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時(shí)間：2023-03-21 17:15:25
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二、教師在論文編寫(xiě)過(guò)程中的指導(dǎo)作用
“勘查技術(shù)與工程”專業(yè)需要具有綜合素質(zhì)和先進(jìn)技術(shù)的人才，畢業(yè)論文寫(xiě)作期間，要注重培養(yǎng)學(xué)生收集信息、應(yīng)用英語(yǔ)、計(jì)算機(jī)編程和解釋軟件使用等能力。①查閱文獻(xiàn)的指導(dǎo)。論文題目選定之后，學(xué)生需要了解相關(guān)地球物理方法的發(fā)展、研究現(xiàn)狀及應(yīng)用情況。在查閱科技文獻(xiàn)過(guò)程中，教師對(duì)相關(guān)方向的現(xiàn)狀及學(xué)生存在的疑問(wèn)進(jìn)行講解和指導(dǎo)。②計(jì)算機(jī)應(yīng)用的指導(dǎo)。在“勘查技術(shù)與工程”專業(yè)畢業(yè)論文撰寫(xiě)過(guò)程中，教師要安排一定的計(jì)算機(jī)編程和學(xué)習(xí)使用最新地球物理資料解釋軟件的工作量。將這部分內(nèi)容和畢業(yè)論文有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。對(duì)于計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)好、能力強(qiáng)的學(xué)生，鼓勵(lì)他們獨(dú)立編程，激發(fā)他們的創(chuàng)新精神。對(duì)于計(jì)算機(jī)能力弱的學(xué)生，則重點(diǎn)學(xué)習(xí)現(xiàn)有軟件的使用方法和技巧。指導(dǎo)學(xué)生靈活運(yùn)用廣泛應(yīng)用的辦公軟件對(duì)資料進(jìn)行簡(jiǎn)單處理，比如運(yùn)用Grapher、Surfer、Excel等的電子表格計(jì)算視電阻率等一些簡(jiǎn)單的處理。③地球物理資料解釋和繪圖技術(shù)的指導(dǎo)。在“勘查技術(shù)與工程”專業(yè)畢業(yè)論文撰寫(xiě)過(guò)程中，資料解釋和繪制成果圖示是論文的核心內(nèi)容。指導(dǎo)教師要對(duì)這部分進(jìn)行重點(diǎn)指導(dǎo)。指導(dǎo)學(xué)生寫(xiě)出明確的解釋依據(jù)、解釋思路、解釋結(jié)果，并繪制出規(guī)范、符合要求并美觀的圖件。規(guī)范的插圖和附圖是“勘查技術(shù)與工程”專業(yè)畢業(yè)論文的重要組成部分，在論文寫(xiě)作過(guò)程中，教師要指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)必要的專業(yè)繪圖軟件，能夠熟練地掌握繪圖技巧，做出能為畢業(yè)論文提供有效證據(jù)和支撐的圖件。④論文寫(xiě)作的指導(dǎo)。在畢業(yè)論文的撰寫(xiě)過(guò)程中，指導(dǎo)教師要將資料解釋部分作為論文的重點(diǎn)部分。不僅要有解釋思路、解釋依據(jù)，解釋理論和解釋結(jié)果的討論，還要有規(guī)范的寫(xiě)作格式、規(guī)范用語(yǔ)、規(guī)范地引用圖件，以明確各部分的邏輯關(guān)系。在論文的寫(xiě)作過(guò)程中，提高學(xué)生的科技寫(xiě)作能力。
引言
工程地質(zhì)勘查的目的就是為擬建設(shè)場(chǎng)地查清地下巖土體包括一些未明目的物、構(gòu)造斷裂帶、地下水等的物理力學(xué)性質(zhì)、賦存狀態(tài)、分布特征等工程地質(zhì)條件，為設(shè)計(jì)、施工部門提供依據(jù)。目前主要的勘探方法有鉆探、槽探、探井和物探等，其中因鉆探資料具有直觀、可靠的特點(diǎn)而使鉆探成為最常用的勘探手段，但由于鉆探只是在點(diǎn)線上揭示目的物，在一些較復(fù)雜的地質(zhì)條件下，如石灰?guī)r地區(qū)、大采空區(qū)地段等，很難完整地反映地下巖土層的變化情況，為查清巖土層在地下空間的展布情況，往往需施工大量鉆孔，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率較低;而在物探方面隨著近幾年物探方法、技術(shù)的發(fā)展及先進(jìn)的儀器設(shè)備的應(yīng)用，可以以極高的效率完成對(duì)地下巖土體的形態(tài)、規(guī)模、分布的圈定及一些物理力學(xué)參數(shù)提供資料，但由于物探方法的多解性、復(fù)雜性使物探工作很難單獨(dú)地進(jìn)行，被較少應(yīng)用。
1直流電阻率法
工程地質(zhì)勘察中常遇到目的體埋深不大，規(guī)模較小的情況，在進(jìn)行電法勘察時(shí)，要求小點(diǎn)距、高密度數(shù)據(jù)采集，這時(shí)用常規(guī)電法開(kāi)展工作就顯得施工效率太低且精度不夠，當(dāng)前探測(cè)地下巖土體最常用的是高密度電阻率法。高密度電阻率法進(jìn)行二維地電斷面測(cè)量，兼具常規(guī)剖面法與測(cè)深法的功能，敷設(shè)一次導(dǎo)線后可進(jìn)行數(shù)百至數(shù)千個(gè)記錄點(diǎn)的數(shù)據(jù)觀測(cè)，其信息量大、施工效率高，而且數(shù)據(jù)經(jīng)自動(dòng)采集系統(tǒng)采集后，可以通過(guò)處理軟件實(shí)現(xiàn)資料的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)處理，并根據(jù)需要自動(dòng)繪制和打印各種成果圖件，大大提高了電阻率法的智能化程度，很適合一般勘查中對(duì)地下目的物的探測(cè);高密度電法野外工作裝置形式較多，總電極數(shù)與點(diǎn)距可根據(jù)場(chǎng)地與勘察深度任意選擇。
一般固定斷面掃描測(cè)量，其視電阻率斷面為一梯型剖面;變斷面連續(xù)滾動(dòng)掃描測(cè)量其視電阻率斷面為一平行四邊形剖面。對(duì)高密度電阻率法資料的反演分析方法主要有邊界單元法、有限單元法和目標(biāo)相關(guān)算法等三種方法，三種方法各有千秋，可根據(jù)巖土層的具體形態(tài)選擇。高密度電法勘探的出現(xiàn)使得電法勘探的野外數(shù)據(jù)采集工作得到了質(zhì)的提高和飛躍，同時(shí)使得資料的可利用信息大為豐富，使電法勘探智能化程度向前邁進(jìn)了一大步。下面是用高密度電阻率法求取石灰?guī)r基巖面的一個(gè)實(shí)例:廣東平遠(yuǎn)河披水橋工程地質(zhì)勘查共施工鉆孔四個(gè)，其地層自上而下為砂卵石層、含礫粘土層、二疊系灰?guī)r。其中各孔內(nèi)砂卵石層厚度變化不大，但灰?guī)r巖面起伏非常明顯，左側(cè)鉆孔最淺處埋深僅7m，往右依次為9. 2m， 18m，最右側(cè)鉆孔至48m猶未能見(jiàn)到基巖，鉆孔中灰?guī)r巖芯完整，未見(jiàn)溶蝕、溶洞現(xiàn)象。后進(jìn)行橋樁超前孔施工時(shí)，發(fā)現(xiàn)入巖面相差很大，且見(jiàn)較大溶洞， 2#基礎(chǔ)處水平相距2. 5m，入巖面竟相差10m。為全面了解地下基巖面情況，采用高密度電法測(cè)量，共布設(shè)四條測(cè)線，點(diǎn)距2m，通過(guò)已有的鉆探資料選取測(cè)量參數(shù)，并校正深度，最終得出成果圖件，可以看出灰?guī)r視電阻率在250~300Ω·m左右，灰?guī)r巖面呈石林狀起伏分布，整體呈左高右深趨勢(shì)，溶洞反映相當(dāng)明顯，在最右側(cè)鉆孔未見(jiàn)基巖處，顯示基巖面約60m深。后經(jīng)鉆孔證實(shí)與實(shí)際情況基本吻合。
2地質(zhì)雷達(dá)
地質(zhì)雷達(dá)以其輕便、抗干擾性強(qiáng)、分辨率較其它物探方法高的特點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于地質(zhì)勘探、公路質(zhì)量檢測(cè)、文物考古等領(lǐng)域。地質(zhì)雷達(dá)的探測(cè)深度和分辨率主要與天線的中心頻率、天線距離、偶極方向等設(shè)備參數(shù)及地下介質(zhì)電性、電磁波在地下介質(zhì)中的傳播速度等巖土層物理性質(zhì)有關(guān)。目前的雙天線地質(zhì)雷達(dá)的觀測(cè)方式主要有兩種:剖面法和寬角法。其中剖面法就是發(fā)射天線和接收天線以固定間隔沿測(cè)線同步移動(dòng)，每移動(dòng)一步便得到一個(gè)記錄，整條測(cè)線的記錄就是地質(zhì)雷達(dá)的對(duì)地下探測(cè)的時(shí)間剖面圖像，這種記錄可以準(zhǔn)確的反映正對(duì)測(cè)線下方的地下物體變化情況。寬角法觀測(cè)則是一個(gè)天線固定不動(dòng)，而另一天線沿測(cè)線移動(dòng)，通過(guò)記錄地下不同層面反射波的雙程走時(shí)而求取地下介質(zhì)的電磁波傳播速度、地下介質(zhì)的電性參數(shù)。地質(zhì)雷達(dá)的資料處理與地震波的處理相似，可應(yīng)用數(shù)字濾波、反褶積、偏移繞射處理、多次疊加等技術(shù)手段進(jìn)行，一般都有專門的處理軟件。下面是地質(zhì)雷達(dá)配合鉆探在對(duì)地下溶洞探測(cè)的實(shí)例:山東臨沂地區(qū)某廠區(qū)內(nèi)部分道路及地面出現(xiàn)裂紋和下陷，懷疑地下有溶洞等物體，需進(jìn)行勘探，由于不知地下物體的具置、形狀，如果純粹利用鉆探方法，則不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且還可能勞而無(wú)功，拖延處理。
3瑞雷波法
