及其稳定状态。

(三)岩溶调查。利遥感影像,特别是彩红外影像进行岩溶及岩溶水文地质调查有其特殊的优势,像片解译不仅能很好地判读各种岩溶地貌现象,而且还可以充分利用和其它介质红外光谱的差异,判断地下水的分布和泉水分布等。清江招来河、高坝洲,黄河万家寨等工程曾利用彩红外航片解译来研究岩溶及岩溶渗漏问题,都取到了良好的效果。

(四)中小比例尺地质测绘填图。推广遥感技术,在保持必须的野外工作量和成图现场校核工作的前提下,中小比例尺地质图以遥感成图取代常规地质测绘;建筑物及其它重要地区大比例尺工程地质图优先考虑遥感成图。这是十年前在全国水利水电勘测工作会议上由水利水电规划总院提出的“勘测技术发展目标”文件所确定的。

(五)岩土工程开挖面地质编录。为适应大型水利水电工程施工中进行反馈设计、安全预报和存档备查的需在人工开挖高边坡、大型地下建筑物和大坝基坑的开挖中采用地面遥感技术,进行地质编录,并为有关的稳定分析和现场预报提供翔实的地质资料和数据是很必要的。为此长江勘测技术研究所在“七五”、“八五”和“九五”科技攻关中开发和完善了“高边坡快速地质编录系统”,并成功地应用于长江三峡永久船闸、澜沧江小湾、清江水布垭等工程的岩质高边坡开挖中的地质编录。该项技术采用的是数码像机摄影,微机现场采集及预处理,自主开发的软件处理可随时提供岩质高边坡的连续彩色影像图和地质所需的将边坡开挖面置于任意方位的线划图。

(六)水土保持、防洪与移民安置容量研究。如1994年,长江勘测技术研究所承担的长江上游水土保持重点治理区滑坡、泥石流发育程度与稳态区域研究项目,该项目在研究中利用TM卫片对陇南、金沙江下游、三峡库区3大片进行解译与发育程度的划分(滑坡分四级,泥石流分五级)作出了区划图,提出了防治意见和预警系统建立的基本设想。1990年地矿部航空物探中心与长江委规划处、综勘局一道,开展长江中游干流防洪工程现状遥感调查,用TM卫片和1∶3万～1∶5万彩红外航片进行解译和编写报告,提交的成果获得了较好的成效。移民安置容量研究,航卫片,尤其是彩红外航片,以其对土地利用类型的可判读性和现实性,为移民安置容量分析确定提供了新手段。

三、地理信息系统(GIS)

GIS技术可自动制作平面图、柱状图、剖面图和等值线图等工程地质图件,还能处理图形、图像、空间数据及相应的属性数据的数据库管理、空间分析等问题,将GIS技术应用于工程地质信息管理和制图输出是近几年工程地质勘察行业的热点和发展趋势。目前,国内应用较多且比较成熟的专业软件是由中国地质大学开发研制的MAPGIS,是一种专业的地理信息系统软件。

四、工程物探技术

在我国工程物探虽然起步较晚,但在水利水电工程勘测设计单位从20世纪80年代初至90年代初逐渐引进和装备了一些必要的仪器,如信号增强式地震仪、综合测井仪、电法仪、透视仪、声波仪、管线仪、地质雷达和钻孔彩色电视系统等,使物探仪器得到了全面的更新,其中有些是当时或至今都是世界水平的新仪器,大大地提高了数据采集精度和野外工作效率,促进了物探的发展。

(一)地球物理层析成像技术(CT)。CT技术是利用已有的平洞或钻孔,通过对采用一定发射和一定接收方式产生的透射波的采集与处理,反演孔洞间岩体的波速值,并对区间岩体进行判断、评价的一种技术方法。当前在勘探孔洞间了解岩体情况尚没有一个经济的、有效的技术措施做进一步工作的情况下,CT技术不失为是一个查明孔洞间岩体总体完整性程度的好方法。做得好,不仅能节约一定的勘探工作量而且还会对岩体物理力学性的整评价质量的提高有所促进。所以“七五”国家重点科技攻关以来,包括“八五”和“九五”攻关几个涉及水电建设的项目,涉及水利水电工程地质勘探的课题和专题中大多数都涉及CT技术攻关的内容,并获得许多很有成效的成果。

(二)钻孔彩色电视系统。a53mm的钻孔彩电是为适应水利水电工程勘察的大多数钻孔都是a56mm的金刚石钻孔而设计制造的;50mm的钻孔彩色电视是在电子技术发展的基础上为适应水平风钻孔观察而设计制造的,并首次将CCD光电偶合器件应用于钻孔电视。该产品的特点是电路设计合理,集成度高,性能稳定,与传统的摄像管探头相比,具有彩色图像重现性好、几何失真小、寿命长、耐冲击、体积小、重量轻、功耗低等特点,是一个更新换代产品。当前,随着数字技术的发展,钻孔彩电又在开发的图像处理系统基础上研制出多功能钻孔彩色电视系统,系统采用工控级主机,形成控制器、监视器、录相机三合为一的一体化主机。主机可配接多种不同口径的钻孔电视探头,实现图像数字化实时采集压缩存储,成果可刻录成VCD光盘,还可进行后期图像处理及制作。

参考文献:

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[3]封云亚、沈春勇,喀斯特地区水利水电工程勘测与处理新技术[J].水利水电技术,2005,36(9):70～73.

