葛 誠(chéng),時(shí) 靜
(安徽省勘查技術(shù)院,安徽 合肥 230000)
隨著科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新和社會(huì)的不斷發(fā)展,人們對(duì)自然資源的開采和利用越來(lái)越重視,為了使自然資源尤其是不可再生的礦物資源得到合理的利用,國(guó)家制定了很多措施來(lái)限制這些資源的開采。在進(jìn)行地質(zhì)勘探的時(shí)候會(huì)用到很多技術(shù),其中物探方法技術(shù)的改進(jìn)和使用,極大地促進(jìn)了地質(zhì)勘探的進(jìn)行,以其低成本、高成熟的技術(shù)深受地質(zhì)勘探的青睞,能夠把那些復(fù)雜危險(xiǎn)的地質(zhì)勘探工作變得簡(jiǎn)單易行。因此,物探方法在地質(zhì)勘探中的運(yùn)用十分普遍[1]。
我國(guó)的地質(zhì)、地貌種類不一,特點(diǎn)上也存在這很大的區(qū)別,因此就要求勘探的技術(shù)要能夠滿足多種地質(zhì)、地形的要求。隨著科技的發(fā)展,對(duì)地質(zhì)勘探的要求逐漸增高,地質(zhì)勘探所使用的方法也在逐漸改進(jìn),方法種類不斷增加,每種方法都有它的使用優(yōu)勢(shì),能夠?qū)μ囟ǖ匦芜M(jìn)行精準(zhǔn)的勘探。在實(shí)際的勘探中,有關(guān)工作人員在選用具體的勘探方法時(shí)要考慮到很多因素,例如:待測(cè)對(duì)象的地質(zhì)條件、待測(cè)的地形結(jié)構(gòu)、土壤硬度等,需要考慮的首要因素就是勘探方法的可行性與安全性[2]。在分析這兩個(gè)方面的因素時(shí),必須要根據(jù)具體的情況進(jìn)行謹(jǐn)慎的考證。目前,在地質(zhì)勘探中使用較多的物探方法一般都具有以下的特點(diǎn):
(1)探測(cè)深度有限。目前,我國(guó)的用于地質(zhì)勘探的物探方法大多只能進(jìn)行地下幾十米的勘探,最深的不會(huì)超過(guò)一百米,由于我國(guó)地質(zhì)的原因,物探方法的探測(cè)深度不需要深入幾百米的地下,只需要對(duì)地表的淺層進(jìn)行勘探就行了。
(2)探測(cè)精度逐漸提升。物探方法的探測(cè)精度逐漸提升是科技不斷發(fā)展的必然產(chǎn)物,是滿足地質(zhì)勘探現(xiàn)狀的必然結(jié)果。物探方法精度的提升是一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程,它從來(lái)就沒(méi)有停止過(guò),隨著科技的發(fā)展不斷改進(jìn)。一方面,科技的進(jìn)步能夠制造出更加先進(jìn)的勘探設(shè)備,這些設(shè)備能夠在更加惡劣的環(huán)境下進(jìn)行工作,對(duì)很多地形的測(cè)試結(jié)果十分精準(zhǔn),先進(jìn)的設(shè)備間接的增加了物探方法的精密度。另一方面,測(cè)試技術(shù)的改進(jìn)也大大地提高了物探方法的精度[3]。
(3)探測(cè)半徑一般較小。在具體的工程地質(zhì)勘探過(guò)程中,要進(jìn)行一系列的勘探工作,除了最基本的地質(zhì)條件分析測(cè)試、地下資源種類辨別、資源儲(chǔ)量大體估計(jì)等,還要對(duì)資源儲(chǔ)存的方位、厚度等做精準(zhǔn)的判定。地質(zhì)勘探不但工作量很大,而且所有的工作還有在規(guī)定的時(shí)間年內(nèi)完成,規(guī)定的時(shí)間一般不會(huì)超過(guò)兩個(gè)星期。
(1)物探方法的基本原理。物探方法在地質(zhì)勘測(cè)中起到了很大的作用,但是物探方法在實(shí)際運(yùn)用中還是沒(méi)有達(dá)到理想中的效果,因?yàn)楹芏嘞嚓P(guān)的工作人員都還不夠了解物探方法的基本原理。現(xiàn)在大多數(shù)的工作人員都比較習(xí)慣在實(shí)踐中加強(qiáng)技術(shù),但是理論知識(shí)對(duì)于地質(zhì)勘測(cè)同樣有著很好的引導(dǎo)作用,在對(duì)地質(zhì)勘測(cè)的過(guò)程中,我們必須要根據(jù)理論知識(shí)去進(jìn)行實(shí)踐,只有這樣才可以保證物探方法在地質(zhì)勘測(cè)中的合理運(yùn)用。
