物探新技术_微动探测技术介绍_王洪

我国城市地球物理勘探方法应用进展导读：随着我国城市化建设不断推进，城市地下空间探测任务越来越多，探测精度要求也越来越高。

地球物理方法具有无损、快速、无盲区的优势，在进行城市地下空间探测、开展地下地质结构调查以及地下填图中发挥着重要作用。

与常规物探工作相比，城市地下空间探测面临着较为复杂特殊的环境，因而某些领域对常规物探工作提出了更高要求。

本文总结梳理了近年来城市地下空间探测中的应用研究进展及发展趋势，从城市高密度电法、探地雷达法、面波勘探法、浅层反射地震法及城市高精度重力探测等五种方法概述应用进展，涵盖电磁、地震、重力等多门类综合地球物理勘探方法，涉及光纤传感及微动技术在地下空间探测的应用，分析了各种方法的优势所在，简明阐述了城市地下空间探测的有效方法途径和部分存在的问题。

本文研究成果为城市地下空间探测、水文工程环境地质勘查和地质灾害调查等提供了地球物理勘探方法应用选择和参考。

------内容提纲------0引言1 城市地球物理勘探基本原理、方法及探测目标1.1 地球物理勘探基本原理1.2 地球物理勘探方法1.3 地球物理勘探目标2 方法应用研究进展2.1 高密度电法2.2 探地雷达法2.3 面波勘探法2.3.1 主动源面波勘探2.3.2 被动源面波勘探（微动探测）2.4 浅层反射地震法2.4.1 纵波反射地震2.4.2 横波反射地震2.5 高精度重力法3 方法对比分析4 结论与展望0 引言城市地下空间作为一种宝贵的自然资源，在全球发达国家和部分发展中国家已得到广泛开发应用。

随着我国城市化建设不断推进，城市地下空间探测已成为当前研究关注的热点问题，同时对地球物理方法技术提岀了更高要求，地球物理方法是进行城市地下空间探测、开展地下地质结构调查以及地下填图不可或缺的手段。

近年来，我国在成都、杭州及雄安新区等重大城市均开展了城市地下空间探测工作，并且综合运用多种物探方法，用以解决与城市密切相关的地质、水文、环境及灾害等一系列问题，取得了较好应用效果。

微动探测法在城市轨道交通暗浜勘察中的应用刘军强;翟法智;黄明【摘要】在暗浜普遍发育的东南沿海城市,暗浜的存在会给城市轨道交通工程建设带来施工风险.受场地条件限制,常规的钻探方法难以有效查明暗浜的分布.微动探测技术不受场地条件的限制,测得的暗浜深度与钻探结果基本一致,但在暗浜边界的确定中优于钻探技术,是暗浜探测一种行之有效的物探方法,在交通繁忙、建筑物密集、钻探难以实施的闹市区有着得天独厚的技术优势和应用前景.【期刊名称】《铁道勘察》【年(卷),期】2017(043)006【总页数】4页(P57-60)【关键词】微动探测技术;空间自相关法;城市轨道交通;暗浜勘察【作者】刘军强;翟法智;黄明【作者单位】浙江省工程物探勘察院,浙江杭州310005;浙江省工程物探勘察院,浙江杭州310005;浙江省工程物探勘察院,浙江杭州310005【正文语种】中文【中图分类】P631在人类活动中，大量的河道、水塘被填埋形成暗浜[1]。

暗浜一般有浜底淤泥和成分复杂、工程性质较差的厚层填土，在我国东南沿海城市较为多见。

如果在城市轨道交通工程勘察阶段未查明暗浜分布范围、填土厚度及其工程性质，或未对查明的暗浜采取有效的地基处理，将增大盾构进出洞施工过程的风险，地下结构施工开挖时易产生坍塌，工程建成后易产生地面差异沉降，导致道路路面开裂，影响邻近建筑及地下管线的安全。