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【关键词】岩土工程；数字化；勘察

1 岩土工程数字化勘察技术

岩土工程勘察的对象是建设场地的地质、环境特征和岩土工程条件,具体而言主要是指场地岩土的岩性或土层性质、空间分布和工程特征，地下水的补给、存贮、排泄特征和水位、水质的变化规律，以及场地周围地区存在的不良地质作用和地质灾害情况。岩土工程勘察工作的任务是查明情况，提供各种相关的技术数据,分析和评价场地的岩土工程条件并提出解决岩土工程问题的建议，以保证工程建设安全、高效运行，促进经济社会的可持续发展。数字化岩土工程勘察是指应用当代测绘技术、数据库技术、计算机技术、网络通信技术和CAD技术，通过计算机及其软件，把一个工程项目的所有信息(勘察、设计、进度、计划、变更等数据)有机地集成起来，建立综合的计算机辅助信息流程，使勘察设计的技术手段从手工方式向现代化CAD技术转变，作到数据采集信息化、勘察资料处理数字化、硬件系统网络化、图文处理自动化，逐步形成和建立适应多专业、多工种生产的高效益、高柔性、智能化的工程勘察设计体系。

2 岩土工程勘察技术中存在的主要问题

2.1 采用传统的勘察方法和传统的勘察手段已经很难满足设计的需要，存在着许多急需解决的岩土工程勘察技术问题，这些问题主要有以下几个方面：

2.1.1 界面划分，主要有岩土体和岩石风化程度的界面划分，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。

2.1.2 地质形态，主要有不明地下物体、空洞及其分布形态、埋藏位置和埋藏深度的确定。

2.1.3 岩土参数，主要是那些难于取到原状岩土样和难于进行室、内外试验的岩土层即粗颗粒土、残积土和风化岩等。

2.1.4 综合能力，主要表现在一部分勘察技术人员缺乏对勘察各专业的野外和室内原始资料的整理、分析、利用的能力，缺乏如何辨别真伪、归纳总结的能力，缺乏建筑、结构设计方面的知识，常造成勘察的目的不明确，所提供的资料不能满足设计的需要。

2.2 探讨问题的对策

2.2.1 可以利用工程物探可连续加密测点的办法来获得连续的地质界面。从而有效的解决传统钻探手段以点带面划分地质界面时常带来的漏判、划分不准确等缺点；并且可以利用综合工程物探方法有效地解决传统勘察手段难于解决的诸多岩土工程问题。

2.2.2 加强室内、外测试新技术和施工检测技术的使用，通过其所获得的数据和资料，经过分析、对比，建立它们之间的关系，并通过工程施工检测所获取的实测资料反算所得到的参数作为对比依据，确保所提供的岩土工程设计参数的可靠性。

2.2.3 加强勘察技术人员的再教育和技术培训并形成定期制度，促进其知识的更新换代。勘察单位施行内部岗位轮换制度，促成勘察技术交流、知识渗透，尽可能组织技术人员参加各种有关的学术活动和讲座，达到扩大勘察技术人员的知识广度和深度的目的。强调计算机技术的应用，以提高他们的技术综合能力。

3 数字化岩土工程勘察应用实现的关键技术

3.1 岩土工程数字化建模方法

岩土工程地质建模的方法目前采用的主要有表面模型法，表面模型法(也叫数字表面模型)的历史较早，它的基本内容就是通过精确的表示出工程地质体的外表面来表示均质地质体的建模方法，也是目前广泛使用的建模方法。表面模型法的数据来源是通过测点获得的一系列离散的测点资料，包括测点的几何特征数据和属性特征数据，然后利用数据解释结果重构地质体界面。可以抽象为把一系列同属性的点按照一定的规则连接起来，构成网状曲面片，进而确定整个地质体的空间属性，有很多方法用来表示表面，常用的方法主要有数学模型法和图示模型法，本论文主要讨论图示模型法。常用的图示模型法有边界表示法、规则格网法、等值线法、不规则格网法等，其中不规则格网法是本系统选用的模型表示法，将做详细分析讨论。不规则格网法(TIN)是将区域内有限个点将区域划分为相连的三角面网络。区域中任意点落在三角面的顶点、边上或三角形内，如果任意点不在顶点上，则该点的数字属性值通常通过线性插值的方法得到(在边上用边的两个顶点的高程，在三角形内则用三个顶点的高程)，所以TIN是一个三维空间的分段线性模型，在整个区域内连续但不可微。有许多种表达TIN拓扑结构的存储方式，这里采用一个简单的记录方式是：对于每一个三角形、边和节点都对应一个记录，三角形的记录包括三个指向它三个边的记录的指针，边的记录有四个