瑞雷波法可分為穩(wěn)態(tài)瑞雷波法和瞬態(tài)瑞雷波法。因穩(wěn)態(tài)瑞雷波法設(shè)備較笨重，成本較高，一般難于推廣應(yīng)用，而瞬態(tài)瑞雷波法以其簡(jiǎn)便、快速、分辨率高的優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于工民建巖土工程勘察和環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與評(píng)估當(dāng)中。瞬態(tài)瑞雷波測(cè)試是由一個(gè)垂直作用于地面的沖擊震源(爆炸、落重、鐵錘等)產(chǎn)生信號(hào)，用兩個(gè)或多個(gè)檢波器從震源開(kāi)始沿垂直于測(cè)線方向直線布置，對(duì)一定頻率范圍內(nèi)的瑞利波信號(hào)進(jìn)行記錄、提取，并利用專門軟件進(jìn)行正演和反演分析。瑞雷波法尤其適用于層狀巖土體的探測(cè)、識(shí)別。
4瞬變電磁測(cè)深法
(TEM)瞬變電磁測(cè)深法是近幾年來(lái)發(fā)展起來(lái)的電法勘探分支方法，它利用采集的數(shù)據(jù)求取各個(gè)測(cè)點(diǎn)在不同深度的視電阻率，做出視電阻率的剖面圖，進(jìn)而利用視電阻率異常來(lái)分辨和定位地下目的物的幾何形態(tài)與展布。它除了具有電磁法穿透高阻層能力強(qiáng)、分辨能力好，采用人工源隨機(jī)干擾影響小、探測(cè)效率高、成像清晰直觀明了等優(yōu)點(diǎn)外，還具有耦合方便、受地形影響小的突出優(yōu)點(diǎn)，在一些場(chǎng)地狹窄，其他物探方法難于開(kāi)展工作的條件下，采用瞬變電磁法往往可取得良好的效果。更為難得的是由于該方法探測(cè)的為純二次場(chǎng)，故可采取簡(jiǎn)單加大發(fā)射功率的方法以增強(qiáng)二次場(chǎng)提高信噪比，增加探測(cè)深度。正是由于瞬變電磁法的一系列優(yōu)點(diǎn)使其在工程勘查、地質(zhì)礦產(chǎn)、路基工程等領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。
5總結(jié)
在工程地質(zhì)勘探中常用的物探方法尚有高分辯率淺層地震反射法、折射波法、高分辨率電阻率法、電阻率層析成像技術(shù)等，限于篇幅在這里不再一一敘述。實(shí)踐表明，在工程地質(zhì)勘查中，單純利用一種勘探手段，往往不能取得良好的勘查效果，而將多種勘探手段有機(jī)地綜合利用，卻往往可取得事半功倍的收獲。
參考文獻(xiàn)：
[1]李大心 探地雷達(dá)方法與應(yīng)用 1994
1工程物探
物探是地球物理勘探的簡(jiǎn)稱，它是以專門儀器來(lái)探測(cè)地表層各種地質(zhì)體的物理場(chǎng)，從而進(jìn)行地層劃分，判定地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件及各種物理地質(zhì)現(xiàn)象的一種勘探方法。
相比鉆探和坑探等直接勘探手段，物探方法是一種間接勘探手段，其原理是由于地質(zhì)體具有不同的物理性質(zhì)和物理狀態(tài)，如導(dǎo)電性、彈性、磁性、密度、放射性、含水率、裂隙性、固結(jié)程度等，根據(jù)這種差異來(lái)判定地下各種地質(zhì)體的空間展布情況（大小、形狀、埋深等），所探測(cè)的地質(zhì)體各部分之間以及該地質(zhì)體與周圍地質(zhì)體之間的物理性質(zhì)和狀態(tài)的差異越明顯，使用該法獲得的結(jié)果就越好。
目前工程中常用的物探方法有電法勘探（電測(cè)深法、電剖面法、高密度電法、自然電場(chǎng)法、充電法、激發(fā)極化法、可控源音頻大地電磁測(cè)深法、瞬變電磁法）、探地雷達(dá)（剖面法、寬角法、環(huán)形法、透射法、單孔法、多剖面法）、地震勘探（淺層折射波法、淺層反射波法和瑞雷波法）、彈性波測(cè)試（聲波法、地震波法）、層析成像（聲波層析成像、地震波層析成像、電磁波吸收系數(shù)層析成像、電磁波速度層析成像）。
2工程實(shí)例
淄博市淄川區(qū)羅村鎮(zhèn)洪六變電站位于淄博市老煤礦采區(qū)，地下極有可能存在采空區(qū)域，但由于煤層開(kāi)采年數(shù)已久，開(kāi)采情況（采厚、開(kāi)采方式、開(kāi)采程度等）已無(wú)從調(diào)查，若采用鉆探方法對(duì)采空進(jìn)行探查，不僅要求鉆孔分布范圍廣，還要求每個(gè)鉆孔深度大，因?yàn)樵摰貐^(qū)采空區(qū)一般都在地下40米以下。此時(shí)，鉆探工作就顯得費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率較低，所以在進(jìn)行鉆探或者坑探之前，采用物探方法對(duì)場(chǎng)區(qū)周圍地質(zhì)環(huán)境的采空情況進(jìn)行探查有利于減少鉆探工作量，降低勘探總造價(jià)。
該工程物探方法為直流激電電測(cè)深，采用四極裝置。為了保證的探測(cè)質(zhì)量，供電電極采取了中間加密供電電極的措施。大地選頻剖面點(diǎn)距5米，不同頻率反映不同深度。從剖面小號(hào)到大號(hào)施工為正向測(cè)量，從大號(hào)到小號(hào)施工為反向測(cè)量。剖面測(cè)點(diǎn)位置圖如圖1所示：
圖1物探剖面測(cè)點(diǎn)位置圖
其中，激電電阻率測(cè)深，電阻率異常，低值反映土層軟弱、巖石破碎，高值異常反映巖石堅(jiān)硬完整性好和保存完好采煤巷道。極化率異常，低值反映地下空虛，高值反映煤層的存在。極化率衰減度異常，高值反映地下空虛無(wú)水，低值反映地下巖土層密實(shí)，含有一定水分。大地選頻高值反應(yīng)了采礦巷道，低值反應(yīng)采空塌陷。低值中的小高值反應(yīng)面積性開(kāi)采中的巷道。選頻曲線f1～f3同步上升和下降說(shuō)明采礦巷道保存良好；選頻曲線f1～f3不同步上升和下降，說(shuō)明采礦巷道保存不好，局部坍塌；選頻曲線f1～f3不同步上升和下降，并且分離性大，說(shuō)明采礦巷道已坍塌和無(wú)規(guī)則開(kāi)采。由于篇幅限制，僅列出1號(hào)大地選頻剖面圖（圖2）和3號(hào)激電選頻剖面圖（圖3）所示；
正向測(cè)量反向測(cè)量
圖21號(hào)大地選頻剖面圖
圖33號(hào)激電選頻剖面圖
3號(hào)激電剖面（圖3），剖面深度10~35米之間有低阻異常，推斷為采煤塌陷導(dǎo)致的軟弱地層。30米點(diǎn)深70米往下高阻異常，推斷為采煤巷道。10米點(diǎn)和40米點(diǎn)電阻率異常值低處，反映了開(kāi)采塌陷程度較高。10米點(diǎn)，深25米高極化異常，反映了地下局部有空洞。
通過(guò)對(duì)上述物探資料的分析，推斷得出物探綜合平面圖如圖4所示：
圖4物探綜合平面圖
對(duì)物探資料進(jìn)行推斷分析可以初步得出場(chǎng)地的地下工程地質(zhì)情況：
一、該場(chǎng)地地下煤層已普遍開(kāi)采，只是開(kāi)采的程度不同。
二、場(chǎng)地內(nèi)發(fā)現(xiàn)的北北西向采煤巷道，深度大于70米。巷道保存良好，巷道內(nèi)淤泥已充填，其上部地層穩(wěn)定，對(duì)地表幾乎沒(méi)有影響。
三、場(chǎng)地內(nèi)由于采煤引起上部巖層坍塌、冒落、巖層彎曲，導(dǎo)水裂隙發(fā)育，形成軟弱地層作用地表下10～35米之間。中心軟弱地層15～25米。整個(gè)場(chǎng)地普遍存在軟弱地層。
四、場(chǎng)地主要建筑物40×11.5米，西北角受深部采煤影響。
物探結(jié)論較好的給出了所堪項(xiàng)目范圍內(nèi)地下巖土體的形態(tài)、規(guī)模以及分布的界定，這就避免了采用直接勘探方法在整個(gè)場(chǎng)地布設(shè)較多的鉆探孔的巨大工作量，只需要在物探結(jié)果的基礎(chǔ)上，對(duì)所界定的采空區(qū)域進(jìn)行鉆探驗(yàn)證，根據(jù)驗(yàn)證情況，并考慮擬建建筑物對(duì)地基承載力的要求，對(duì)采空區(qū)域提出合理的方法即可。
3結(jié)論
實(shí)踐證明，物探可以簡(jiǎn)便而迅速地探測(cè)地下地質(zhì)情況，又可為直接勘探工作的布置指出方向。雖然物探方法因易受非探測(cè)對(duì)象和儀器精度的影響，使其結(jié)果具有多解性，必須通過(guò)勘探來(lái)驗(yàn)證，使其在工程中的應(yīng)用受到限制，但是，對(duì)于一個(gè)未知的勘探區(qū)域，先期投入物探方法有如下優(yōu)勢(shì)：
（1）利用物探方法可準(zhǔn)確探明復(fù)雜的基巖面起伏狀況，從而可實(shí)現(xiàn)合理布置鉆孔工作量。
（2）利用物探方法可在地下采空區(qū)探測(cè)復(fù)雜的采空分布狀況，鉆探可依據(jù)物探成果靈活布置，二者結(jié)合可對(duì)勘測(cè)區(qū)域內(nèi)的采空分布情況全面掌握。
（3）利用物探方法可準(zhǔn)確探測(cè)地下人工設(shè)施的地下賦存情況，當(dāng)?shù)叵氯斯ぴO(shè)施規(guī)模較小時(shí)，投入大量的鉆探工作量幾乎無(wú)任何經(jīng)濟(jì)性可言。
（4）在水域勘察中，利用物探方法可探測(cè)水下地層變化情況，可大大降低鉆探的工作量，節(jié)約成本。
總之，物探方法是用前期的小投入換取后來(lái)的鉆探小投入，從而降低勘探的總成本的一種功省效宏的勘察手段。目前，物探在巖土工程勘察中的作用已經(jīng)被大多數(shù)勘察工作者接受并給予重視，尤其是在地下采空區(qū)、巖溶區(qū)，利用物探與鉆探相結(jié)合的方法進(jìn)行勘察是提高效率，降低造價(jià)的行之有效的方法。若能在布置外業(yè)時(shí)取全取準(zhǔn)物探解釋所需的各類約束資料，便可以大大降低物探解釋的多解性，使物探成為地下采空區(qū)巖土工程勘察發(fā)展的新方向。
參考文獻(xiàn)
主管單位：中華人民共和國(guó)國(guó)土資源部
主辦單位：中國(guó)國(guó)土資源航空物探遙感中心
出版周期：季刊
出版地址：北京市
語(yǔ)
種：中文
開(kāi)
本：大16開(kāi)
國(guó)際刊號(hào)：1001-070X
國(guó)內(nèi)刊號(hào)：11-2514/P
郵發(fā)代號(hào)：