在宁波市轨道交通建设过程中，就曾发生多起因勘察期间没有查明暗浜分布而导致的重大工程变更及安全隐患问题。

因此，在工程施工前探明暗浜分布范围、暗浜填土的厚度及工程性质，可以极大地降低或避免暗浜给城市轨道交通工程建设带来的不利影响或损失。

上海地区在暗浜勘察过程中常采用收集历史河流图、现场调查和小螺纹钻孔探测等方法[2]。

实际上，由于城市轨道交通工程大多位于现有城市道路下方，周边环境复杂，受场地拆迁等条件限制，影响了小螺纹钻孔的勘探精度，甚至因大范围不能实施勘探而形成地质信息盲区，留下工程隐患。

微动探测在地铁煤矿采空区勘察中的应用徐建国1，傅 磊2，谢色新2，陈志亮2，陈 健3（1.广州地铁集团有限公司，广东 广州 510000；2.中国煤炭地质总局广东煤炭地质局勘查院，广东 广州 510440；3.中国煤炭地质总局广东煤炭地质局，广东 广州 510180）摘 要：地铁线路上的煤矿采空区，其填充物（空气、水体、泥砂等介质）与围岩接触面存在明显的波阻抗差异，微动探测具有较好的分层效果，能对采空区的分布进行探测，分析其稳定性，评价采空区对地铁工程建设和运营的影响。

文章以广州市轨道交通14号线二期工程煤矿采空区勘察为例，结合微动探测原理、数据采集及资料解释方法，展示了微动探测在地铁煤矿采空区勘察中的应用效果。

结果表明，微动探测技术可用于探测煤矿采空区的空间分布，具有分辨率高、抗干扰能力强、野外操作简单、成本低等优点。

关键词：微动探测技术；地铁煤矿采空区；城市地质勘察中图分类号：P631 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2020）08-0123-02作者简介：徐建国，男，本科，高级工程师，研究方向：土建技术管理。

微动勘探法也称天然源面波法，其是通过从微动信号中提取瑞利面波的频散特性，然后通过对频散曲线反演来推测地下的横波速度分布。

随着现代化工业的发展，越来越多的建筑工程需在建筑物密集、人文干扰强、场地条件复杂多变的条件下进行，且需要满足绿色文明施工、不能扰民等要求，这就需要详细地了解城市的地下地质结构。

城市的人文活动为浅层微动提供了丰富的信号源，在城市浅层地质勘探中得到了广泛的应用[1-3]。

地铁煤矿采空区的自身物理特性，使其边缘部位存在一个明显的波阻抗反射界面，有明显的波速差异，为微动勘探采空区提供了较好的物性前提条件。

煤矿采空区受外应力的影响岩体内稳态遭受破坏，易产生应力集中，同时煤矿采空区顶部空间受到岩层压力作用，容易发生变形、断裂甚至冒落。

如果对煤矿采空区的分布、岩石结构、空间形态和填充情况等问题调查不全面，将对地铁工程建设和后期运营产生极大的影响，甚至威胁整个施工建设和人员安全。

微动勘探技术在水库大坝隐患探测中的应用程建设;李鹏【摘要】微动探测可用于探测目标区域的地下空洞、活动断裂、覆盖层厚度、基岩面形态以及溶洞等.以江西九江高泉水库为例,详细介绍了现场微动勘探的测线布置、数据采集、数据处理分析、成果解释.实践表明:微动勘探技术是一种简便、快捷、对观测环境无特殊要求同时又不破坏环境的地球物理勘探方法,能够对病险水库大坝的隐患进行及时和有效的探测,并对堤坝隐患治理提供精确指导.【期刊名称】《人民长江》【年(卷),期】2017(048)003【总页数】4页(P57-60)【关键词】微动勘探技术;大坝隐患;病险水库【作者】程建设;李鹏【作者单位】江西省瑞昌市水利局,江西瑞昌332200;长江勘测规划设计研究院长江地球物理探测(武汉)有限公司,湖北武汉430010【正文语种】中文【中图分类】TV697水库大坝是重要的挡水建筑物，大致可分为混凝土坝和土石坝，其中土石坝主要依靠坝体自重维持稳定，并在防渗体的防护下减少渗透水量。

