復雜城市環(huán)境下地球物理勘探技術研究進展

1、 復雜城市環(huán)境下地球物理勘探技術研究進展 摘要：隨著城市地下空間開發(fā)利用國家戰(zhàn)略的推進，建設過程中經常遇到地下地質情況不明、城市復雜環(huán)境下探測技術存在瓶頸等困難。由于城市環(huán)境復雜、干擾因素眾多，傳統(tǒng)的地質鉆探、挖探、觸探等手段不能做到全覆蓋或不能實現(xiàn)連續(xù)勘察，及時勉強開展了勘探工作，其勘探精度有限，多個城市地鐵等市政軌道交通中出現(xiàn)常規(guī)勘探方法無法實施的情況。如昆明地鐵號線圓通山翠湖公園站穿越房屋密集區(qū)段，由于地表建筑物阻擋造成范圍鉆探無法實施，同時常規(guī)物理勘探方法也無法有效實施，從而導致勘探盲區(qū)。在深圳地鐵、徐州地鐵等市政軌道交通中也出現(xiàn)過類似情況。此外，復雜城市地質勘察對不良地質，諸如巖溶、

2、不均勻風化體、人防空洞、地下水滲流通道、水囊、軟弱夾層等，現(xiàn)階段勘察手段難以做到全面、詳細的探查識別，會帶來很大的設計、施工安全隱患。關鍵詞：復雜城市環(huán)境；地球物理；勘探技術引言地球物理學是一門運用物理規(guī)律和方法來觀察地球上各種物理場的分布和變化的科學，研究了介質結構、地球物質和地球的組成和演化等自然現(xiàn)象和變化規(guī)律。在此基礎上，研究了地球的內部結構和結構，發(fā)現(xiàn)了資源，提供了能源，為環(huán)境監(jiān)測奠定了理論和技術基礎，為減災奠定了基礎。地球物理學是一門研究地球地殼物理差異的技術科學，用作地質成分和礦產資源研究的基礎。礦產資源勘探是地球物理發(fā)現(xiàn)的基本工具，廣泛應用于許多領域，特別是建筑、地質、石油和水領

3、域，以發(fā)現(xiàn)和研究資源和能源，預測地質災害。1國內外城市地球物理勘探技術全球范圍內，發(fā)達國家或地區(qū)城市經過最近年的高速發(fā)展，已經形成了以立體化拓展城市空間解決“城市病”為主要導向的城市地下空間開發(fā)格局，形成了地下軌道交通導向型、全功能全深度型、緊湊型集約型和綠色環(huán)保型開發(fā)模式，開發(fā)過程中有嚴格的階段分割，勘察階段場地相對單一，沒有明顯的建筑物阻擋和強干擾存在，所采用地球物理勘探技術與常規(guī)方法基本一致，常采用地震反射波法、高密度電阻率成像和面波法。例如，日本主要使用面波法、淺層地震反射法勘探；加拿大主要使用地質雷達法、高密度電阻率成像法、淺層地震反射波法勘探；新加坡主要使用高密度電阻率成像、淺層地

4、震反射波法、測井及井中物探。我國系統(tǒng)性針對城市區(qū)域地下空間的地球物理勘探工作始于年，以北京、上海、廣州、南京、天津、杭州為城市地質調查試點地區(qū)，勘探精度滿足不了工程設計要求，綜合采用了高精度重磁、電磁法勘查、地震縱橫波勘探、測井、井中物探等方法，另外輔以鉆探法開展了城市尺度的地下地質綜合探測往為正常的城市環(huán)境，各類人文活動照常進行，這給探測工作在空間和數(shù)據(jù)質量兩個方面帶來了嚴重的限制。經過近年的技術積累和工程實踐，在適用于復雜城市環(huán)境的探測技術中有所突破，具有代表性的是多匝小回線瞬變電磁法、射頻大地電磁法、光纖聲波傳感技術和二維微動剖面探測技術。2主要的應用技術措施隨著城市活斷層探測工作以及探

5、測技術的發(fā)展，越來越多的城市開始開展城市活斷層探測工作，在進行探測工作的不斷實踐和深入研究之后，地震勘探方法可適用的范圍以及最為先進的技術逐漸被人們所掌握。進行淺層地震勘探工作時，需要采用最合適的地震勘探方式進行斷層探測，對地震勘探的資料進行分析和處理，如此一來才可以獲取較高的反射波信噪以及最為清晰的斷層時間剖面。而高分辨率能夠使城市活斷層得到精準的探測，最終經過對地震各項資料的分析和處理，尋找到勘探片區(qū)斷層隱伏段的具體部位和斷層產生錯斷的具體層位以及深度情況，為城市的空間發(fā)展以及重大工程的選址提供有力的支持。就目前探測工作的情況來看，我國絕大多數(shù)城市都屬被第四系地層所覆蓋，并且需要進行探測的

