公路工程物探规程剖析.docx

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公路工程物探规程剖析

1总则

1.0.1为了统一公路工程物探技术要求，保证物探工作质量，制定本规程。

1.0.2本规程适用于任何公路工程的物探工作。

1.0.3工程物探工作，内容应与公路基本建设程序各阶段工程地质勘察的目的和深度要求相适应，程序按准备工作、方法试验、外业生产、内业资料整理、成果报告提交开展，并与地质、钻探等专业密切协作，为工程地质勘察报告的编制提供物探资料。

1.0.4公路工程物探除应符合本规程外，尚应符合国家和交通运输部颁发的现行有关标准、规范的规定。

2术语、符号

2.1术语

2.1.1地球物理勘探geophysicalprospecting

根据地质体内部的各种物性差异，借助仪器对其天然场或人工场的分布与变化情况进行观测，通过综合分析研究，对地质体的地质情况进行推断、解释的勘探方法，称为地球物理勘探，简称“物探”。

2.1.2综合工程物探comprehensivegeophysicalmethod

采用两种或两种以上物探方法相互配合，对地质体进行综合探测，称综合工程物探。

2.1.3声波探测acousticprospecting

在水上、地面、井中或孔间，通过探测声波在岩土体内的传播特征，来研究岩土体性质和完整性的物探方法。

2.1.4电法勘探electricalprospecting

以探测对象的电性差异为基础，对地质体进行探测的物探方法，称为电法勘探，简称“电法”。

2.1.5直流电法D.C.electricalmethod

以探测对象的直流电场为基础所进行的电法勘探，简称“直流电法”。

2.1.6电测深法electricalsounding

在同一测点上逐次扩大供电极距，使探测深度逐渐加大，得到观测点处沿垂直方向由浅到深的地层的电性变化，并依据目的层和相邻层的电阻率差异来探测地下介质分布的电法勘探方法。

2.1.7电剖面法electricalprofiling

固定某一装置极距（或工作频率），沿测线观测电阻率水平方向的变化情况，并依据目的体与相邻介质的电阻率差异，来探测测线下一定深度范围内的地质情况的电法勘探方法。

2.1.8高密度电法highdensityelectricalmethod

属直流电法的范畴，是一种阵列勘探方法，是电测深法与电剖面法的组合与发展，其观测点的密度高，信息丰富，能够较详细的探测地质体在水平和垂直方向上电性变化的电法勘探方法。

