摘要 摘要：我国近些年高铁、高速公路建设发展迅猛，后期运行平稳，这与前期勘查的严谨密不可分。在前期勘查阶段物探作为一种经济、方便及快速的手段被广泛应用，在大量的勘查实践
摘要：我国近些年高铁、高速公路建设发展迅猛，后期运行平稳，这与前期勘查的严谨密不可分。在前期勘查阶段物探作为一种经济、方便及快速的手段被广泛应用，在大量的勘查实践中物探的解释成果经过钻探的验证被证明在地质条件未知或复杂区域初步勘查阶段是切实可行的。
关键词：瞬变电磁,激发极化,地基勘查
1概述
物探是通过观测和研究各种地球物理场的变化来解决地质问题的一种勘察方法，其作为一种勘探手段在各种勘查工作中被广泛运用[1-3]。近些年我国高铁事业飞速发展，为了保证高铁运营的安全，在初期勘察过程中投入大量的人力物力进行勘察设计工作，物探就是其中的先行手段。物探按照物性可分为：重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探、放射性勘探和地热勘探。所以在高铁路基勘察中应根据目的任务的不同选用相应的物探方法，方法及施工装置选择的合理与否直接关系到勘测结果的准确性。
2方法可行分析
探测方法的选择要结合方法特性[4-6]和勘探目的任务来考虑。笔者以电法类勘探方法为例介绍，电法类勘探手段的可行性主要有3个要求：(1)要求目标体与围岩之间有明显的电性差异;(2)选择的仪器及施工装置有效探测深度大于地质目标体埋深;(3)必要施工的地形和接地条件。
3应用实例分析
3.1在煤矿采空破坏区探测中的应用
山西省煤炭开采历史久远，随着我国高铁建设的快速发展，途经山西煤矿富集区的线路勘查中煤矿采空探测成为不可回避的问题。太原至兰州高铁南则隧道初设线路位于历史上有过小窑开采活动的吕梁地区。
由于开采历史久远，煤矿采掘资料不详且无法进行井下实测，为了使设计线位尽量规避煤矿采空区，需要对初设线位左右各100m的范围进行探测。勘查区内赋存的地层由老至新有：奥陶系中统峰峰组;石炭系中统本溪组、上统太原组;二叠系下统山西组、下石盒子组，上统上石盒子组及上第三系、第四系地层。历史有过开采活动的最上层煤为4号煤层，埋深大概在230m。在初步确定了目的层的深度及野外踏勘后，考虑到勘查区地处晋西黄土高原，地形主要以黄土台、塬、峁、梁及黄土冲沟为主，侵蚀切割严重，沟谷发育呈羽毛状展布，地形复杂。我们结合经验决定应用小回线TEM法装置[7-8]探测下伏4号煤层是否存在采空破坏区。
小回线TEM法探测深度问题众多学者已经有过明确的推理计算和实例应用。深度计算采用蒋邦远在《实用近区磁源瞬变电磁法勘探》一书中经过讨论各种定义的深度和模型计算得出公式：
经计算，勘查区地层模型平均电阻率为97.14Ω·m，使用5m×5m发射边框，供电电流300A，将参数带入公式(1)中计算得出有效探测深度可达300.5m满足本次勘探要求。从4号煤层视电阻率平面图(图2)中可以看出视电阻率值变化范围基本在116~156Ω·m之间，其中Ⅲ号异常为已知采空区，视电阻率值大于140Ω·m，以此为采空区异常的值，推断的解释4处采空区，其中Ⅱ号异常解释为地面铁磁性(停放有挖机等机械设备)造成的低阻异常。
对物探推断解释的成果施工3个钻孔进行了钻探验证，如图2所示编号为ZK03的钻孔布设在Ⅱ号低阻异常内，编号ZK02的钻孔布设在解释的未采空区域，编号ZK04的钻孔布设在Ⅴ号高阻异常内。3个钻孔的验证情况与物探成果相吻合，说明本次物探方法选择有效，测网布设和参数选择合理。
3.2在基岩面和溶洞探测中的应用
太焦高铁沿线襄垣县西营镇南侧和焦作北侧的太行山区的岩性主要为奥陶系及寒武系石灰岩、泥灰岩及白云质泥灰岩夹泥质灰岩等，由于受构造影响，岩体裂隙发育，受地下水长期溶蚀作用，沿构造裂隙发育成较大型的溶洞，为了确定基岩面深度和探测高铁初设线位下伏地层是否存在溶洞发育。采用激发极化法进行探测。