指针字段，包括两个指向相邻三角形记录的指针和它的两个顶点的记录的指针；也可以直接对每个三角形记录其顶点和相邻三角形。每个节点包括三个坐标值的字段，分别存储X，Y，Z坐标。这种拓扑网络结构的特点是：对于给定一个三角形，查询其三个顶点属性和相邻三角形所用的时间是定长的。它在沿直线计算地形剖面线时具有较高的效率，当然可以在此结构的基础上增加其它变化，以提高某些特殊运算的效率。

3.2 数字化岩土勘察工程数据库系统

基于GIS的岩土工程勘察涉及到的原始数据主要为地理信息方面的空间数据和非空间数据，数据来源包括：

3.2.1 基础地理数据这些数据主要包括：a.自然区划图。该图反映被研究区域的地理区划、河流、道路、居民区、山川、公共设施等等自然地理信息。b.地形、地貌图。 该图反映被研究区域的自然地貌情况。

3.2.2 岩土工程勘察数据这些数据主要包括：所研究区域的工程地质勘探资料。经过筛选、处理的各勘探点包括地理、环境、土的物理力学指标在内的所有信息。 各类建筑场地的地层信息，比如液化等级、液化指数、特征周期、年代、沉积相等。

3.2.3 数字化岩土勘察工程数据库系统可以按以下几个步骤实施构建：a.岩土工程勘察数据库的概念模型设计。岩土工程勘察数据库管理作为岩土工程勘察数字化系统的一项基础工作是一个数据密集、处理复杂的数据库应用问题，为了能获得反映信息世界的概念性数据模型，将与实体和联系相关的功能与行为剥离出来，仅从现实世界中实体的数据侧面来建立模型即研究数据对象与属性及其关系，并在此基础上建立相对应的数据库表结构。b.数据库建立实现。岩土工程一体化系统的数据有三类：用户输入的原始数据、系统生成的中间数据及最终数据。原始数据由测点数据组成，而测点数据又由测点几何属性数据(位置)和测点信息属性数据；中间数据包括根据原始数据系统自动生成的地层层面等值线模型、三维表面模型、剖面模型等，根据这些模型可以生成用户需要的各种图件，还可以进行各种信息查询操作；最终数据种类繁多，主要是根据用户需要由中间数据生成，包括图形资料和文档资料如，地质勘察报告等。

参考文献：

[1]戴一鸣．工程物探技术在岩土工程中的应用［J］．福建建筑，2004．

[2]GB50021-2001．岩土工程勘察规范［S］．北京：中国建筑工业出版社，2002.

[3]谭克文．建设工程质量控制［M］．北京：中国建筑工业出版社，2003.

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[关键词]矿井电磁技术；矿井直流电法；瞬变电磁法；电磁波坑透技术；地质探测

中图分类号：U212 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2017）05-0395-01

1、引言

随着矿井机械化的发展，特别是综合机械化的发展.对地质工作要求越来越高.特别是对二分之一煤厚的小断层、小陷落柱及细微地质构造都要求搞清，传统的地质方法是无能为力的。在煤炭生产过程中，综采工作面内的局部细小构造、含水性等都会影响煤矿的安全。带压开采工作面回采过程中突水淹井的事故时有发生.其主要原因是地质构造不清楚。随着煤矿安全生产需求的扩大。地面物探已移植到井下，发展了更适合于矿井特殊条件和工作环境的勘探方法和技术，以近距离解决煤矿井下具体的地质问题，如电磁波法、重磁勘探、岩体声波探测等方法。矿井电磁法主要包括：矿井直流电法、矿井瞬变电磁法、高频电磁波法等，它是利用地壳中各种岩石、矿石电磁学性质问的差异来发现地质目标的一类勘探方法。

2、瞬变电磁法

2.1 瞬变电磁法（TEM）

瞬变电磁法或称时间域电磁法（Time domain electromagnetic methods），简称TEM，它是利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲电磁场，在一次脉冲电磁场间歇期间，利用不接地线圈或接地电极观测二次涡流场的方法。

在电流断开之前，发射电流在回线周围空间中建立起一个稳定的磁场（如图1所示）。在t=0时刻，将电流突然断开，由该电流产生的磁场也立即消失。一次磁场的这一剧烈变化通过空气和地下导电介质传至回线周围的大地中，并在大地中激发出感应电流以维持发射电流断开之前存在的磁场，使空间的磁场不会即刻消失。由于介质的热损耗，直到将磁场能量消耗完毕为止（见图2）。）