2.1.9交流电法A.C.electricalmethod

通过观测和研究交变电流场的分布与变化情况，对地质体进行探测的电法勘探方法。

2.1.10瞬变电磁法transientelectromagneticmethod

利用人工脉冲电流，在地下激发涡流，在地面观测随时间变化的二次电磁场，以提取地下地质信息，达到勘探的目的。

2.1.11地质雷达groundpenetratingradar（GPR）

借助空间探测雷达原理，使用仪器向被探测物体（地质体、建筑物等）发射高频电磁波束，通过观测研究反射电磁波的时间滞后及强弱特征，来研究地质体的电磁勘探法。

2.1.12地震勘探seismicprospecting

利用人工震源激发弹性波在岩土中的传播规律，来研究探测对象地质情况的物探方法。

2.1.13折射波勘探refractionsurvey

利用地震折射波进行地震勘探的方法。

2.1.14反射波勘探reflectionSurvey

利用地震反射波进行地震勘探的方法。

2.1.15水域地震波勘探seismicprospectingonwatersurface

将激发接收装置放在水面或水面以下一定深度进行的地震勘探。

2.1.16地震映像勘探seismicimageprospecting

固定激发点和接收点的间距，以较小的点距来移动激发点与接收点位置的一种地震勘探方法。

2.1.17瑞利面波勘探rayleighwavesurvey

利用瑞利面波进行浅层地震勘探的方法。

根据激发方式不同又分为稳态瑞利面波勘探和瞬态瑞利面波勘探。

2.1.18地球物理测井geophysicallogging

借助电缆和专用仪器设备，在钻孔内对探测对象进行一系列地球物理测量，通过获取介质的各种物性参数，研究钻孔地质剖面的方法。

2.1.19地震波速度测井seismicvelocitylogging

利用地震波平均速度和层速度进行勘探的地球物理测井方法。

2.1.20跨孔法crossholemethod

利用相邻两个钻孔测定地震波在岩土体中传播的速度变化情况，对地质体进行探测的地震勘探方法。

2.1.21井斜测井driftlogging

利用井斜仪测量钻井（孔）的倾斜度与倾斜方位的测井方法。

2.1.22温度测试（井）temperaturelogging

利用井温仪或特制的高灵敏度温度计测量钻井（孔）中温度变化情况的测井方法。

2.1.23CT成像技术computertomographytechnology

利用地震波或电磁波信息进行反演计算，对地质体进行探测的物探方法。

2.1.24放射性勘探radioactivitysurve

利用介质的天然（或人工）放射性特征进行勘探的物探方法。

2.1.25氡气勘探emanationsurvey

利用氡射气仪测量分散在岩石孔洞及裂隙或表层土壤空气中氡射气的浓度进而对探测对象进行研究的一种物探方法。

2.2符号

ΔU------电位差

I------电流

------直流电法视电阻率

------频率域电磁法视电阻率

------有效电阻率

------瞬变电磁法视电阻率

A,B------供电电极点

AB------供电电极距

O------观测中心点

AO------供电电极A点至观测中心O点的距离

BO------供电电极B点至观测中心O点的距离

M,N------测量电极点

MN------测量电极距

OO'------AB极中心点至MN极中心点之间的间距

TEM------瞬变电磁法的英文缩写

R------发射点至接收点距离

Vr------r方向上的电位差

------介质密度

V-----弹性波速度

Vp------纵波速度

Vs------横波速度

Vr------瑞利波速度

------平均速度

Vy------有效速度

t0------激发点双程垂直反射波传播时间

i------折射波临界角

H------异常体埋藏深度

Rmax------读数最大值

Rmin------读数最小值

ΔZ------磁探观测值

------自然伽马射线

------人工伽马射线

------介电常数

T1/2------半衰期

Bq------[放射性]活度

Gy------吸收剂量

3基本要求与规定

3.1一般规定

3.1.1应用物探应符合下列地球物理条件：

1被测地质体或岩土体的尺度应具有相应的施工和观测条件。

2被测地质体或岩土体应具有足够的物性差异。

3干扰背景不影响有效信号的观测和识别。

4不利的地形、地物不致影响正常的推断、解释。

3.1.2物探方法技术按下列原则选用：

1在公路建设的前期工作中，应尽可能采用物探方法。

2物探方法的选用应满足相应的地球物理条件，并宜通过方法试验确定物探技术参数。

3当采用单一的物探方法不能达到勘探目的时，可采用综合工程物探开展工作。

3.1.3应尽可能地采用经过实践检验行之有效的物探新技术和新方法，提高公路工程物探的工作水平和质量。

3.2工作程序

物探的工作程序包括：

准备工作、方法试验、外业生产、内业资料的整理和成果报告提交等步骤。

3.2.1在接受任务后，应充分收集和研究工作区的既有的各种基础地质资料，必要时应进行现场踏勘，初步选择适宜的物探方法，依据勘察要求，拟订计划勘探工作量，编制工程物探工作大纲。