發(fā)行范圍：國(guó)內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行
創(chuàng)刊時(shí)間：1988
期刊收錄：
Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)
中國(guó)科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(kù)(CSCD―2008)
核心期刊：
期刊榮譽(yù)：
Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
主管單位：中國(guó)核工業(yè)集團(tuán)公司
主辦單位：中國(guó)核學(xué)會(huì)鈾礦地質(zhì)學(xué)會(huì)
出版周期：半季刊
出版地址：北京市
語(yǔ)
種：中文
開(kāi)
本：大16開(kāi)
國(guó)際刊號(hào)：1000-0658
國(guó)內(nèi)刊號(hào)：11-1971/TL
郵發(fā)代號(hào)：
發(fā)行范圍：國(guó)內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行
創(chuàng)刊時(shí)間：1962
期刊收錄：
中國(guó)科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(kù)(CSCD―2008)
核心期刊：
中文核心期刊(1992)
期刊榮譽(yù)：
引言
《應(yīng)用地球物理》課程是河南理工大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院地質(zhì)科學(xué)與工程系和地球信息科學(xué)與技術(shù)系以及水文與水資源工程系的必修課。該課程是一門以地球?yàn)檠芯繉?duì)象的應(yīng)用物理學(xué)，它利用物理學(xué)的力學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、熱學(xué)等方面的原理與方法，通過(guò)觀測(cè)和研究地球內(nèi)部各部分的物理?xiàng)l件、物理性質(zhì)和物理狀態(tài)，從時(shí)間和空間兩方面找出它們之間的聯(lián)系和規(guī)律，從而達(dá)到認(rèn)識(shí)地球，借以實(shí)現(xiàn)地質(zhì)勘查和找礦目標(biāo)，減少地質(zhì)災(zāi)害[1]。
對(duì)于河南理工大學(xué)等以煤炭資源為主要主導(dǎo)的礦業(yè)類高校來(lái)說(shuō)，本科畢業(yè)的學(xué)生大部分進(jìn)入到煤炭系統(tǒng)工作，如何合理地設(shè)置應(yīng)用地球物理課程內(nèi)容對(duì)于學(xué)生以后所從事工作具有重要的指導(dǎo)意義。
1 應(yīng)用地球物理課程現(xiàn)狀
應(yīng)用地球物理課程主要講授內(nèi)容包括以下三個(gè)部分：一是應(yīng)用地球物理方法的物質(zhì)基礎(chǔ)及地球物理場(chǎng)的基本概念；二是應(yīng)用地球物理分析的正演方法；三是應(yīng)用地球物理的各類勘探方法和應(yīng)用，包括重力勘探、磁法勘探、電法勘探、地震勘探、地球物理測(cè)井和放射性勘探等。其中，第一、二部分是應(yīng)用地球物理學(xué)的基礎(chǔ)，第三部分是課程講授的重點(diǎn)。
由于應(yīng)用地球物理課程內(nèi)容龐雜、知識(shí)面廣、理論公式繁瑣、內(nèi)容抽象，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中普遍反映難度偏大，抓不住重點(diǎn)，難以理解地球物理概念。這已經(jīng)不適應(yīng)當(dāng)前高速發(fā)展的礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)對(duì)人才的要求。一個(gè)完整、合理的應(yīng)用地球物理課程，應(yīng)該同時(shí)具有理論性和實(shí)踐性。既能傳授學(xué)生相應(yīng)的學(xué)科科學(xué)理論體系，又要顧及生產(chǎn)單位對(duì)人才的要求，要具有一定的實(shí)用性，使得學(xué)生工作后能盡快融入到工作環(huán)境中，并能把課本上的理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際中去，能夠解決生產(chǎn)單位面臨的實(shí)際問(wèn)題。
目前，我校應(yīng)用地球物理課程主要面臨如下的實(shí)際問(wèn)題：
（1） 課程內(nèi)容相對(duì)陳舊。21世紀(jì)以來(lái)，應(yīng)用地球物理學(xué)科發(fā)展迅猛，各種新技術(shù)、新方法層出不窮。例如物探數(shù)據(jù)處理技術(shù)早已融合了現(xiàn)代信號(hào)處理的思想、概念和方法。而課堂上講授的仍是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理內(nèi)容，且部分技術(shù)方法已經(jīng)被生產(chǎn)單位所拋棄，學(xué)生在學(xué)校所接受的知識(shí)過(guò)于陳舊，不能滿足快速發(fā)展社會(huì)的需要。
（2） 基礎(chǔ)課程開(kāi)設(shè)偏少，導(dǎo)致應(yīng)用地球物理概念理解困難。應(yīng)用地球物理具有廣泛的理論體系，涉及到數(shù)學(xué)、物理、電子、信號(hào)等領(lǐng)域。如果學(xué)生之前沒(méi)有學(xué)過(guò)這些基礎(chǔ)課程，在聽(tīng)課時(shí)，對(duì)應(yīng)用地球物理課本中出現(xiàn)的理論公式難以段時(shí)間內(nèi)消化，造成學(xué)習(xí)的困難。
（3） 計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)于應(yīng)用地球物理來(lái)說(shuō)具有舉足輕重的地位，尤其是現(xiàn)代地球物理處理技術(shù)，更是離不開(kāi)計(jì)算機(jī)。例如目前絕大多數(shù)地球物理處理軟件都是基于unix或linux平臺(tái)，而學(xué)生普遍缺乏該系統(tǒng)的理論學(xué)習(xí)，與生產(chǎn)單位發(fā)展需求脫節(jié)。
（4） 實(shí)驗(yàn)課對(duì)于學(xué)生提高應(yīng)用地球物理的感性認(rèn)識(shí)作用明顯，尤其是對(duì)實(shí)踐性很強(qiáng)的應(yīng)用地球物理課來(lái)說(shuō)，需要大量的實(shí)際操作才能深入理解。而目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)大多屬于觀察、驗(yàn)證性類型，缺少實(shí)際地區(qū)的實(shí)際數(shù)據(jù)采集、處理和解釋的訓(xùn)練，導(dǎo)致學(xué)生動(dòng)手能力差。
2 教學(xué)內(nèi)容改革探討
針對(duì)以上教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，結(jié)合多年應(yīng)用地球物理教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提出以下幾個(gè)課程教學(xué)內(nèi)容改革的想法。
（1） 作為以煤炭為主導(dǎo)的礦業(yè)類高校，本科畢業(yè)的學(xué)生大多進(jìn)入到煤炭系統(tǒng)工作。因此，在教學(xué)過(guò)程中，因充分考慮煤礦企業(yè)對(duì)物探技術(shù)的需求。如增強(qiáng)地震勘探在解決煤田構(gòu)造方面的內(nèi)容，以及電法勘探對(duì)煤礦富水區(qū)和采空區(qū)的探測(cè)內(nèi)容，使得學(xué)生在學(xué)校所學(xué)到的知識(shí)能夠跟上現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的步伐。
（2） 由于課時(shí)有限，而應(yīng)用地球物理覆蓋的物探專業(yè)知識(shí)領(lǐng)域廣泛，因此在授課過(guò)程中，應(yīng)有所取舍對(duì)。對(duì)于應(yīng)用面較窄的放射性勘探、地?zé)峥碧降瓤勺鳛檎n余了解內(nèi)容，而探測(cè)效果明顯的地震勘探、電法勘探和重力勘探等需要詳細(xì)講解。
（3） 課程內(nèi)容應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)，保持行業(yè)先進(jìn)性。在保留傳統(tǒng)基本理論的基礎(chǔ)上，增加應(yīng)用地球物理新技術(shù)、新方法的講解。將現(xiàn)代信號(hào)處理、計(jì)算機(jī)處理的信息傳授給學(xué)生，擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，增強(qiáng)學(xué)生就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。
（4） 重視應(yīng)用地球物理數(shù)值正演模擬。地球物理正演模擬是反演的基礎(chǔ)，通過(guò)正演模擬可以使得學(xué)生更好的理解地球物理場(chǎng)的變化特征，避免空洞的公式推導(dǎo)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，使學(xué)生更容易掌握地球物理的概念。同時(shí)，還能增強(qiáng)學(xué)生計(jì)算機(jī)編程能力，讓學(xué)生自己上機(jī)進(jìn)行運(yùn)算模擬，提高對(duì)正演模型的理解。