2.2 球物理响应特征

从电性上分析不同地层的电性分布规律为：煤层电阻率值相对较高，砂岩次之，黏土岩类最低。由于煤系地层的沉积序列比较清晰，在原生地层状态下，其导电性特征在纵向上固定变化规律，而在横向上相对比较均一。当存在构造破碎带时，如果构造不含水，则其导电性较差，局部电阻率值增高；如果构造含水，由于其导电性好，相当于存在局部低电阻率值地质体。综上所述，当断层、裂隙和陷落柱等地质构造发育时，无论其含水与否，都将打破地层电性在纵向和横向上的变化规律。这种变化规律的存在，为以岩石导电性差异为物理基础的矿井瞬变电磁法探测提供了良好的地质条件。

3、矿井直流电法工作原理

矿井直流电法属全空间电法勘探。它以煤、岩层的导电性差异为基础，与地面电法不同，在全空间条件下建场，在地下巷道中进行电法测量工作，地下电流通过布置在巷道内的供电电极在巷道周围岩层中建立起全空间稳定电场，该稳定电场特征取决于巷道周围岩石的电性特征及其赋存状态，测量该电场的变化规律，使用全空间电场理论处理和解释，就可找到巷道周围岩石中引起电场变化的水文、地质构造等规律，从而确定岩、矿体物性（如贫、富水区域）的分布规律或地质构造（如断层、裂隙发育区）的特征。井下电法是把直流电法探测技术引用到煤矿井下的电阻率探测技术，DZ-IIA防爆数字直流电法仪（以下简称电法仪）是并下电法勘探仪器，也可用于地面进行电法探测地质构造。由9节1.8 Ah锂电池组成5.4 Ah 10.8 V电池组，逆变电路，整流滤波电路，极性变换发射输出，单片机控制电路，接收电路，显示、存储、通讯等电路组成。

电法仪的各功能板如图3所示，电池输出的直流电压经逆变升压电路产生70或100 V的高压，经整流滤波、极性变换输出，通过AB供入大地；同时通过MN接收大地的感应信号，经A/D转换器放大并转换成数字后送给单板机存入存储器。存储器中的数据通过RS232串行通讯口进行数据交换；供电时间有可选。供出的电流在显示器上显示。

4、电磁波坑透技术的探测原理

4.1 探测原理

不同的岩层其电阻率和介电常数不同。电磁波在煤、岩层中传播时，由于煤岩层电性的差异.电磁波能量吸收衰减程度也不同。低阻岩体较高阻岩体对电磁波的吸收作用强，一般煤层的电阻率高于岩层的电阻率。利用这一特性，在回采工作面某一巷道发射一定频率的电磁波，电磁波在煤层中传播遇到地质异常体时，波能量吸收衰减增大（或减小），另一巷道接收电磁波信号.通过对接收数据的整理、分析，来达到地质异常体的推断和解释。

4.2 资料解释方法

坑透CT解释主要依据吸收系数成像结果来进行解释。CT技术（计算机层析成像技术）应用代数迭代法进行图像重建。首先把工作面网格化，划分成有不同吸收系数的若干小单元。每一小单元视为介质均匀。计算出投影函数的观测值与理论值的残差量，将每条射线的残差量以它穿经每一网格的路径长度为权分摊到该网格中去，通过计算可以得到各单元的吸收系数值，实现工作面成像区吸收系数反演成像，绘制出成像区吸收系数等值线图和色谱图。

5、结束语

煤矿随着开采深度的加大，对矿井地质构造勘探要求越来越高。目前单凭一种物探技术是不可能解决更复杂的地质问题。并与多种物探技术相结合.以便更好地为开采地质条件评价以及突发地质灾害治理提供技术支持。

参考文献

[1] 储绍良.矿井物探应用[M].北京：煤炭工业出版社，1995.

[2] 白登海，等.地下全空间瞬变电磁法及在煤矿水害预防中的应用[C]，，第六届中国国际地球电磁学术讨论会论文集，2003.

[3] 卫金善，等.综合勘探方法在成庄矿井地质构造探测中的应用[J]，中国煤田地质，2002。14（4）.

[4] 张戢.坑道无线电波透视法在探测井下陷落柱中的应用[J].科技情报开发与经济，2006。16（19）.

[5] w益晨.无线电坑道透视技术在高阳矿的应用效果[J]。煤矿现代化，2005，（03）.

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【Abstract】 In the process of the development of underground space， it is necessary to try to avoid the underground buildings and municipal facilities. However， due to the various reasons， the specific location of the underground buildings and municipal facilities is not clear，forms the obstacles in the process of underground space development，which has a negative impact on design and construction.High-density resistivity method has the characters such as low cost， high efficiency， rich information， convenient explanation， which can solve the problems of the underground obstacles. In the underground space development project， such as underground civil air defense boundary location， the high density resistivity method is used to detect the obstacles such as the abandoned subway lines， and the detection results are basically the same as the survey data， and the detection effect is very obvious. It shows that the high-density resistivity method can be used to detect underground structures in the process of underground space development，and the detection results can provide reference for design and construction.