3.2.2在外业工作开展前或生产过程中，应结合现场情况和工程地质勘探的目的与要求，进行必要的方法试验，确定有效的工程物探工作方法和技术参数。

3.2.3工程物探的外业生产应严格遵守操作程序。

使用的物探仪器设备应符合公路工程物探的要求。

测线、测网布设，应根据勘探的目的、要求、精度和方法综合确定。

外业数据采集时，应进行重复观测和检查观测，以确保数据的有效可靠。

外业记录应真实、详细、全面。

物探外业工作完成后，应进行检查验收。

3.2.4物探资料应在充分掌握测区各项物性参数和其他勘探方法取得的地质资料的基础上进行解释整理。

综合物探资料，应各种方法解释成果相互补充、相互验证，并经综合分析研究后取舍。

成果报告经审查后，才可提交作为工程地质勘察报告编制的基础资料。

4勘探内容

4.1覆盖层与特殊土勘探

覆盖层与特殊土的勘探内容，应视勘探要求和现场情况而定，一般包括：

4.1.1覆盖层与特殊土的分布、厚度及其变化情况。

4.1.2结合钻探、静力触探、孔内波速测试等取得的资料进行土层划分。

4.1.3高烈度区应按抗震设计要求实测场地土的剪切波速，评价场地土的类别。

4.2基岩及其风化层勘探

基岩及其风化层的勘探一般包括：

4.2.1基岩的完整性及其风化程度。

4.2.2各风化层的厚度、分布及其变化情况。

4.2.3高烈度区，应实测基岩及其风化层的剪切波速，评价场地土类别。

4.2.4桥梁、立交等人工构筑物，宜结合工程地质分层进行孔内波速测试。

4.2.5隧道和岩质高边坡，应实测岩石、岩体弹性纵波速度，评价岩体的完整性。

4.3软弱夹层勘探

在有条件时，软弱夹层的勘探应重点探测其位置、厚度、物质组成和分布情况。

4.4隐伏构造破碎带勘探

隐伏构造破碎带的勘探一般包括：

4.4.1隐伏构造破碎带的位置。

4.4.2构造破碎带的宽度和延伸情况。

4.4.3有条件时结合钻孔对其物质组成、产状等进行勘探。

4.5滑坡勘探

滑坡勘探一般包括：

4.5.1滑坡（周界）的分布情况。

4.5.2滑面（滑带）的位置和厚度。

4.5.3地下水的埋藏和分布情况。

4.5.4滑坡的物质组成和滑床（基岩）的埋深及其起伏变化情况。

4.6采空区勘探

采空区勘探内容应视现场条件而定，一般包括：

4.6.1采空区的范围、埋藏深度、采空巷道的大小及其充填情况。

4.6.2覆盖层和顶板岩层厚度。

4.6.3地下水的埋藏和分布情况。

4.7岩溶勘探

岩溶区的勘探一般包括：

4.7.1岩溶在线路上的分布范围和埋藏深度。

4.7.2岩溶洞穴的规模、顶板岩层厚度和充填情况。

4.7.3覆盖层的厚度及其变化情况。

4.7.4地下水的埋藏和分布情况。

4.8斜坡勘探

斜坡勘探应视现场情况而定，一般包括：

4.8.1覆盖层的物质组成、分布、厚度及其变化情况。

4.8.2地层及其岩性组合。

4.8.3构造破碎带、软弱夹层的厚度及其分布情况。

4.8.4地下水的埋藏和分布情况。

4.8.5评价边坡岩体的力学参数有要求时，应测定边坡岩体的弹性波波速

5电（电磁）法勘探

5.1一般规定

5.1.1电（电磁）法勘探应根据工作条件和探测要求选用电测深法、电剖面法、高密度电法、瞬变电磁法和地质雷达等方法。

5.1.2电法（电磁）勘探的适用条件应符合下列要求：