（5） 重視實(shí)驗(yàn)課的作用。地球物理實(shí)踐性很強(qiáng)，應(yīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，能夠使學(xué)生把書(shū)本上的理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合。通過(guò)野外數(shù)據(jù)實(shí)際采集，提高學(xué)生對(duì)地球物理的理解，提高物探行業(yè)的感性認(rèn)識(shí)。為了讓學(xué)生更好地了解物探儀器設(shè)備，河南省生物遺跡與成礦過(guò)程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（河南理工大學(xué)）購(gòu)置了國(guó)際先進(jìn)的aries三維地震儀、v8電法勘探儀，為學(xué)生認(rèn)識(shí)物探儀器提供了有利的條件。實(shí)踐證明，充分利用好實(shí)驗(yàn)課培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，對(duì)于提高學(xué)生對(duì)地球物理概念的理解作用明顯。
3 結(jié)語(yǔ)
應(yīng)用地球物理課程對(duì)于資源勘查、地質(zhì)等本科專業(yè)是一門非常重要的基礎(chǔ)課程，是煤礦企業(yè)的一項(xiàng)重要的技術(shù)手段。作為培養(yǎng)人才的礦業(yè)類高等院校，應(yīng)注重學(xué)科發(fā)展的動(dòng)向，保持與實(shí)際生產(chǎn)密切結(jié)合，避免理論與實(shí)踐脫節(jié)，為培養(yǎng)新世紀(jì)人才不斷努力。
應(yīng)用地球物理是實(shí)踐性很強(qiáng)的一門課，在課程學(xué)習(xí)過(guò)程中，實(shí)踐教學(xué)對(duì)學(xué)生認(rèn)知地球物理是一個(gè)不可缺少的重要環(huán)節(jié)。通過(guò)實(shí)踐教學(xué)，使得學(xué)生把課本上說(shuō)學(xué)到的理論知識(shí)和實(shí)踐應(yīng)用相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力。
參考文獻(xiàn)：
[1] 賴旭龍,金振民,國(guó)外地質(zhì)類專業(yè)課程體系研究[m].武漢:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社,2002
一、相關(guān)概念
物探測(cè)量是工程測(cè)量的一個(gè)重要分支，主要任務(wù)就是依據(jù)物探設(shè)計(jì)，將設(shè)計(jì)的勘探點(diǎn)用一定的測(cè)量方法放樣到實(shí)地并準(zhǔn)確記錄其物探點(diǎn)空間位置，為物探野外施工、資料處理及解釋提供符合設(shè)計(jì)要求的測(cè)量成果、圖件和信息資料。GPS是由美國(guó)國(guó)防部研制部署和控制的軍民兩用，具有在海、陸、空進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。GPRS即通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來(lái)的一種新的承載業(yè)務(wù)，目的是為GSM用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
二、系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
（1）集成定位接收終端硬件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。GPS-GPRS集成定位接收終端的設(shè)計(jì)思想是集成GPS和GPRS兩個(gè)模塊。該定位終端實(shí)時(shí)獲取GPS提供的經(jīng)緯度、速度、時(shí)間等GPS信息后，以GPRS上網(wǎng)的形式發(fā)送給監(jiān)控中心。所以硬件設(shè)計(jì)應(yīng)該包括GPS模塊和GPRS兩個(gè)模塊，并且要有一個(gè)控制單元協(xié)調(diào)兩個(gè)模塊工作。除此之外，定位終端還應(yīng)該包括LCD顯示模塊和電源模塊等部分。總的設(shè)計(jì)思路是GPS模塊通過(guò)串口通訊與單片機(jī)建立聯(lián)系，由單片機(jī)來(lái)控制GPS模塊工作，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)485總線傳輸給GPRS模塊，再有GPRS模塊通過(guò)無(wú)線通信將信息傳輸給終端LCD顯示模塊上。（2）集成定位接收終端軟件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。定位接收終端的軟件主要完成上電后系統(tǒng)的初始化，對(duì)各個(gè)模塊的檢測(cè)，接收GPS模塊傳來(lái)的GPS消息，利用GPRS模塊傳輸?shù)腉PS定位信息。整個(gè)軟件系統(tǒng)應(yīng)該包括主控模塊、GPRS模塊、GPS模塊、LCD顯示模塊和串口操作模塊五部分。本課題的軟件分為終端軟件部分和服務(wù)器軟件部分。將內(nèi)核加載到RAM中運(yùn)行后，系統(tǒng)的控制權(quán)就完全轉(zhuǎn)交給內(nèi)核了。內(nèi)核在完成一系列初始化工作后，將自動(dòng)運(yùn)行用戶程序。終端軟件主要包括以下幾個(gè)主要模塊：鍵盤(pán)處理、GPS數(shù)據(jù)的處理、用戶數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。（3）監(jiān)控中心設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。監(jiān)控中心主要實(shí)現(xiàn)對(duì)GPS-GPRS集成的定位系統(tǒng)中的各個(gè)定位終端的控制和跟蹤，它能主動(dòng)向系統(tǒng)中各個(gè)定位終端發(fā)送位置請(qǐng)求，并且獲取各個(gè)終端的位置消息，解析出GPS消息中的經(jīng)緯度、時(shí)間、速度等值，并且通過(guò)軟件界面顯示，供用戶察看。同時(shí)通過(guò)軟件接口將定位消息發(fā)送到與電子地圖或GIS等軟件平臺(tái)接口，以便其他后臺(tái)程序利用終端的位置消息進(jìn)一步進(jìn)行分析和處理。監(jiān)控中心通過(guò)串口連接一個(gè)無(wú)線通訊模塊，以其來(lái)實(shí)現(xiàn)和各終端無(wú)線設(shè)備的通信。監(jiān)控中心的主要部分包括：無(wú)線通訊模塊部分――監(jiān)控中心服務(wù)器部分――無(wú)限通信終端部分。本次系統(tǒng)的工作流程下所述：第一，監(jiān)控中心接到一單新的任務(wù)后，馬上查找當(dāng)前是否有空閑的終端，如果有則直接選擇一個(gè)，然后向其下達(dá)工作任務(wù)，如果沒(méi)有則轉(zhuǎn)到第二。第二，監(jiān)控中心在新接收任務(wù)附近的地點(diǎn)查找是否有正在工作的終端，如果有則向它們發(fā)送消息，要求報(bào)告當(dāng)前的工作狀態(tài)。第三，監(jiān)控中心根據(jù)報(bào)告過(guò)來(lái)的信息，選取一個(gè)最合適的終端，向其下達(dá)工作任務(wù)。第四，各終端的使用者在完成工作之后，向監(jiān)控中心發(fā)送信息，報(bào)告各自的工作情況，監(jiān)控中心會(huì)自動(dòng)在數(shù)據(jù)庫(kù)中更新這些信息。第五，監(jiān)控中心也可以提供一些公共服務(wù)，如信息查詢等。（4）定位系統(tǒng)在物探行業(yè)中的應(yīng)用。物探測(cè)量作業(yè)多位于沙漠等荒蕪人煙的地方，地形復(fù)雜，山體高大，道路稀少，氣候多變，晝夜溫差大。由于受地形、氣候、山體遮擋、森林覆蓋等諸多不利因素的影響，使測(cè)量精度受到限制，施工進(jìn)度無(wú)法保證，作業(yè)效率低下，人員安全不能保障，項(xiàng)目成本上升等?；贕PS-GPRS定位系統(tǒng)的物探測(cè)量作業(yè)具備了以下功能特點(diǎn)：一是有效增加物探測(cè)量作業(yè)距離，提高信號(hào)覆蓋范圍，有手機(jī)信號(hào)的地方即可工作，更加方便用戶的使用，；二是采用GPRS通訊模式的物探測(cè)量系統(tǒng)，數(shù)據(jù)速度快，隨著速度的增加，其數(shù)據(jù)延遲也降低了，相比于GSM通訊費(fèi)用低，GPRS數(shù)據(jù)傳輸費(fèi)用遠(yuǎn)比打電話接入的費(fèi)用低。GPS與GPRS技術(shù)的結(jié)合，使得任何地點(diǎn)的流動(dòng)站都可以方便的與基準(zhǔn)站、中繼站、監(jiān)控中心建立數(shù)據(jù)聯(lián)系。
三、結(jié)論
本文以物探測(cè)量的實(shí)際工作需要為目標(biāo)，將GPS技術(shù)與GPRS技術(shù)有機(jī)地結(jié)合，嚴(yán)格按照實(shí)際物探測(cè)量操作流程建立相應(yīng)的模型，利用GPRS的數(shù)據(jù)傳輸功能，對(duì)GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，其可操作性及實(shí)時(shí)性都較強(qiáng)，而且成本較低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有較高的可靠性；同時(shí)可以將本地原始位置信息實(shí)時(shí)發(fā)送到基地進(jìn)行處理，并給用戶返回更加精確的位置消息，這樣就可以避免由于誤差范圍太大而導(dǎo)致的重復(fù)勞動(dòng)。