6、目標斷層也絕大多數(shù)都是隱伏斷層，這也進一步證明了地球的物理勘探活動在城市活斷層探測工作當中起到了重要的作用。進行探測工作時需要注意：探測的最終目的層是第四系地層，不僅要掌握探測的片區(qū)是否存在斷層，還要檢測斷層存在時是否斷至第四系地層，并找出斷層上存在斷點的具體位置。如此一來就需要使用地震、電磁、探地雷達以及重力勘探的探測方式，這其中地震勘探具有明顯的優(yōu)勢，不僅探測的效果十分明顯，而且探測的范圍更準確、精確度更高，廣泛應用于城市活斷層的探測工作中。3復雜城市環(huán)境地球物理勘探技術城市環(huán)境中開展地球物理工作，其作業(yè)環(huán)境差異加大，環(huán)境的復雜性主要體現(xiàn)在作業(yè)場地限制和數(shù)據(jù)干擾強兩個方面。具體地，在城區(qū)環(huán)

7、境中由于建筑物和交通的阻隔導致用于開展探測的空間不連續(xù)，通常表現(xiàn)為被分割的狹小空間，且其地面多為硬化地面，這些條件極大程度上限制了需要一定測線長度和需要良好地面耦合的地球物理勘探方法的實施；由于城市中存在大量的通訊、路燈等公共設施和大量的工業(yè)、商業(yè)場所，導致整個城市環(huán)境中存在持續(xù)的機械波和電磁波干擾，且這些干擾具有隨機性。此外，由于城市物權歸屬管理比較完善，在開展探測工作時需要考慮場地物權方的管理要求，對作業(yè)方式要求即做即走、不留痕跡，進一步限制了地球物理探測技術的實施?？傮w而言，在城市環(huán)境中開展地球物理勘探工作，需要滿足幾點：狹小空間要求；抗干擾要求；高效作業(yè)要求；綠色環(huán)保要求。經過數(shù)十年的

8、技術發(fā)展，得益于現(xiàn)在通訊和電子技術的迅猛發(fā)展，地球物理勘探技術在密集空間適用性和技術抗干擾性方面有所成就。4地球物理勘探技術的發(fā)展趨勢隨著三維地震技術應用的增加，勘探技術在國際石油推廣中的作用不容低估。石油勘探開發(fā)技術的研究和開發(fā)將不斷增加。(1)通過應用計算機和數(shù)據(jù)收集技術，研究人員正朝著智能、簡化和自動化的方向發(fā)展，許多發(fā)達國家的礦產資源基本消失，地理上更加復雜的領域變得越來越困難。用于地質構造的前期研究，包括洞穴、巖石塊等。，需要新的技術、新的方法和工具，才能通過數(shù)字化和距離技術到達這些困難的領域。(2)總線技術的發(fā)展是模塊化、堆疊和卡通儀器的關鍵技術。這些技術的應用實現(xiàn)了自動測量，企鵝

9、提供了多種功能和參數(shù)。緊湊的模塊化儀器系統(tǒng)，代表下一代檢測技術的方向和趨勢。結束語由于城市發(fā)展的差異，我國在城市勘探領域遇到了國外同行更為復雜的建筑物阻隔與強干擾影響，經過數(shù)十年的方法創(chuàng)新和技術積累，已經在密集空間探測技術、抗干擾探測技術和多源勘探技術方面有了突破。在眾多適用于復雜城市環(huán)境的勘探技術中，微動譜比技術、密集臺陣微動測技術、光纖聲波傳感技術等抗干擾探測技術在滿足密集空間要求的情況下具有作業(yè)效率高和綠色環(huán)保特點，將是復雜城市環(huán)境下勘探技術的方向。多源地震勘探技術集成了主動源面波、微動臺陣技術和微動譜比技術，在實際生產中獲得了理想的勘探效果，具有廣闊的應用前景。參考文獻1朱瑩,張萍,王曉明,陳清蓮.地球物理勘探技術在環(huán)境工程中的應用研究j.綠色科技,2019(24):68-73+78.2周冠一.地球物理勘探技術現(xiàn)狀與發(fā)展j.世界有色金屬,2019(13):183+185.3高瑀.淺析地球物