由于探测目标体较小，为了提高探测精度以达到理想探测效果。布设点距为10m，施工装置选择对称四极装置，该装置的记录点在MN中间，其优点是对下伏目标体有较高分辨率。由于后期需要用量板法定量解释，而量板的编制时的ρs理论曲线计算不论哪种形式的理论公式，总是地层参数及AB/2的函数(MN→0)，所以极距满足1/3>MN/AB>1/30的前提下越小越好，具体施工极距见表2。
野外数据采集要求现场绘制电测深曲线，对出现畸变的数据要及时检查原因，补充测点最终排除假异常。视电阻率(ρs)测深曲线绘制要求横、纵坐标均采用对数坐标，模数均为6.25cm，横坐标代表供电电极距AB/2(即勘探深度)，纵坐标代表视电阻率值(ρs)的大小。从图3(DK246+420点视电阻率曲线图)中可以看出该点曲线为HA型，在AB/2=10m处就以45°渐近线上升，说明该点基岩面埋深小于10m，上升角度小于45°，说明该处有岩溶发育或基岩完整性差，裂隙发育。
同样从图4(DK246+480点视电阻率曲线图)中可以看出该点曲线为HA型线，在AB/2=20m处就以45°渐近线上升，说明该点基岩面埋深小于20m，在AB/2=40m处上升角度接近或大于45°，说明该处基岩完整性较好。然后应用交通部编制的“对称电测深二层量板”对各点进行岩性界面定量解释，计算得出深度调整系数后应用相关软件生成视电阻率剖面等值线图(见图5a)和视极化率剖面等值线图(见图5b)。
从图5a中可以看出在里程DK246+455~DK246+470处，高程970m处，视电阻率等值线出现幅度较大的弯曲，本段测线基岩视电阻率较低，说明该段基岩完整性差，裂隙较发育;从图5(b)中可以看出在里程DK246+420~DK246+430处，高程982m处，极化率等值线密集，出现半闭合异常，结合地质资料推断为岩溶异常，在里程DK246+455~DK246+470处，高程970m处，极化率等值线出现幅度较大的凹陷且形成闭合圈，与电阻率推断的异常相吻合，结合地质资料推断为基岩破碎或溶蚀异常。
综合量板法解释的单支曲线、视电阻率剖面等值线图和视极化率剖面等值线图推断得出：该测线段的基岩面以视电阻率剖面等值线图中40Ω·m为基岩和黄土覆盖分界线(图5b中黑色粗线)，溶洞异常解释2处(图5b中编号RD1和RD2)。在DK246+425处(RD1异常)布设钻孔进行验证，总钻进18m，在7.6m处见深灰色石灰岩，在11.5~12.4m处出现掉钻现象，充填物为泥岩和砂粒。验证结果与物探综合推断解释成果基本吻合。
4结论
(1)从2个实例可以看出在工程勘察中物探方法和装置选择合理的前提下，可以有效地解决工程相关问题。
(2)从效率和成本上看，物探是在地质调查有异常的前提下，确定异常特征的首选方法，它在我国各项工程快速建设中有重要意义。
(3)由于物探推断遵循由已知到未知的原则，所以试验工作的有效及合理是后期解释的保障。
(4)物探解释要结合地质情况合理推断分析，脱离地质的解释会造成误判，影响探测结果的准确性。
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推荐期刊：《煤田地质与勘探》其办刊宗旨是贯彻党在煤炭工业和煤田地质领域的技术方针和政策，推广先进技术，交流煤田地质及相关专业的新理论、新发现、新成果和新技术，介绍国内外有关的科学技术及发展动向，为加速实现我国煤田地质工作的现代化、信息化，促进生产和科研的发展而服务。
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