(2)物探方法在地質(zhì)勘探的應(yīng)用意義。地質(zhì)勘測(cè)中最常見的一種現(xiàn)象就是滑坡現(xiàn)象,以該現(xiàn)象為例對(duì)物探方法在地質(zhì)勘探的應(yīng)用意義進(jìn)行解說(shuō)。首先滑坡指的就是土質(zhì)地質(zhì)受到了暴雨的沖刷后引起的施工魏海。在對(duì)該地質(zhì)的整體結(jié)構(gòu)中,滑坡自身的重量就比較大,所以在經(jīng)過(guò)暴雨滲透后就會(huì)打破了原有的支撐點(diǎn),從而導(dǎo)致滑坡現(xiàn)象的出現(xiàn)。根據(jù)地質(zhì)勘查后得到的數(shù)據(jù)分析證實(shí),滑坡除了受到一些自身因素以及自然天氣的影響之外,還存在很多人為破壞的現(xiàn)象。
信號(hào)數(shù)據(jù)分析與物探技術(shù)相結(jié)合可以很好的用在地質(zhì)勘測(cè)的工作之中,通過(guò)利用物探技術(shù)對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)的調(diào)查,可以有效的確保地質(zhì)勘測(cè)工作中的準(zhǔn)確程度,還可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)其中存在的問(wèn)題并及時(shí)的進(jìn)行解決。很多地方的地質(zhì)勘察工作沒(méi)有做好,有很大一部分原因就是沒(méi)有對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的分析,所以可見信號(hào)數(shù)據(jù)分析在地質(zhì)勘測(cè)中起著十分重要作用。
目前,我國(guó)地質(zhì)勘探中常用的物探方法主要有以下幾種,分別為:電剖面法、電法、地震勘探法和探地雷達(dá)法以及高密度電阻率法,這幾種方法在實(shí)際中都得到了較好的應(yīng)用,應(yīng)用范圍稍有區(qū)別,具體使用情況如下:
(1)電剖面法在地質(zhì)勘探中的應(yīng)用。電剖面法在實(shí)際中的應(yīng)用較廣,可用于探測(cè)地下巖石層的分布情況。主要方法就是首先找出幾個(gè)觀測(cè)點(diǎn),然后在每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)把相關(guān)勘探設(shè)備放入地下,通過(guò)這些設(shè)備來(lái)探測(cè)地下巖石的分布以及資源的分布狀況。電剖面法的主要探測(cè)對(duì)象是沉積巖,因此在使用電剖面法進(jìn)行探測(cè)之前,需要對(duì)沉積巖的特性進(jìn)行深入的了解,例如:了解沉積巖電性的差異,在電阻法下沉積巖通電性的變化情況,以及沉積巖的含水率等。沉積巖含水較少就對(duì)電阻的影響較小,含水較多對(duì)電阻的影響就較大。電剖面法探測(cè)法有可以分為四極法與聯(lián)合剖面法兩種方法,與電法探測(cè)進(jìn)行結(jié)合后的探測(cè)效果更好。
(2)電法探測(cè)在地質(zhì)勘探中的應(yīng)用。電法探測(cè)是地質(zhì)勘探中應(yīng)用最多、最廣的物探方法。與電剖面法類似,電法探測(cè)也是借助于相關(guān)設(shè)備的幫助來(lái)完成對(duì)地質(zhì)的勘探,主要運(yùn)用的原理是不同地質(zhì)的電阻率不同。與電剖面法不同的是,它能夠深入地研究地質(zhì)層的分布和變化情況,從而能夠?qū)Φ叵碌母鱾€(gè)資源的分布有個(gè)具體的了解,并且能夠推測(cè)出地形的一些變化。高密度電阻率法是當(dāng)前發(fā)展迅猛的一個(gè)地質(zhì)物探法,它在電法探測(cè)的基礎(chǔ)上稍作改進(jìn),能夠獲得更加精確地質(zhì)信息,對(duì)地表淺層的探測(cè)效果極佳。應(yīng)用該方法需要事先對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效劃分,在此基礎(chǔ)上才能進(jìn)行探測(cè)。該方法能夠很好的探測(cè)出傾斜角較小的巖層,或者沒(méi)有傾斜角的巖石,對(duì)于那些傾斜角過(guò)大的巖層,探測(cè)效果不是很理想。
(3)地震勘探法在地質(zhì)勘探中的應(yīng)用。地震勘探法利用的原理是通過(guò)觀測(cè)折射波或者反射波在地下的分布和接受時(shí)間來(lái)進(jìn)行地質(zhì)的勘探,根據(jù)使用電波的不同分為反射波法和折射波法。與前兩種方法相比,該方法不需要將有關(guān)設(shè)備送入地下,因此操作更簡(jiǎn)便。同時(shí)電波的反射或折射使探測(cè)結(jié)果更加的精確,但是該方法的成本也較高。使用地震勘探法得到的結(jié)果需要進(jìn)過(guò)一定的校正之后才能形成物探剖面圖,此過(guò)程中需要對(duì)不同的反射波之間的差異進(jìn)行調(diào)整。地震勘探法對(duì)于勘探覆蓋層的地質(zhì)有著明顯的優(yōu)勢(shì),在這方面的使用極廣,甚至隱伏構(gòu)造、空洞以及考古探查都用的到。隨著科技的發(fā)展,該探測(cè)方法也在不斷的進(jìn)步,例如近幾年的彈性波CT技術(shù)就展現(xiàn)出了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),能夠?yàn)楣こ探ㄔO(shè)場(chǎng)地動(dòng)力學(xué)研究提供有價(jià)值的參數(shù),具有良好的應(yīng)用前景。