隨著我國(guó)基本建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，隧道工程已經(jīng)成為鐵路、公路和水利水電等大型項(xiàng)目中的重要工程。隧道工程的重要性越來(lái)越顯著，隧道工程的數(shù)量和長(zhǎng)度明顯增加，規(guī)模不斷擴(kuò)大。因此隧道工程的安全施工和貫通，是不可回避重要任務(wù)和技術(shù)難題。危及隧道工程施工的地質(zhì)病害大致分為三類：1不良工程地質(zhì)條件，諸如巖體的裂隙發(fā)育密集帶、構(gòu)造破碎帶、巖溶發(fā)育帶、以及人工采礦造成的不良地質(zhì)條件和高地應(yīng)力造成的危害等；2不良水文地質(zhì)條件，諸如巖溶水、構(gòu)造和裂隙水等；3不良環(huán)境條件，諸如有毒有害氣體和強(qiáng)放射性的環(huán)境。對(duì)于以上地質(zhì)問(wèn)題，在隧道工程的勘察設(shè)計(jì)階段，已經(jīng)投入大量的地質(zhì)勘察工作，但是由于地質(zhì)、地形條件的復(fù)雜性和相應(yīng)勘察技術(shù)的現(xiàn)狀水平，以及時(shí)間、經(jīng)費(fèi)等條件的限制，勘察階段的地質(zhì)資料一般難于達(dá)到施工階段的精度要求。國(guó)內(nèi)外因地質(zhì)條件不明造成隧道施工事故的教訓(xùn)是不少的，例如：日本越新干線中山隧道涌水淹沒(méi)事件；前蘇聯(lián)貝加爾—阿穆?tīng)柛删€上某隧道的突水事件；我國(guó)成昆線、大秦線、衡廣復(fù)線建設(shè)中，因地質(zhì)問(wèn)題的停工時(shí)間約占到1/3；以及不久前發(fā)生的四川某隧道瓦斯爆炸，造成重大事故和人員傷亡。以上隧道施工事故的危害是巨大的，因此強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)隧道施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)工作是非常必要的。
我國(guó)隧道地震波超前預(yù)報(bào)技術(shù)的研究起始于上個(gè)世紀(jì)的90年代，鐵道部第一勘測(cè)設(shè)計(jì)院物探隊(duì)提出“負(fù)視速度方法”。鐵道部第一勘測(cè)設(shè)計(jì)院是較早研究隧道地震超前預(yù)報(bào)的單位。他們?cè)?992年7月，利用地震反射波方法對(duì)云臺(tái)山隧道進(jìn)行隧道超前預(yù)報(bào)，預(yù)報(bào)成果與開(kāi)挖后的隧道左壁“破碎帶”和“斷層”的位置基本一致。從上個(gè)世紀(jì)90年代初開(kāi)始，我國(guó)物探技術(shù)人員一直沒(méi)有停止對(duì)隧道地震超前預(yù)報(bào)技術(shù)的研究。曾昭璜（1994）研究利用多波進(jìn)行反演的“負(fù)視速度法”，這種方法利用來(lái)自掌子面前方的縱波、橫波、轉(zhuǎn)換波的反射震相在隧道垂直地震剖面上所產(chǎn)生的負(fù)視速度同相軸來(lái)反演反射界面的空間位置與產(chǎn)狀。北方交通大學(xué)的陳立成等人（1994）從全波震相分析理論和技術(shù)的角度研究隧道前方界面多波層析成像問(wèn)題，進(jìn)行隧道超前預(yù)報(bào)。他們的研究成果在頡河隧道、老爺嶺隧道地質(zhì)預(yù)報(bào)中應(yīng)用，取得預(yù)期的效果。該方法的工作原理是以地震反射波方法為基礎(chǔ)。工作中他們根據(jù)嫻熟的地震反射波技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)解釋，當(dāng)時(shí)沒(méi)有開(kāi)發(fā)出針對(duì)隧道地震預(yù)報(bào)的處理系統(tǒng)，同時(shí)受當(dāng)時(shí)條件所限制，該項(xiàng)技術(shù)未能得到進(jìn)一步深入研究和發(fā)展。
1995年左右鐵道部下屬單位引進(jìn)瑞士“TSP202” 隧道地震波超前預(yù)報(bào)的儀器，當(dāng)時(shí)曾組織系統(tǒng)內(nèi)有關(guān)地質(zhì)和物探專家在隧道工點(diǎn)進(jìn)行了試驗(yàn)，未見(jiàn)明顯的效果，認(rèn)為其技術(shù)與“負(fù)視速度方法”基本一致，對(duì)其處理解釋系統(tǒng)爭(zhēng)議較大、認(rèn)識(shí)褒貶不一，試驗(yàn)工作無(wú)果而終，該設(shè)備技術(shù)的消化工作也就擱置了。時(shí)隔7年后，隧道安全施工要求進(jìn)行地質(zhì)預(yù)報(bào)，該儀器設(shè)備由鐵路系統(tǒng)的工程局又開(kāi)始第二次引進(jìn)，并直接用于隧道施工的預(yù)報(bào)工作?？梢哉f(shuō)由于第一次引進(jìn)消化工作不深入，造成第二次引進(jìn)后出現(xiàn)：應(yīng)用工作中的盲目性和簡(jiǎn)單化，以及其他一些不正?，F(xiàn)象。在宜萬(wàn)鐵路隧道施工中不斷出現(xiàn)的問(wèn)題，使人們開(kāi)始反思，不少論文也提出了存在的問(wèn)題，鐵道部也下發(fā)文件要求科學(xué)地進(jìn)行超前預(yù)報(bào)。可以說(shuō)短短幾年的應(yīng)用實(shí)踐，人們?nèi)匀辉谔剿髦刭|(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)的進(jìn)步。
隧道地震波超前預(yù)報(bào)屬于物探技術(shù)，但比地面的地震波物探技術(shù)復(fù)雜，我國(guó)的地質(zhì)物探工作者一直沒(méi)有放松該技術(shù)的研究工作。北京市水電物探研究所研究地震波勘察檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)有近20年的歷史，并且是多道瞬態(tài)面波勘察技術(shù)的發(fā)明單位，生產(chǎn)的SWS型工程勘察與工程檢測(cè)儀器系統(tǒng)，已經(jīng)為400多家勘察設(shè)計(jì)、高等院所廣泛應(yīng)用，并且出口日本等國(guó)家。2003年該所投入人力物力研究隧道地震波預(yù)報(bào)技術(shù)，研究TGP12型隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)儀器，以及孔中高靈敏度三分量檢波設(shè)備，方便的孔中耦合技術(shù)，和Windows編程的數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)。在經(jīng)過(guò)大量的預(yù)報(bào)實(shí)踐驗(yàn)證后，于2005年通過(guò)了由國(guó)家隧道中心王夢(mèng)恕院士組織的國(guó)內(nèi)著名隧道專家的評(píng)審鑒定。該儀器系統(tǒng)推向市場(chǎng)不到2年的時(shí)間，已經(jīng)有近20臺(tái)套投入到隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作中應(yīng)用，反饋信息普遍受到用戶的好評(píng)。
鐵道部工程設(shè)計(jì)鑒定中心趙勇主編的《高速鐵路隧道》一書(shū)，提出隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的方法有以下部分組成：①地質(zhì)分析、②超前平行導(dǎo)坑預(yù)報(bào)法、③超前水平鉆孔法、④ 物理探測(cè)法。并闡述物理探測(cè)法與地質(zhì)分析法、超前平行導(dǎo)坑預(yù)報(bào)法、超前水平鉆孔法相結(jié)合，解決不同地質(zhì)災(zāi)害的應(yīng)用原則。書(shū)中介紹了國(guó)產(chǎn)TGP隧道地震波預(yù)報(bào)系統(tǒng)，聲波反射方法，地質(zhì)雷達(dá)方法，紅外探水方法等。
本文就隧道地震波預(yù)報(bào)技術(shù)中的若干關(guān)鍵問(wèn)題，并結(jié)合應(yīng)用中的實(shí)際問(wèn)題闡述如下，目的在于引起同行們討論，促進(jìn)地震波預(yù)報(bào)技術(shù)理論水平的提高，促進(jìn)采集數(shù)據(jù)質(zhì)量的提高，促進(jìn)資料的解釋推斷工作向合理化方向發(fā)展。
一、隧道地震波方法的預(yù)報(bào)原理
隧道地震預(yù)報(bào)工作利用地震反射波原理，在隧道內(nèi)以排列方式激發(fā)的地震波，向三維空間傳播的過(guò)程中，遇到聲阻抗界面會(huì)產(chǎn)生反射波。聲阻抗是介質(zhì)傳播彈性波的速度與介質(zhì)密度的函數(shù)，介質(zhì)的聲阻抗數(shù)值為速度與密度的乘積。因此地層中的巖性變化界面、構(gòu)造破碎帶、巖溶和巖溶發(fā)育帶等界面會(huì)產(chǎn)生地震反射波，這種反射波被布置在隧道內(nèi)的檢波器接收，輸入到儀器中進(jìn)行信號(hào)的放大、數(shù)字采集和處理，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)預(yù)報(bào)的目的。
由此可以看出，隧道地震波預(yù)報(bào)技術(shù)是通過(guò)直接探查聲阻抗變化的界面，經(jīng)過(guò)人工分析實(shí)現(xiàn)間接推斷地質(zhì)病害的方法。
圖（2）不同夾角構(gòu)造界面的地震波路徑與反射波記錄形態(tài)
圖（1）示意與隧道斜交的構(gòu)造面，其地震波傳播的路徑圖，構(gòu)造面上的地震波反射點(diǎn)在白色園內(nèi)。圖（2）示意不同夾角構(gòu)造面的地震波路徑與反射波記錄形態(tài)，與隧道夾角不同的構(gòu)造面其反射點(diǎn)位置不同，地震波傳播路徑偏離隧道軸線也不同。構(gòu)造面與隧道正交時(shí)地震波傳播路徑與隧道軸線平行，右圖為與隧道正交構(gòu)造面產(chǎn)生的地震反射波記錄，根據(jù)反射波同相軸計(jì)算得到界面與檢波點(diǎn)之間巖體的地震波速度，該速度代表隧道圍巖的性質(zhì)。由非正交條件下地震反射波記錄獲得的速度為地震波傳播路徑巖體的“視速度”，“視速度”值的大小不僅與路徑上巖體的性質(zhì)有關(guān)，而且與界面和隧道的夾角有關(guān)。應(yīng)用地震波預(yù)報(bào)構(gòu)造面位置的計(jì)算是利用地震波在炮孔段的傳播速度，各構(gòu)造面之間巖體的速度是綜合界面反射獲得的“估算速度”，不是隧道圍巖的真速度，應(yīng)用中結(jié)合反射點(diǎn)偏離隧道軸線距離的遠(yuǎn)近和巖體的各項(xiàng)異性分布綜合考慮使用。