然而由于自然的原因或者施工中的质量问题等，会引发各种各样的大坝隐患，比如生物破坏造成的洞穴、空隙、裂缝等，或者由于技术落后造成选址不当，在不适合建坝的地区(如岩溶发育区)建设大坝形成天然的隐患，这些都会致使水库大坝不能够安全有效运行。

如何快速有效地探查隐患，有的放矢地对水库大坝进行除险加固处理，一直是物探工作的重要内容。

我国水库大坝隐患排查的方法主要有地质钻探、人工探视和地球物理探测3种。

地质钻探只是一孔之见，人工探视观察的是大坝表象，难以达到隐患排查目的。

地球物理探测具有快速、连续扫描、代表性广等优点，因而受到广泛重视。

针对大坝隐患探测，国内许多单位和学者做了大量的相关工作，采用电法、电磁法、弹性波法、流场法及放射性等地球物理探测已取得了大量的应用成果。

研究和实践表明，水库大坝的隐患类型多种多样，如防渗体不满足规范要求或施工质量问题造成防渗体渗水，坝下涵管管壁与坝体接触部位由于设计或施工等原因发生接触冲刷，浆砌石坝砌体不密实，上游防渗面板混凝土裂缝、止水破坏等，或者是坝体处于岩溶发育区等，这些隐患的物性差异不尽相同，单独采用一种物探方法进行探测，都可能会造成误诊或者漏诊，因此对于水库大坝的隐患探测，需要采用多种地球物理方法进行综合的数据分析和解释。

《创造学》深度矿井隐藏危险探测项目简介为了减少矿井人员的伤亡，及时探测和解决矿井的安全隐患，该项目希望能够全方位探测到各种灾害并解决，利用地质雷达等先进技术对矿井地质构造进行探测。

1 立项依据1.1研究目的及意义目前矿井下面问题错综复杂，危险也越来越多，伤亡也越来越大，要想减少死亡率，就必须探测到矿井下的危险，这样可以极大的增加工作效率又能减少死亡率，近年来，矿井灾害问题一直是世界各地关注的重点，能够解决这类问题，属实是能够帮到人类许多，这样不仅更好的进行灾害防治，也可以帮工人们铸造一个更安稳的工作环境，大大降低工人的事故发生率，同时保障了工人的生命与财产安全，为更好的建设矿井发展贡献了一份中坚力量。

1.2国内外研究现状国外对矿井的勘测是相当先进，国外波士顿动力公司用机器人spot代替人类在危险矿区进行工作和探测还有ANYmalC机器人在瑞士的矿井内采取40分钟的自主勘探任务，该机器配备了GB planner2,基于图的探测路径规划方法，规划器能够进行有效的局部和全局探索，通过绘制稠密的局部图，根据周围的地图引导机器人走向新的探索方向，通过在地面上投影无碰撞图边缘，确保支撑面已建图且可用，从而实施陡峭正，负坡度的导航，它的整个过程是完全自主型。

1.3国内外研究现状评述综上，国内目前对矿山的安全隐患问题没有太高的重视，所以国内矿井问题也是比较严重，我们在探井方法上，采取的探井方式不合理，我们在探井中对不同的矿质材料需要采取不同的方式，目前采用的是槽探法，钻探法，物探法和坑探法，较多的是就是槽探法，钻探法，许多企业没有选择合适的探测方法而导致事故的频发，我们应当积极采取国内外先进的技术进行勘测，对矿业的地址选择也是非常重要，合适的地址就是对方法的基本要求，面对这种种问题，我们应当对矿井探测的方法与技巧应该耿进一步，对如何准确探测矿井的安全成程度与危险系数要进行深入的研究，新的技术需要我们在保证安全的情况下找到解决问题的所在，通过对矿井的各种问题分析，与实地考察总结问题的关键解决地点。

地质雷达和微动探测技术在地铁勘察中的应用进展摘要：当前，我国的城市化经常不断发展，推动了城市交通的建设进步。

地铁交通由于比较便利，在城市交通运输中占据重要位置。

在城市地铁勘察工作中，运用地质雷达和微动探测技术，对地铁线路进行勘探，对地下的不良地质进行了有效分析，对于地铁的施工工作提供了有力支撑，以此为社会的建设发展做贡献。