(4)探地雷達(dá)在地質(zhì)勘探中的應(yīng)用。探地雷達(dá)法是在最近幾十年中發(fā)起的一種地質(zhì)勘探手段,屬于無(wú)損探測(cè)技術(shù),該物探的方法主要是通過(guò)對(duì)天線發(fā)射高頻寬帶電磁波和天線接收反射波之間的傳達(dá),從而加深對(duì)地質(zhì)的勘探。該技術(shù)具有比較多的優(yōu)點(diǎn)。首先探地雷達(dá)屬于是無(wú)損探測(cè)技術(shù),對(duì)地質(zhì)不會(huì)出現(xiàn)損壞,還具有非常強(qiáng)的適應(yīng)能力以及抗外界因素的干擾能力,所以也被很多城市建設(shè)的工程中廣泛應(yīng)用。還有就是探地雷達(dá)對(duì)于深度和分辨率也都非常的好,可以很方便的為工程現(xiàn)場(chǎng)提供坐標(biāo)以及剖面記錄和圖像,對(duì)于圖像的清晰度也是有著很好的效果。最后就是該儀器比較的輕便,可以對(duì)工作人員減輕很多的工作量,提升工作的整體效率。
(5)高密度電阻率法在地質(zhì)勘探中的應(yīng)用。高密度電阻率法就是電法探測(cè)和電剖面法的結(jié)合體,它可以通過(guò)測(cè)量過(guò)程中的無(wú)需跑級(jí)去實(shí)現(xiàn)把電機(jī)一次性的疏散到同一個(gè)視察剖面中。用這樣的方式讓地質(zhì)勘探工作人員直接用數(shù)據(jù)和改變電機(jī)去獲得更加多類型裝備的斷面圖片,這樣也最大程度的提高了圖片與數(shù)據(jù)的總體效率。在對(duì)地址進(jìn)行勘探的信息數(shù)據(jù)處理過(guò)程中,高密度電阻率法可以根據(jù)使用人員已經(jīng)得知的數(shù)據(jù)去對(duì)電阻模型進(jìn)行初步構(gòu)造,然后在對(duì)其中的數(shù)據(jù)信息認(rèn)真的測(cè)量。在該過(guò)程下,只需要兩次反饋就可以對(duì)初步模型RMS的誤差來(lái)進(jìn)行合理的運(yùn)算。還有就是,我們應(yīng)該把電流的模型和曲線擬合差互相結(jié)合,以此來(lái)解決線性反問(wèn)題。在對(duì)電阻率模型的改良的時(shí)候,我們應(yīng)該根據(jù)公式去保障改模型在運(yùn)行狀態(tài)中的可靠性。為了保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性和精確程度,我們應(yīng)該讓相關(guān)的工作人員對(duì)其進(jìn)行測(cè)量。通過(guò)合理的利用高密度電阻率去完善地質(zhì)勘探的工作。
從目前的地質(zhì)勘探中使用的物探方法來(lái)看,很多物探方法都已經(jīng)發(fā)展的很成熟,先進(jìn)性和準(zhǔn)確性也都得到了一定的保證。那些跟不上時(shí)代發(fā)展的落后的物探方法必將被淘汰。在未來(lái),物探技術(shù)的水平必然會(huì)更高,探測(cè)的準(zhǔn)確度與操作的便捷性也會(huì)越來(lái)越好。從現(xiàn)階段的科技的發(fā)展和我國(guó)對(duì)地質(zhì)勘探的要求上來(lái)看,物探方法在未來(lái)的發(fā)展中必將滿足兩個(gè)趨勢(shì):一方面,技術(shù)更加先進(jìn),操作更加便捷。在未來(lái),將會(huì)有更多的理論被用于來(lái)探測(cè)地質(zhì),例如:電磁波譜理論、多波理論等,這些理論的應(yīng)用必將帶來(lái)極大的便利性。另一方面,探測(cè)設(shè)備會(huì)更加先進(jìn)。未來(lái)的探測(cè)設(shè)備會(huì)更加輕便、體積小,具備防潮、防塵、防震等功能,能夠在更加惡劣的環(huán)境下工作。
地質(zhì)勘探在人們生活中的意義越來(lái)越重大,對(duì)地質(zhì)進(jìn)行勘探能夠幫助人們了解地址構(gòu)成,從而在此之上進(jìn)行一系列的活動(dòng)??碧降慕Y(jié)果至關(guān)重要,因此,必須跟隨科學(xué)進(jìn)步的腳步來(lái)不斷發(fā)展和完善物探方法,以應(yīng)對(duì)更加復(fù)雜的地形地貌,獲得更加精確的結(jié)果。