【关键词】高密度电法；地下空间开发；障碍物；废弃地铁

【Keywords】high-density resistivity method；underground space evelopment；obstacles；abandoned subway

【中图分类号】P631 【文献标志码】B 【文章编号】1673-1069（2017）04-0132-03

1 引言

城市的地下空间开放由来已久，从“”以前的人民防空到现在的地下人防、车库、下立交及隧道、地F等，这些开发在防空、提高空间利用率、降低环境污染、缓解交通拥堵压力等方面起到了一定的作用。然而随着城市化建设的步伐加快，城市日新月异，许许多多原有的地下建筑物、市政设施等由于各种原因造成具置不明确，形成为城市建设过程中的障碍物，对设计和施工造成不利影响。

高密度电法在水利水电、环境工程地质、工程地质勘察、城市工程物探、工程质量检测等工程领域应用广泛[1-4]，是地下空间开发项目首选的物探方法之一。论文从地下人防边界定位项目出发，探讨了高密度电法在探测废弃地铁线路方面的应用，探测结果与调研到的资料基本一致，效果十分明显。从而说明高密度电法可用于地下空间开发过程中的地下构筑物探测，并且探测结果能够为设计和施工提供参考依据。

2 高密度电法原理

直流高密度电阻率法简称为高密度电法，其勘探基本原理是以目标体与岩石、土层等目标围岩之间存在电阻率差异为基础，通过人工在地下建立稳定电流场，在地表观测电位差和供电电流，计算出视电阻率，以此达到研究地下电流传导规律的一种电法勘探方法[5]。这与常规电阻率法相同。相对于常规电阻率法而言，高密度电法具有如下优点：一次性完成电极不舍，防止因电极设置而引起的故障和干扰；可采用多种电极排列方式测量，获取丰富的地电断面结构特征信息；彻底地抛弃了视电阻率的概念，将所测得的大量数据利用现代的反演技术直接反演成真电阻率剖面图，具有成本低、效率高，信息量丰富，解释能力方面显著提高。

野外测量时将全部电极（工程物探上一般是60根或120根）置于观测剖面的各测点上，然后利用程控电极转换开关控制各电极在测量电极和供电电极之间转换，用微机快速自动采集数据，将测量数据处理后可得到相关地电断面分布图。

供电电极是向地下提供电流I，测量电极是测量两电极之间的电位差ΔU，视电阻率ρs由以下公式计算：

式中，K为装置系数。

高密度电法有十几种测量排列装置，如温纳装置（Winner）、施伦贝尔装置（Schlumberger）等，这些排列装置都是从对称四极、偶极―偶极、单极―偶极、单极―单极演变而来的，排列装置不同其跑极方式和装置系数均不同。

高密度电阻率法测量所得的视电阻率地电断面精确解释地质现象，需要通过反演得到更为精确的地电断面分布图[6]。常用的高密度电法二维反演程序是采用基于平滑约束的最小二乘反演方法，其优点是阻尼系数和平面过滤器能随着数据类型而调整。基于平滑约束的最小二乘反演方法是假定二维电阻率反演所使用的模型由大量电阻率为常数的矩形单元组成，利用平滑约束最小二乘反演方法可以计算每一体元的电阻率，并使得计算的理论值与实测视电阻率值之残差达到最小。其公式是：

其中，J为偏导数雅可比矩阵，C为二维平滑系数，λ为阻尼系数，d为模型参数修改矢量，g为残差矢量。

3 现场工作布置

本项目为地块商业开发项目，拟建地下人防（地下车库），但在其红线范围内存在一段废弃的地铁线路，废弃地铁的位置及埋深影响着地下人防建设。该地块近似三角形，长约170m，宽约120m，周围为道路及其他基础设施。废弃地铁隧道应该为空体，为高电阻物体，周边土层为粘性土，为低电阻物体。两者的电阻差异明显，这符合高密度电法探测的地球物理前提。

由于已知废弃地铁的大致位置位于场地偏西，受到场地大小、场地内试桩施工及周边设施限制，本次探测布设3条测线，测线近似南北方向布置，与已知地铁走向斜交，均采用温纳装置。所有测线均布设60个电极，其中测线一和测线三的电极距为3.0m，测线二的电极距为2.0m。测线的具体布置见图1。

由于探测前一周均在下雨，地面较泥泞，接地电阻均较低。但是在靠近西侧道路有一段混凝土地面，电极尽量大在混凝土上覆盖的较厚泥土区，无覆盖泥土区测线稍偏移，如测线二。在探测过程中，用GPS将每个电极的平面坐标定位出来，以便于后续确定异常位置，图1中测线上的点即为实测位置。