1探测对象与围岩的电性差异明显。

2探测对象的大小与埋藏深度相比有一定规模。

3地电断面较简单，具较好电性标志层。

4地形起伏平缓，电极接地条件良好。

5测区内无较强的工业游散电流或电磁干扰。

5.2电测深法、电剖面法、高密度电法

5.2.1使用的仪器设备其主要技术指标应符合下列要求：

1所使用的仪器应是经过国家有关部门正式技术鉴定，每台仪器必须达到出厂规定的技术指标。

2仪器结构严密合理，构件牢固可靠，具有良好的防潮、抗震和绝缘性能。

整体性能稳定，并能在-10℃～+50℃时正常工作。

3接收机输入阻抗≥20MΩ，对50Hz工频抑制≥40db，电压测量分辨率小于0.01mV。

4发射机输出最大电压应不低于450V，输出最大电流应达3A以上。

5.2.2试验工作应按下列要求进行：

1生产前应进行相应的试验工作，了解勘探区的地电条件、施工条件、干扰背景等，以便选择最佳工作方法。

2试验工作的主要内容应包括：

1）装置及参数的选择。

2）勘探区内干扰电平测量。

3）最大供电极距及供电功率。

4）用多台仪器工作时，应做仪器的一致性对比试验。

5）必要时应进行物探方法有效性和最佳技术方案的试验。

5.2.3测线布设及定线定点测量应符合下列规定：

1测线应尽量垂直地层的走向布设，并尽可能避开地形、地物等干扰因素的影响。

2测线应尽可能通过勘探点，并与路线的测量控制点相联系，且符合相应的精度要求。

3测线、测点要统一编号并设立明显标志，需要其他勘探工程验证的异常点应设立保存时间较长的固定标志。

4将测量结果展布在相应比例尺的图上。

5对测区有意义的最小探测对象，至少应有两条测线通过，每条测线上至少应有三个相邻点予以控制。

5.2.4极距选择一般应符合下列要求：

1电测深法

1）起始供电极距不应大于第一层厚度、应能反映第一层电阻率。

2）最大供电极距的选择应以地质任务和试验结果为依据。

3）三极法的“无穷远”供电极布设在两测量电极的中垂线上时（偏角不大于5˚），至中心点距离BO一般不应小于另一供电极距离AO的5倍；如布设在测量电极的延长线上，则BO一般不应小于AO的10倍。

4）测量电极距（MN）不得大于供电极距的1/3。

2电剖面法

1）对称四极剖面供电电极距AB不应小于探测对象顶部埋深的4～6倍，测量电极距MN应不大于AB/3，一般可等于点距。

2）联合剖面法供电电极距AO应大于探测对象顶部埋深的3倍，测量电极距MN不应大于AO/3，一般等于点距。

无穷远极C的布设应满足CO≥5AO。

3）偶极剖面法的电极距OO'应大于探测对象平均埋深的3倍，偶极距AB=MN，且一般为（1/4~1/6）OO'。

4）中间梯度法供电电极距AB应大于探测对象平均埋深的10倍以上，测量电极距MN一般等于（1/30～1/50）AB，且通常等于点距。

每次测量的地段为AB中部的1/3区间内，可在每一个供电电极距AB的两侧平行的测线上测量，最远测线与主测线的垂直距离不应大于AB/6。

3高密度电法

高密度电法的最小极距和隔离系数的选择，应视探测对象的深度和对精度的要求参照电测深法和电剖面法的有关规定确定。

5.2.5测站应靠近测段中心，视野开阔，控制范围大，地势平坦，通行方便，避风、干燥处；并应远离变电所、高压线及工业设施的接地、避雷接地等，以避免电磁感应及漏电影响。