圖（2）是理想模式的三份量地震波時(shí)距曲線形態(tài)。實(shí)際工作中采集的地震波是錯(cuò)綜復(fù)雜的，理想模式的地震波是不常存在的，記錄上普遍存在有來(lái)自三維空間中多個(gè)方向的反射波，和各種形式的干擾波，這是應(yīng)用技術(shù)中首先考慮的問(wèn)題。
針對(duì)隧道地震波傳播的復(fù)雜性，TGP地震預(yù)報(bào)系統(tǒng)不僅利用地震反射波走時(shí)關(guān)系，同時(shí)采集空間地震波三分量記錄，進(jìn)行地震波的極化分析與計(jì)算，該技術(shù)的突破有利于地質(zhì)構(gòu)造面產(chǎn)狀、規(guī)模和地質(zhì)體性質(zhì)的預(yù)報(bào)。
二、TGP隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)
隧道地震波預(yù)報(bào)的早期研究，是由研究和利用地震波在時(shí)間空間域中的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征開(kāi)始的，工作中認(rèn)識(shí)到僅僅利用地震波運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特征是不夠的。隧道工程的地震波在全三維環(huán)境條件下傳播，這種條件比地面上的平面半無(wú)限空間條件復(fù)雜得多，而且隧道內(nèi)地震波的接收與激發(fā)測(cè)線與探測(cè)目的是近于垂直或者大角度相交的條件，因此影響在地質(zhì)構(gòu)造面上獲得大長(zhǎng)度大面積的地震波信息量。針對(duì)這種狀況，預(yù)報(bào)工作僅僅利用單一模態(tài)的地震波難以勝任。因此，TGP系統(tǒng)強(qiáng)化采集地震波的多波列信息，綜合利用地震波的多波列震相信息，因此TGP系統(tǒng)的功能得到明顯的增強(qiáng)。
TGP隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)包括儀器設(shè)備和處理軟件兩大部分。其中儀器設(shè)備有TGP型儀器主機(jī)、接收傳感器、孔中定位安裝工具和電纜等。圖（3）是TGP隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)的主機(jī)。其處理軟件由地震波數(shù)據(jù)輸入與編排、空間坐標(biāo)建立、能量均衡、干擾波分析與去除、觸發(fā)時(shí)差校正、譜分析、縱橫波分離、巖體速度參數(shù)計(jì)算、回波提取與偏移圖、有效波分析與衰減參數(shù)計(jì)算、極化波處理與構(gòu)造產(chǎn)狀圖、綜合分析與繪制成果圖等模塊組成。
轉(zhuǎn)貼于
工程應(yīng)用中，TGP型隧道地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)對(duì)于500多米距離的構(gòu)造面具有清楚的地震反射波信息，說(shuō)明儀器系統(tǒng)具有足夠的信噪比。實(shí)際工作中考慮預(yù)報(bào)距離和分辨精度兩方面要求，預(yù)報(bào)距離一般采用150米至200米。TGP型隧道地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)具有登記全部測(cè)長(zhǎng)距離內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造信息的功能，利用逐次遞進(jìn)的位置相關(guān)分析，和源生成果對(duì)比等處理功能，有利于去偽存真和排除異常，提高預(yù)報(bào)成果的質(zhì)量。該系統(tǒng)2005年8月通過(guò)由國(guó)內(nèi)知名隧道、地質(zhì)、物探專家組成的專家組評(píng)審鑒定。專家們一致認(rèn)為“TGP12儀器與相關(guān)的處理系統(tǒng)，性能穩(wěn)定可靠，采集的波形完整，信噪比高，與國(guó)外同類儀器對(duì)比整體上具有國(guó)際先進(jìn)水平，可替代進(jìn)口產(chǎn)品?！本唧w評(píng)審意見(jiàn)如下：
1、TGP12是集信號(hào)放大，模數(shù)轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)和控制為一體的密封防水防震的物探設(shè)備；優(yōu)于利用微機(jī)裝配式結(jié)構(gòu)的儀器，TGP12適合在惡劣的隧道環(huán)境中使用。
2、TGP12的三分量速度型檢波器具有高靈敏度，指向性強(qiáng)和較寬的頻帶響應(yīng)等特點(diǎn)，因而拾取的地震波信號(hào)具有高的質(zhì)量品質(zhì)。TGP12孔中接收檢波器采用黃油耦合，方便、經(jīng)濟(jì)、快捷。優(yōu)于在鉆孔中需要錨固異型鋼導(dǎo)管的方式。2米長(zhǎng)的鋼導(dǎo)管難于攜帶、運(yùn)輸，價(jià)格昂貴，一次性使用，費(fèi)事費(fèi)工費(fèi)財(cái)。
3、TGP12的地震波采集觸發(fā)是開(kāi)路觸發(fā)方式，即信號(hào)線在雷管引爆炸藥的同時(shí)被炸斷，信號(hào)線同時(shí)開(kāi)路觸發(fā)儀器采集，儀器采集無(wú)延時(shí)差，保證定位的準(zhǔn)確性。超前預(yù)報(bào)儀器若采用起爆器電脈沖同時(shí)觸發(fā)電雷管和觸發(fā)主機(jī)采集的方案，由于電雷管起爆的延時(shí)時(shí)間難于做到一致，因此會(huì)造成儀器采集的走時(shí)誤差，這種觸發(fā)方式在我國(guó)的地震波勘探規(guī)程中明確規(guī)定不宜使用，更何況隧道巖體的速度比覆蓋層介質(zhì)的速度高出幾倍以上，以巖體波速4500m/s～ 5500m/s為例計(jì)算，每一毫秒誤差會(huì)造成2～3m的預(yù)報(bào)距離誤差，一般瞬發(fā)電雷管的延時(shí)誤差不止一毫秒，因此由20多次激發(fā)的平均線計(jì)算隧道巖體速度，和利用存在誤差的時(shí)間計(jì)算距離，兩次誤差的乘積造成的誤差不容忽視。
4、TGPWIN隧道地震波處理分析軟件借鑒了已有相關(guān)軟件的長(zhǎng)處，并充分考慮彈性波在三維空間的傳播特點(diǎn)，以及根據(jù)TGP儀器采集的數(shù)據(jù)格式編寫(xiě)。功能特點(diǎn)如下：
（1）全中文界面，通俗易懂，對(duì)地震波信號(hào)的處理過(guò)程，直觀、方便，具有友好的人機(jī)操作界面。
（2）對(duì)P波、SH波、和SV波的分離完善合理，這是超前地質(zhì)預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵工作之一。
（3）處理軟件具有相關(guān)部分互相檢查的功能，例如點(diǎn)擊偏移歸位成果圖上的反射界面位置，程序會(huì)轉(zhuǎn)到該位置界面的反射波組位置，通過(guò)分析反射波組的連續(xù)性、反射波的極性和能量，確定偏移成果的可靠性和性質(zhì)。有助于去偽存真，由此及彼，由表及里，深化認(rèn)識(shí)，使預(yù)報(bào)結(jié)論科學(xué)可靠。
（4）TGPWIN處理中有自動(dòng)處理方式，也有手動(dòng)處理方式，有深入分析異?？煽砍潭鹊淖粉櫣δ埽@樣設(shè)計(jì)既適應(yīng)非物探專業(yè)的普通工程技術(shù)人員使用，又適應(yīng)物探專業(yè)人員分析地震波傳播特性，對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件進(jìn)行深入研究工作的需要。
5、TGP12系統(tǒng)只要增加不多的配套附件和軟件模塊，就可以增加儀器用于隧道檢測(cè)的其它功能，例如：對(duì)已襯砌的隧道進(jìn)行襯砌脫空檢測(cè)，檢查隧道圍巖中隱蔽的病害（巖溶）。也可以在掌子面上用錘擊的激發(fā)方式做到短距離更為精確的地質(zhì)預(yù)報(bào)，因而它是一機(jī)多能的設(shè)備。
TGP12的性價(jià)比與國(guó)外同類儀器相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)。而且研發(fā)、生產(chǎn)在國(guó)內(nèi)，用戶可以獲得及時(shí)周到的技術(shù)服務(wù)和技術(shù)支持，以及儀器維修等方面的方便性。
三、工程應(yīng)用實(shí)例
中圖分類號(hào)：F407.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：
工程地質(zhì)勘查的目的就是為擬建設(shè)場(chǎng)地查清地下巖土體包括一些未明目的物、構(gòu)造斷裂帶、地下水等的物理力學(xué)性質(zhì)、賦存狀態(tài)、分布特征等工程地質(zhì)條件,為設(shè)計(jì)、施工部門提供依據(jù)。目前主要的勘探方法有鉆探、槽探、探井和物探等,其中因鉆探資料具有直觀、可靠的特點(diǎn)而使鉆探成為最常用的勘探手段,但由于鉆探只是在點(diǎn)線上揭示目的物,在一些較復(fù)雜的地質(zhì)條件下,如石灰?guī)r地區(qū)、大采空區(qū)地段等,很難完整地反映地下巖土層的變化情況,為查清巖土層在地下空間的展布情況,往往需施工大量鉆孔,費(fèi)時(shí)費(fèi)力,效率較低;而在物探方面隨著近幾年物探方法、技術(shù)的發(fā)展及先進(jìn)的儀器設(shè)備的應(yīng)用,可以以極高的效率完成對(duì)地下巖土體的形態(tài)、規(guī)模、分布的圈定及一些物理力學(xué)參數(shù)提供資料,但由于物探方法的多解性、復(fù)雜性使物探工作很難單獨(dú)地進(jìn)行,被較少應(yīng)用。為實(shí)現(xiàn)工程地質(zhì)勘查效率性與可靠性的統(tǒng)一,將鉆探手段和物探方法有機(jī)地結(jié)合起來(lái)是一個(gè)較好的辦法。下面對(duì)當(dāng)前在工程地質(zhì)勘查中常用的幾種物探技術(shù)的原理、工作方法、資料處理技術(shù)及與鉆探相結(jié)合在工勘中的一些實(shí)際應(yīng)用效果作簡(jiǎn)單的介紹。