4 资料分析

根据实测结果，采用软件Res2dinv进行反演，反演结果见图2。从图2（a）中可以看出，在测线距离69～78m范围内有明显的低阻现象，其中心深度约9m。从图2（b）中可以看出，在测线距离81～87m范围内有明显的低阻现象，其中心深度约8m。从图2（c）中可以看出，在测线距离82～88m范围内有明显的低阻现象，其中心深度约6.5m。这三处异常的中心位置电极位于已知地铁线路上。对测线三上的异常，现场进行钻孔验证，钻孔到深度6m左右无法钻下去，而地铁的直径约6m，这说明该异常是真实的反应。但是让人不解的是废弃的地铁应该是空的，应该呈现高阻现象，而实测的结果却是呈现低阻现象，猜测该段废弃地铁已封闭，内部全为积水。

5 结论

从上述两个应用实例可以看出：

①在地下空间开发的过程中，应用高密度电法探测地下既有建筑物和市政设施，效果十分明显。说明高密度电法可用于地下空间开发过程中的地下构筑物探测，并且探测结果能够为设计和施工提供参考依据。

②对既有的地下建筑物和市政设施的物探探测，对探测目标的相关资料收集是十分必要的，@有助于对物探现象分析和解释。

③城市中的高密度电法受场地影响严重，往往不能直接布线于目标区域，需要在目标区域外探测，并依据收集的资料确定目标区域的目标体分布情况。

④在地表有积水的情况下，高密度探测大片浅埋的低阻体时，可以很好地确定低阻体的边界位置，但无法确定低阻体的埋深，并且对低阻体下部的情况产生影响，使得无法确定更深地质体的情况。

⑤在地下空间开发力度越来越大的今天，对于这种老而资料不全的地下构筑物探测是十分必要的。这些构筑物的电阻率与周边介质存在较大差异，采用高密度电法可很好解决此类问题。

【参考文献】

【1】李富，刘树才，曹军，等.高密度电阻率法在工程勘察中的应用[J].工程地球物理学报， 2006，3（2）：119-124.

【2】樊耀武，王启军，胡延林，等.高密度电阻率法在工程勘察中的应用[J].铁道工程学报， 2009，131（8）：31-33.

【3】张光保.褚家营巨型滑坡的高密度电法勘察及效果分析[J].地球物理学进展，2012，27（6）：2716-2721.

【4】杨海，葛良全，罗耀耀，等.高密度电法在茶园沟填埋场选址中的应用[J].地球物理学进展，2014，29（1）：0447-0451.

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关键词：加油站；地下水污染；修复技术

中图分类号：X52文献标志码：A文章编号：

1672-1683（2015）001-0057-04

Example analysis of Hebei Province gas station of groundwater pollution investigation

SU Ya-nan1，TIAN Xi-zhao2，LI Hong-chao2

（1.Hebei Provincial Environmental Scientific Research Institute ，Shijiazhuang 050037，China；

2.Hebei Institute of Environmental Geology Exploration，Shijiazhuang 050021，China）

Abstract：To petroleum contaminated site of the North China Plain Area as an example，By the investigation from the distribution of pollution sources，Establish the site hydrogeological model and he investigation from the field soil and groundwater，Some sampling methods are used as geophysical sampling，The investigation and analysis of samples of organic pollution on Soil and groundwater.it was concluded that The site of the soil and Groundwater are Contaminated in different extent，The shallow groundwater of Project site is polluted by Leakage of Refined oil in gas Station，The pollution caused by MTBE，Benzene，petroleum hydrocarbon and PAHs.While deep groundwater is not.

Key words：gas station；groundwater pollution；repair technology

目前，国内外加油站渗漏导致地下水污染的事故时有发生，加油站污染已经是一个世界性问题。石油主要是烷烃、环烷烃、芳香烃组成的混合物，具有致癌、致畸和致突变的潜在性。石油在环境中的大量存在严重影响整个生态系统。因此，全面了解石油类污染物在土壤及地下水中的吸附和迁移行为，预测分析石油泄露造成的土壤、地下水污染范围和程度，可为加油站泄漏事故后的污染修复治理提供可靠地技术保证。

国外对加油站渗漏地下水污染问题的调查和研究已有多年历史，已经历了发现、调查、评估、立法控制等阶段，建立了较为全面的监管体系，而国内在在这方面的研究才刚刚起步。本文通过收集研究区相关资料的基础上，通过大量野外采样数据分析，探索性的采取了物探高密度电法勘察法，模拟断面图，分析成品油污染影响程度及范围。

1场地概况

1.1加油站污染概况

研究区面积约为15 km2，其中加油站占地约23 km2，位于城区中心北部，分布有办公室和仓库等建筑物，另外配有汽油加油机两部和柴油加油机两部，设有汽油罐2个，柴油罐2个，共4个，均非标准罐体，另外设隔油池及地下水监测井等相关配套设施。