5.2.6电极埋设应符合下列规定：

1电极应布设在规定位置上。

当电极接地电阻过大时，应采取浇水（盐水）、加深电极或增加电极数量等措施。

2电极接地应符合点电源的理论，单根电极入地深度应小于供电极距AB的1/20，组合电极相邻间隔应大于入地深度的2倍。

3测量电极要接地良好、稳固。

5.2.7导线敷设应符合下列要求：

1电测深法和电剖面法测量导线与供电导线应分别敷设，留有一定间距，分别固定在测站附近的绝缘桩上。

2敷设导线应远离高压线，难以避开时则宜垂直通过高压线。

3导线通过地表水体时应尽量架空，通过道路时应埋设或穿孔通过。

4放线方向偏差应小于5˚，距离误差不大于1%。

5.2.8漏电检查应符合下列规定：

1电测深法

1）AB/2（或AO）≤500m应检查导线的起始和最后一个极距，AB/2（或AO）>500m应检查所有极距。

2）漏电检查时，应对供电导线、测量线路和电源分别进行检查。

漏电电流不应超过观测电流值的±1%，且漏电电位不应超过该极距观测电位差的±2%。

3）如漏电超差，应进行查看、处理，并重新进行漏电检查，直至满足要求。

2电剖面法

1）每条测线的起点和终点应进行漏电检查。

2）测线中的测点在潮湿地区每隔10个点，干燥地区每隔20个点应进行漏电检查。

3）当实测曲线出现畸变点或异常点时，应进行漏电检查。

5.2.9重复观测应符合下列规定：

1电测深法

1）对质量可疑点和极距大于500m的测段应进行重复观测，其平均相对误差严禁超限（5%）。

2）重复观测时无法消除的畸变点应查明原因，并在相应极距前后增加极距观测点。

3）因故不能当天完成的测深点，可补测。

但在补测的连接处至少应重复观测两个极距，且相对误差严禁超过5%。

否则应增加连接点，直到有连续两个测点满足要求。

2电剖面法

凡属下列情况之一者，应进行重复观测：

1）每隔10个测点。

2）电位差△V有疑问时。

3）在电剖面曲线的异常点、畸变点处。

5.2.10系统检查应符合下列规定：

1电测深法

1）系统检查点的布置应符合以下原则：

（1）在测区内均匀分布，且能反映勘探工作的质量。

（2）在异常区段或质量可能有问题的测点应布置系统检查点。

（3）对解释推断、检查验证工作或地质效果有重要意义的测点应布置系统检查点。

2）系统检查应由技术熟练的非原操作人员在不同日期进行检查观测。

3）检查点数不少于观测点总数的3%，也不应大于10%。

4）系统检查点误差的计算

系统检查单个极距算术平均相对误差

按式（5.2.10-1）计算、系统检查单个测点均方相对误差m按式（5.2.10-2）计算、系统检查全区测点均方相对误差的算术平均值

表示按式（5.2.10-3）计算：

（5.2.10-1）

式中：

——为基本观测视电阻率值；

——为检查观测视电阻率值。

（5.2.10-2）

式中：

n——极距数。

（5.2.10-3）

式中：

N——系统检查点数。

2电剖面法

电剖面法的系统检查除符合电测深法的有关要求外尚应符合下列规定：

1）单条电剖面曲线野外观测精度用基本观测与系统检查观测的均方相对误差m（见（5.2.10-2）式）来评价。

2）由于地表及浅层湿度变化的影响，系统检查剖面曲线与基本观测曲线可能出现有规律的偏差；评价质量时，应做修正，然后计算，不应删除偏差段。

3）全区均方相对误差M可按式（5.2.10-4）计算：

（5.2.10-4）

式中：

mi——单个电剖面的均方相对误差；

n——全区系统检查的电剖面总数。

5.2.11对电测深法、电剖面法和高密度电法的资料进行验收时，应作全面质量检查，并作出评价。

1电测深法

1）单个极距相对误差

超过±10%的极距数不应大于该电测深点电极距总数的10%。

2）单个检查点均方相对误差m不应超过±5%。

3）全区不合格的电测深点数，不应超过系统检查的电测深点总数的30%。

4）全区均方相对误差均值

不应超过±5%。

2电剖面法