1．直流電阻率法工程地質(zhì)勘察中常遇到目的體埋深不大,規(guī)模較小的情況,在進(jìn)行電法勘察時(shí),要求小點(diǎn)距、高密度數(shù)據(jù)采集,這時(shí)用常規(guī)電法開(kāi)展工作就顯得施工效率太低且精度不夠,當(dāng)前探測(cè)地下巖土體最常用的是高密度電阻率法。高密度電阻率法進(jìn)行二維地電斷面測(cè)量,兼具常規(guī)剖面法與測(cè)深法的功能,敷設(shè)一次導(dǎo)線后可進(jìn)行數(shù)百至數(shù)千個(gè)記錄點(diǎn)的數(shù)據(jù)觀測(cè),其信息量大、施工效率高,而且數(shù)據(jù)經(jīng)自動(dòng)采集系統(tǒng)采集后,可以通過(guò)處理軟件實(shí)現(xiàn)資料的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)處理,并根據(jù)需要自動(dòng)繪制和打印各種成果圖件,大大提高了電阻率法的智能化程度,很適合一般勘查中對(duì)地下目的物的探測(cè);高密度電法野外工作裝置形式較多,總電極數(shù)與點(diǎn)距可根據(jù)場(chǎng)地與勘察深度任意選擇。一般固定斷面掃描測(cè)量,其視電阻率斷面為一梯型剖面;變斷面連續(xù)滾動(dòng)掃描測(cè)量其視電阻率斷面為一平行四邊形剖面。對(duì)高密度電阻率法資料的反演分析方法主要有邊界單元法、有限單元法和目標(biāo)相關(guān)算法等三種方法,三種方法各有千秋,可根據(jù)巖土層的具體形態(tài)選擇。高密度電法勘探的出現(xiàn)使得電法勘探的野外數(shù)據(jù)采集工作得到了質(zhì)的提高和飛躍,同時(shí)使得資料的可利用信息大為豐富,使電法勘探智能化程度向前邁進(jìn)了一大步。下面是用高密度電阻率法求取石灰?guī)r基巖面的一個(gè)實(shí)例:廣東平遠(yuǎn)河披水橋工程地質(zhì)勘查共施工鉆孔四個(gè),其地層自上而下為砂卵石層、含礫粘土層、二疊系灰?guī)r。其中各孔內(nèi)砂卵石層厚度變化不大,但灰?guī)r巖面起伏非常明顯,左側(cè)鉆孔最淺處埋深僅7m,往右依次為9. 2m, 18m,最右側(cè)鉆孔至48m猶未能見(jiàn)到基巖,鉆孔中灰?guī)r巖芯完整,未見(jiàn)溶蝕、溶洞現(xiàn)象。后進(jìn)行橋樁超前孔施工時(shí),發(fā)現(xiàn)入巖面相差很大,且見(jiàn)較大溶洞, 2#基礎(chǔ)處水平相距2. 5m,入巖面竟相差10m。為全面了解地下基巖面情況,采用高密度電法測(cè)量,共布設(shè)四條測(cè)線,點(diǎn)距2m,通過(guò)已有的鉆探資料選取測(cè)量參數(shù),并校正深度,最終得出成果圖件,可以看出灰?guī)r視電阻率在250~300Ω?m左右,灰?guī)r巖面呈石林狀起伏分布,整體呈左高右深趨勢(shì),溶洞反映相當(dāng)明顯,在最右側(cè)鉆孔未見(jiàn)基巖處,顯示基巖面約60m深。后經(jīng)鉆孔證實(shí)與實(shí)際情況基本吻合。
2．地質(zhì)雷達(dá)地質(zhì)雷達(dá)以其輕便、抗干擾性強(qiáng)、分辨率較其它物探方法高的特點(diǎn),被廣泛地應(yīng)用于地質(zhì)勘探、公路質(zhì)量檢測(cè)、文物考古等領(lǐng)域。地質(zhì)雷達(dá)的探測(cè)深度和分辨率主要與天線的中心頻率、天線距離、偶極方向等設(shè)備參數(shù)及地下介質(zhì)電性、電磁波在地下介質(zhì)中的傳播速度等巖土層物理性質(zhì)有關(guān)。目前的雙天線地質(zhì)雷達(dá)的觀測(cè)方式主要有兩種:剖面法和寬角法。其中剖面法就是發(fā)射天線和接收天線以固定間隔沿測(cè)線同步移動(dòng),每移動(dòng)一步便得到一個(gè)記錄,整條測(cè)線的記錄就是地質(zhì)雷達(dá)的對(duì)地下探測(cè)的時(shí)間剖面圖像,這種記錄可以準(zhǔn)確的反映正對(duì)測(cè)線下方的地下物體變化情況。寬角法觀測(cè)則是一個(gè)天線固定不動(dòng),而另一天線沿測(cè)線移動(dòng),通過(guò)記錄地下不同層面反射波的雙程走時(shí)而求取地下介質(zhì)的電磁波傳播速度、地下介質(zhì)的電性參數(shù)。地質(zhì)雷達(dá)的資料處理與地震波的處理相似,可應(yīng)用數(shù)字濾波、反褶積、偏移繞射處理、多次疊加等技術(shù)手段進(jìn)行,一般都有專門的處理軟件。下面是地質(zhì)雷達(dá)配合鉆探在對(duì)地下溶洞探測(cè)的實(shí)例:山東臨沂地區(qū)某廠區(qū)內(nèi)部分道路及地面出現(xiàn)裂紋和下陷,懷疑地下有溶洞等物體,需進(jìn)行勘探,由于不知地下物體的具置、形狀,如果純粹利用鉆探方法,則不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力,而且還可能勞而無(wú)功,拖延處理。河南地球物理協(xié)會(huì)物探隊(duì)首先利用LTD-3型地質(zhì)雷達(dá)配以100MHz天線進(jìn)行探測(cè),通過(guò)強(qiáng)反射軸或典型的雙曲線特征圈定出地下物體的位置和埋深(地下17. 5m處)。后針對(duì)性的采用鉆探方法證實(shí)地下18m處為溶洞,并進(jìn)行了灌漿處理,較好地完成了勘查任務(wù)。
3．瑞雷波法瑞雷波法可分為穩(wěn)態(tài)瑞雷波法和瞬態(tài)瑞雷波法。因穩(wěn)態(tài)瑞雷波法設(shè)備較笨重,成本較高,一般難于推廣應(yīng)用,而瞬態(tài)瑞雷波法以其簡(jiǎn)便、快速、分辨率高的優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于工民建巖土工程勘察和環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與評(píng)估當(dāng)中。瞬態(tài)瑞雷波測(cè)試是由一個(gè)垂直作用于地面的沖擊震源(爆炸、落重、鐵錘等)產(chǎn)生信號(hào),用兩個(gè)或多個(gè)檢波器從震源開(kāi)始沿垂直于測(cè)線方向直線布置,對(duì)一定頻率范圍內(nèi)的瑞利波信號(hào)進(jìn)行記錄、提取,并利用專門軟件進(jìn)行正演和反演分析。瑞雷波法尤其適用于層狀巖土體的探測(cè)、識(shí)別。下面介紹一個(gè)瞬態(tài)瑞雷波法在淺層煤礦分層勘查中應(yīng)用的實(shí)例:圖1是在山西安太堡露天煤礦的開(kāi)挖平臺(tái)上,采用落重震源和瞬態(tài)面波法取得的工作成果。左邊為隨深度變化的面波速度曲線,右側(cè)為實(shí)際鉆孔柱狀圖,從圖中可以看出頻散曲線的之字形拐點(diǎn)位置與鉆孔分層位置對(duì)應(yīng)情況非常理想。這僅是一點(diǎn)的記錄,如果通過(guò)多條測(cè)線觀測(cè)并配合鉆探資料校正、核實(shí)以排除多解性就可以很方便、直觀地勾勒出地下煤層的空間展布情況。
4．瞬變電磁測(cè)深法(TEM)瞬變電磁測(cè)深法是近幾年來(lái)發(fā)展起來(lái)的電法勘探分支方法,它利用采集的數(shù)據(jù)求取各個(gè)測(cè)點(diǎn)在不同深度的視電阻率,做出視電阻率的剖面圖,進(jìn)而利用視電阻率異常來(lái)分辨和定位地下目的物的幾何形態(tài)與展布。它除了具有電磁法穿透高阻層能力強(qiáng)、分辨能力好,采用人工源隨機(jī)干擾影響小、探測(cè)效率高、成像清晰直觀明了等優(yōu)點(diǎn)外,還具有耦合方便、受地形影響小的突出優(yōu)點(diǎn),在一些場(chǎng)地狹窄,其他物探方法難于開(kāi)展工作的條件下,采用瞬變電磁法往往可取得良好的效果。更為難得的是由于該方法探測(cè)的為純二次場(chǎng),故可采取簡(jiǎn)單加大發(fā)射功率的方法以增強(qiáng)二次場(chǎng)提高信噪比,增加探測(cè)深度。正是由于瞬變電磁法的一系列優(yōu)點(diǎn)使其在工程勘查、地質(zhì)礦產(chǎn)、路基工程等領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。該方法的工作非常簡(jiǎn)單,在野外沿測(cè)線逐點(diǎn)測(cè)量就行了,野外采集的數(shù)據(jù)通過(guò)專門軟件進(jìn)行地形校正、畸點(diǎn)剔除后即可反演得到直觀反映地下結(jié)構(gòu)的地電斷面圖。下面是瞬變電磁法結(jié)合鉆探對(duì)烏江某段進(jìn)行地下水位進(jìn)行勘探的實(shí)例:某勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院為界定烏江兩岸地下水位在烏江某電站建成前后的變化,需對(duì)地下水位進(jìn)行測(cè)量,采用瞬變電磁儀結(jié)合在X軸方向530、550、570處的附近設(shè)有鉆孔13#、14#、15#進(jìn)行探測(cè),結(jié)果如下圖中的水位線(黑線)所示,其所反映的地質(zhì)結(jié)構(gòu)經(jīng)某勘測(cè)設(shè)計(jì)院的地質(zhì)專家鑒定基本上符合實(shí)際情況。
在工程地質(zhì)勘探中常用的物探方法尚有高分辯率淺層地震反射法、折射波法、高分辨率電阻率法、電阻率層析成像技術(shù)等,限于篇幅在這里不再一一敘述。實(shí)踐表明,在工程地質(zhì)勘查中,單純利用一種勘探手段,往往不能取得良好的勘查效果,而將多種勘探手段有機(jī)地綜合利用,卻往往可取得事半功倍的收獲。
參考文獻(xiàn):
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[2]張忠良,王峰.淺談運(yùn)用物探手段來(lái)尋找地下空洞[A].全國(guó)地下目的物探測(cè)方法技術(shù)研討會(huì)論文集[A], 1996.