自加油站开始营业起至发现油罐漏油并开挖油罐共64 d。确认2号油罐漏油后，加油站对罐区进行了开挖，将四个油罐全部移除后发现，油罐区仅在1号、2号罐的罐底存在混凝土防渗层，而在3号、4号罐罐底未做防渗且在2号罐东侧存在漏油点，以致周边形成局部油泥混合物，并延伸至防渗区外。开挖现场显示，渗漏的汽油已经绕过防渗层渗漏至土层内，并向下运移。

1.2加油站特征污染物

加油站的地下储油罐渗漏污染物主要为汽油等轻质燃料油。这些污染物中，被认为对人类健康威胁最大的是单环芳烃类，而作为无铅汽油添加剂广泛使用的甲基叔丁基醚，由于其特殊的迁移性和潜在的危害性也在近年来颇受关注。加油站泄漏的石油在重力作用下进入土壤和地下水中，其主要成分包括苯等挥发性有机物（VOCs）。在污染研究和治理过程中，因石油中有机烃常以液体形态存在，且难溶于水，同时密度比水小，因此被称为轻质非水相流体（LNAPLs）。LNAPLs由点源泄漏后会在重力作用下在土壤包气带中垂向迁移，至毛细饱和区上界面后开始横向铺展，一直延至地下水面，最终漂浮在地下水面上形成 LNAPLs 的透镜体。

2研究区地形地貌及水文地质条件

研究区的地貌单元属山前倾斜平原古滦河冲洪积扇前缘与滨海平原交汇部位，地面标高为110 m左右。基岩地层主要为蓟县系、青白口系、寒武系、奥陶系、石炭系、二迭系。调查区无基岩，全部为第四系覆盖。相关的含水层（组）主要为松散岩类孔隙水含水层（组），碳酸岩盐类裂隙-岩溶水含水层（组）和基岩裂隙水含水层（组） ，详见图1。

图1调查区水文地质图

3场地包气带特征

地施工工程地质钻探孔5个，基本上查明了地面以下45 m内的工程地质结构。同时采取取原状土样38件，进行土工试验，明确了项目场地各个工程地质层的岩性和岩土性质。项目场地的地层岩性以粉土、粉砂、细砂和中砂为主，其各岩性的土工试验结果统计见表1。

4现场抽/注水试验

本场地施工的监测井进行了一次抽水试验和两个观测孔的注水试验。在场地抽水试验的过程中也同步测量了地下水水温的变化，见图2、图3。由该过程可知，在抽水过程中地下水水温变化较大，尤其是在停泵和开泵的瞬时，水温变化较剧烈，最终稳定在144 ℃左右。说明项目场地浅层地下水补给受限，循环交替作用缓慢。

5地球物理勘探

5.1物探仪器及工作方法

本次物探勘察仪器采用WGMD-4高密度电阻率测量系统。根据场区地形环境条件，现场情况及本次勘察目标为地

层中渗漏的燃油，根据燃油导电性差，与周围环境存在相对高阻的电性差异，因此该勘察方法是有效的，该区物探方法选用高密度电法，工作装置采用温纳装置。

表1场地土工试验成果统计分析

图2场地施工监测孔抽水试验水位标高动态过程曲线

图3场地施工监测孔抽水试验水温动态过程曲线

5.2物探成果推断解释

通过野外采集数据，室内整理，得到该高密度电法剖面的视电阻率反演拟断面图（图4）。该剖面位于加油站后侧，自北东向南西布设，剖面长300 m，该剖面整体视电阻率值较低，且高低阻交替变化，变化区间为25～260 Ω・m，符合第四系地层视电阻率变化趋势。参考相关已知资料，以80 Ω・m圈定高阻异常。

图4场地高密度电法剖面的视电阻率反演拟断面

5.3初步分析

综上所述，由工程勘察钻孔成果可知，该剖面下部地层依次为杂填土、粉土、细砂、粉土、粉砂、中砂、粉质黏土、中砂，也验证了该剖面的整体视电阻率应相对较低及高低阻交替出现的结果，结合钻孔成果推测该剖面中视电阻率高值异常为地层变化造成的电阻率差异影响。

由工作布置平面图知该剖面140号-180号测点穿过漏点，该范围内存在Ⅵ号、Ⅶ号两处高阻异常，且二者异常形态及变化趋势不同，由相关资料可知该加油站近期出现过漏油现象，推测浅部的Ⅵ号异常为燃油渗漏造成的电阻率差异影响。其影响浓积中心即为高值异常中心范围，随其扩散范围的增大，视电阻率逐渐降低至周围背景中，其影响范围可参考异常范围，直径约15 m（145号-170号测点），纵深约10 m（-5～15 m）。而深部的Ⅶ号异常为地层地质变化造成的电阻率差异影响。