凡有下列情况之一者，则认为全区电剖面曲线不合格：

1）相对误差大于5%的点超过检查点总数的30%，且连续在相邻的三个点上出现。

2）全区均方相对误差M超过±5%。

全区检查的电剖面质量不满足要求时，应予作废。

若全区系统检查满足要求，局部各点或测线段不满足要求时，应分析原因，采取措施，重新补测。

5.2.12在对勘探资料进行解释之前，应对野外原始资料进行编录、整理。

1电测深法

1）定性解释

定性解释应与其他勘探手段取得的地质资料相结合，应确定电性层的数量及其对应的视电阻率，确定异常的平面位置和性质，一般包括：

（1）在分析电测深曲线类型的基础上确定地电断面的结构。

（2）根据视电阻率拟断面图中的异常幅值、形态和分布范围确定异常的性质和位置。

（3）在进行电性分层的基础上，分析电性层与地质层位的关系。

（4）分析地电层在平面和垂向上的变化情况，定性分析地层的产状和构造形态。

2）定量解释

（1）定量解释宜在定性解释的基础上进行，定量解释方法的选择应与勘探的目的相适应。

（2）定量解释确定的电性层与地质层间应有较好的相关性，并在此基础上确定各电性层的电阻率、厚度和深度。

（3）根据电性层与地质层的对应关系将电性剖面图、平面图解释为地质剖面图、平面图。

3）图件

一般应包括下列图件：

（1）视电阻率拟断面图

（2）视电阻率平面图

（3）综合解释平面图、剖面图

2电剖面法

1）资料解释

（1）电剖面法的资料解释应与其他勘探手段取得的地质资料相结合，以定性为主、定量为辅。

（2）应着重分析物性特征点，确定异常的位置和范围。

2）图件

一般应包括：

（1）视电阻率剖面曲线图、平面图

（2）综合解释平面图、剖面图

3高密度电法

高密度电法的内业工作原则上应参照电测深法和电剖面法的有关规定进行。

但在资料解释过程中，应注意剔除引起视电阻率拟断面图上的虚假异常（例如呈八字形、捺形等）数据；在地形起伏变化较大的地区，应利用具有地改功能的软件反演解释，消除地形的影响。

5.3瞬变电磁法

5.3.1瞬变电磁法使用的仪器其主要技术指标应符合下列要求：

1发射机所发波形稳定，关断斜坡线性良好，应能给出关断时间。

2采样延时范围应能和探测深度范围对应，并且有较密的道数。

3发射与接收的同步性能良好，收发距近时宜与电缆同步。

4观测重复性好。

5动态范围大于140db。

6接收线框或探头频率特性好，并与接收机匹配。

5.3.2试验工作应包括以下内容：

1检验仪器设备的工作性能。

2查明野外的电磁干扰电平及干扰特征。

3了解目标地质体的异常特征，包括强度、范围及时间特性。

4达到目的层深度所需发射磁偶极矩大小、测道的时间范围。

5.3.3测点、测线的布设与测量应符合本规程第5.2.3条的有关规定。

5.3.4发射站及接收站布设应符合下列规定：

1严禁在高压线下布设发射站与接收站。

2发射站应布设在线框（导线）附近，且便于与接收站联络。

3接收站应避免布置在强干扰源、强磁场及金属物分布的区段。

4敷设线框（导线）应立标志，长度误差≤5%，方向误差≤1˚。

5应保证供电导线绝缘，尤其在接头处更应注意。

供电导线绝缘电阻不应小于2MΩ。

5.3.5观测要求应符合下列规定：

1观测前应测发射线的绝缘电阻、内阻，检查电源连线。

2对于发射机，要接好仪器上的所有插头后，再接电源，确认正负极连接正确后才能开机。

关机时先断开电源连线，才能拔掉仪器上的所有插头。

3野外观测时，信噪比应大于3～5倍。

4重复观测应符合下列规定：

1）重复测量的限差为10%。

2）在所采用的有效测道时间范围内，不合格的数据占1/5以上时应增加叠加次数重测。

3）曲线出现畸变时，应先查明原因，然后进行重复观测；若仍不能消除畸变时，应移动点位避开干扰源重测，并作详细记录。

5.3.6质量检查与评价

1野外观测时，应进行重复观测，取其优良者。

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