On the digital technology widely used in geotechnical engineering investigation
Li Tian-fen
(272 Geological Brigade of Jiangsu Nuclear Industry Nanjing Jiangsu 210003)
【Abstract】With the development of computer information technology, geotechnical engineering investigation of digital technology is increasingly widely used. Analysis of the lack of traditional survey technology of, and introduced a geotechnical engineering digital investigation technology, digital investigation technology to achieve the application of key technologies based on focus analysis to discuss further promote the geotechnical engineering figures of Exploration Technology''s research and the application has a certain reference.
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.11.245
V井生產(chǎn)要高效率運(yùn)行，且保證安全性，就要認(rèn)識(shí)到礦井所在區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造、水文條件以及地層巖性都會(huì)受到制約。一些礦井運(yùn)行中，市場(chǎng)地發(fā)生事故，突水災(zāi)害居多。一旦事故發(fā)生，就會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的后果，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，其中的一個(gè)重要原因就是對(duì)礦井所在區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境和水文條件都沒(méi)有充分掌握。
1 研究對(duì)象
本論文研究的煤礦是平頂山煤礦。煤礦的整體為單斜構(gòu)造，從西北方向到東南方向傾斜。淺部的地層是非常陡的，傾斜角已經(jīng)超過(guò)了60度，一些部位還存在倒轉(zhuǎn)。淺部的地層的傾角比較平緩，通常不會(huì)超過(guò)15度。礦井的部位存在斷層，在井田的中部還存在有褶皺。
礦井所在區(qū)域是非常復(fù)雜的，對(duì)地質(zhì)條件和水文條件都起到了決定性的作用。在這樣的環(huán)境下進(jìn)行礦井生產(chǎn)，發(fā)生水害的幾率是非常高的。從2006年礦井投產(chǎn)以來(lái)，所發(fā)生的水害就已經(jīng)超過(guò)100次。到目前，礦井的水害減少了，但是需要面臨的重點(diǎn)問(wèn)題就是地質(zhì)環(huán)境中的含水量減少，對(duì)礦井生產(chǎn)也會(huì)造成一定的影響。
2 預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)中所涉及的內(nèi)容
預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)中所涉及的內(nèi)容包括文字內(nèi)容和圖像內(nèi)容。其中，文字部分的內(nèi)容包括礦井區(qū)域的工程實(shí)際情況、地質(zhì)環(huán)境條件和水文條件、對(duì)礦井地段具有安全影響性的各種因素當(dāng)?shù)?。根?jù)預(yù)報(bào)所獲得的結(jié)果采取必要的技術(shù)處理措施[1]。出版部分的內(nèi)容包括礦井所在區(qū)域的平面圖、礦井所在區(qū)域的的具置以及剖面圖、礦井所在區(qū)域的的綜合柱狀圖、物探中產(chǎn)生異常所體現(xiàn)出來(lái)的特征圖等等。
3 提高地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的精確性的有效策略
3.1 提高地質(zhì)預(yù)報(bào)的精確性采用的技術(shù)方法
其一，提高地質(zhì)預(yù)報(bào)的精確性，可以采用綜合物探技術(shù)對(duì)礦井生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察，主要是探測(cè)疑點(diǎn)所在。當(dāng)勘察完畢之后，就要對(duì)礦井進(jìn)行開(kāi)采作業(yè)。在對(duì)礦井的特點(diǎn)以及疑點(diǎn)充分掌握的情況下進(jìn)行挖掘、開(kāi)采作業(yè)，就可以確保采掘工作樹(shù)立展開(kāi)，整個(gè)的礦井生產(chǎn)都得以安全穩(wěn)定運(yùn)行。
其二，提高地質(zhì)預(yù)報(bào)的精確性，可以采用分析軟件，應(yīng)用三維的地震數(shù)據(jù)體，對(duì)地質(zhì)情況采用動(dòng)態(tài)分析的方式，同時(shí)還可以對(duì)礦井所在區(qū)域的環(huán)境變化實(shí)時(shí)了解，同時(shí)還可以采用這種技術(shù)方法分析采掘的頭面存在的異常，能夠?qū)μ厥獾牡刭|(zhì)條件以及地質(zhì)環(huán)境異常及時(shí)掌握，可以將危害的發(fā)生率降低。
其三，提高地質(zhì)預(yù)報(bào)的精確性，可以采用超前勘查的方法，將所獲得的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，綜合性地分析已經(jīng)存在的已存異常動(dòng)態(tài)，采用倒退的方法對(duì)可能存在的異常進(jìn)行綜合性分析，以將導(dǎo)水的斷層等查找出來(lái)[2]。
3.2 通過(guò)使用配套保障技術(shù)提高預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)的精準(zhǔn)性
其一，將檔案管理制度充分利用起來(lái)，對(duì)隱蔽性的工程信息采用檔案信息處理的方式進(jìn)行記錄，包括工程地段的規(guī)格、比例、剖面圖和平面圖等等，都可以通過(guò)查閱檔案獲得信息，基于此對(duì)礦井生產(chǎn)所在地段的地質(zhì)情況和水溫情況充分了解，可以對(duì)突水災(zāi)害事故起到有效的預(yù)防作用。
其二，每個(gè)工作面都要做好信息收集工作，包括收作線所在位置都要詳細(xì)記錄，以將空煤柱放置在采空區(qū)中的合適位置，可以避免采空區(qū)發(fā)突水事故發(fā)生。
4 煤礦地質(zhì)預(yù)測(cè)技術(shù)以及預(yù)報(bào)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
4.1 有助于優(yōu)化采礦設(shè)計(jì)
煤礦地質(zhì)預(yù)測(cè)技術(shù)以及預(yù)報(bào)技術(shù)的應(yīng)用，使得地質(zhì)構(gòu)造以及水文情況都得以明確，據(jù)此就可以將地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育所形成的規(guī)律推斷出來(lái)，由此將采區(qū)工作面的情況設(shè)計(jì)出來(lái)[3]。由于工作面的數(shù)量很多，就需要優(yōu)化設(shè)計(jì)，做好儲(chǔ)量的測(cè)算工作，可以調(diào)采出量，礦井生產(chǎn)效率得以提高。
4.2 預(yù)測(cè)技術(shù)和預(yù)報(bào)技術(shù)都具有很高的精確程度
預(yù)報(bào)大斷層具有很高的精確程度，特別是在對(duì)逆斷層進(jìn)行預(yù)測(cè)的時(shí)候，能夠?qū)鄬拥奈恢靡约跋嚓P(guān)的情況都能夠提供詳細(xì)信息。
預(yù)報(bào)老空積水區(qū)，可以對(duì)其所在的提位置以及水量信息和水壓信息都能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，還可以采用探放措施，可以有效地避免突水事件。
綜上所述，礦井的生產(chǎn)過(guò)程中，危險(xiǎn)系數(shù)是非常高的，主要是受到礦井所在區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境和水文環(huán)境的影響，這就需要重視預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，提高預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，據(jù)此優(yōu)化采掘設(shè)計(jì)，使礦井生產(chǎn)更具有科學(xué)性，以提高礦井經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)。
參考文獻(xiàn)：