5.4物探结论

根据布设的高密度电法剖面的视电阻率拟断面图的分析及参考相关地质资料可以得到如下结论：该剖面整体视电阻率值较低，呈高低阻交替，是下部地层的正常反应。剖面中155号-165号测点下方的Ⅵ号高阻异常，推测为燃油渗漏造成的视电阻率异常，其浓积中心顶部埋深距现地表约-5 m，直径约15 m（145号-170号测点），纵深约10 m（-5～15 m），随扩散范围的增大，浓度逐渐降低至环境背景值。

6场地土壤及地下水的污染特征分析

通过前期的资料收集、水文地质勘察及物探高密度电法勘察，已大致掌握了研究区的污染状况。为了进一步明确研究区土壤及地下水的污染特征及范围，进行了详细的野外取样及实验室化验分析。

6.1场地土壤污染评价

（1）场地土壤污染特征分析。

根据本次工作收集的加油站前期土壤监测成果，其监测工作分为两部分，其一为钻孔土壤PID测试数据；其二为土壤实验室测试数据。

由加油站土壤PID监测数据可知，土壤污染的范围集中在距泄露点48 m范围内，此距离之外再无土壤气污染检出。同时可知，在泄露点东侧检出的PID数据要明显低于在泄露点西侧检出的数据，说明泄露的成品油受油罐池底控制，在池底自东向西流动。由加油站土壤实验室污染测试数据可知，在距泄露点33 m处，土壤污染在115 m深度处有检出，而在195 m深度处未检出。这与本次工作确定的土壤污染深度为150 m是一致的。距离大于50 m的钻孔均为检出各种污染物。

（2）土壤污染范围的确定。

将本次所得土壤特征污染物分析化验结果等值线剖面图进行叠加，结合后文地球物理勘探结果验证，并辅以高达公司的土壤采样结果验证，最终确定该加油站成品油泄露造成的主要土壤污染范围为：以泄露点中心为圆心，以50 m为半径的圆形，向下延伸约15 m的柱状范围，扣除上部26 m已开挖部分后，污染土壤的总体积大约为9734 m3，约合1 950 t。

6.2地下水基本指标污染评价

（1）浅层地下水。

通过水样化验结果分析及对项目场地的水文地质条件分析，确认项目场地内浅层地下水受到了唐胥路加油站成品油泄露的污染，其污染因子为甲基叔丁基醚、苯系物、石油烃和多环芳烃类，其污染程度达到了Ⅵ类（极重污染）和Ⅴ类（严重污染），其污染范围主要分布在加油站场区内，加油站以外地区影响程度较小。

（2）深层地下水。

通过水样化验结果分析确认项目场地内深层地下水受到了甲基叔丁基醚、石油烃、多环芳烃总量的轻微污染。但通过对项目场地的水文地质条件分析，认为调查区内深层地下水的并未受到唐胥路加油站成品油泄露的污染，而是由其他因素造成的。

（3）污染原因分析。

综合以上分析认为造成调查评价区内地下水污染的原因主要有两类：其一为区域性的地下水污染：主要污染因子包括硫酸盐、氯化物、总硬度、溶解性总固体、CODMn、硝酸盐、亚硝酸盐、氟化物、铁、锰、铜、挥发酚类、砷、铅、锌、汞和铬（六价）等，其中氯化物、氟化物、总硬度、溶解性总固体、CODMn、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、铁、锰和挥发酚类存在超过《地下水质量标准》（GB/T 14848-93）中Ⅲ类标准限值的现象。其二为加油站成品油泄露事件影响：主要污染因子包括CODMn、亚硝酸盐、铅、甲基叔丁基醚、苯、甲苯、乙苯、二甲苯、石油烃和多环芳烃总量等，其各项污染指标均存在超过相关标准限值的现象。

7结论

（1）石油类有机污染场地的调查首先从场地识别入手，确定场地是否为有机类污染场地。而后进行场地踏勘，利用污染源追踪的办法，查清污染物的输运方式、产生地以及输运分布。

（2）污染范围与深度圈定，首先利用物探技术对场地典型污染源区进行探查，概略确定污染源周围的污染广度与深度，然后采用坑探与钻探的方法修正物探的探查成果，提高物探识别污染的可靠性。

（3）场地有机污染调查中，采用土壤气现场测试筛查技术，有目的地指导取样，避免了取样的盲目性，节约了取样成本和化验费用。

（4）地下水分层取样保证了不同含水层水质数据的可靠性和真实性。土壤样品保存采用加分析醇密闭保护，提高了数据分析精度。

（5）石油类污染场地的污染物以单环芳烃所占比率最高，其次为烷烃和烯烃。干砂层和地下水波动带的有机污染最为严重。重力和降水成为污染物下移的主要动力，不同岩性对污染物的运移和贮存有一定的控制作用。

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