本文主要就地质雷达与微动探测技术在地铁勘察中的实际运用展开分析研究。

关键词：地质雷达技术；微动探测技术；地铁勘察；应用当前，伴随社会经济的持续进步，我国的城市化建设脚步不断加快，促进了城市地铁交通运输的发展，为了对地铁建设施工提供有效保障，相关部门要重视地质勘探工作。

在地铁工程施工的过程中，地下距离比较长的隧道工程，投资量比较大，施工时间比较长，施工的工程比较多，施工技术具有一定的复杂性，存在一定的安全风险，同时，处于城市人口比较密集的区域，比较容易受到人文的侵扰。

所以，地铁的勘察工作精准度比较高，施工具有一定的限制，简单的勘探技术很难达到施工要求。

物探方法由于迅速，成本低，技术与信息比较多样化等优势，在实际工作中运用比较多。

然而，物探方法还存在一定的不足，因为地质具有复杂性，空间延续性比较差。

因此，地铁勘探工作中，利用地质雷达与微动探测技术，可以更加全面对地质进行分析，弥补单一物探的不足，为地铁工程的正常施工提供有效保障。

一、基本原理（一）地质雷达探测的工作原理地质雷达探测技术主要利用电磁波对地下物质的实际分布进行探测的无损检测方式，这种技术利用地面上的发射天线将电磁波发射到地下，在地下的电磁波如果遇到其他的电性界面，就会发生反射，投射与折射等。

那些反射到地面的电磁波与发射天线共同到接收天线上之后，相关的工作人员借助雷达主机能够有效的记录反射回波到达地面的时间，相位，波长等信息，在此基础上，技术人员可以借助叠加信号的方式进行放大，过滤波长降低噪音，合成图像的方式，将地下截面的图像展示出来[1]。

第三章测线布置、物探方法及质量评价第一节测线布置目的及精度一、测线布置总体规则（一）、测网布置应根据任务要求、探测方法、被探测对象规模、埋深等因素综合确定。

测网和工作比例尺应能观测被探测的目的体，并可在平面图上清楚反映探测对象的规模、走向。

（二）、测线方向宜垂直于地层、构造和主要探测对象的走向，应沿地形起伏较小和表层介质较为均匀的地段布置测线，测线应与地质勘探线和其它物探方法的测线一致，避开干扰源。

（三）、当测区边界附近发现重要异常时，应将测线适当延长至测区外，以追踪异常。

（四）、在地质构造复杂地区，应适当加密测线和测点。

（五）、测线端点、转折点、物探观测点、观测基点应进行测量。

二、各测线方位、长度及物探方法布置根据任务设计书，本课题测线、测点采用网格状布置，分别对测网内每个点进行高密度电法、主动源面波法和微动法测量。

其中高密度电法测线垂直于构造布置以某一方位布置一条约290m-590m长的测线，主动源面波法以测点为中心以某一个方位（根据实际场地条件而定）布置一条40m-50m长的测线，微动法则对该中心点进行单点测量，并用手持GPS记录该中心点的位置，设计的测点坐标是根据湖南怀化盆地岩溶塌陷1:5万环境地质调查工作部署图选定的并计算的，精度达到经纬度小数点后6位数字，精度达到15m以内，达到了设计精度要求。

第二节 物探方法、参数及技术指标物探方法、参数及质量评价，严格按照相关物探规范、规程设计、执行，对已有规范、规程不适应岩溶塌陷调查的部分，参照相应的规范、规程修改执行。

本章主要叙述与该项目有关的物探方法。

主要有地面物探：高密度电法、主动源面波法和微动法。

一、高密度电法(一)、高密度视电阻率联合剖面法:高密度视电阻率联合剖面法原理：测线垂直构造走向或地下水流向，在测线上顺序布置供电电极A 、测量电极M 、N 和供电电极B ，在测线的中垂线方向上布置“无穷远”极C ，距离一般大于AB/2距的5倍以上，A 或B 分别与C 组合，分别供电测量获得视电阻率 和 。

微动勘探技术在地铁勘察中的应用作者：叶水青黄霖来源：《西部交通科技》2024年第05期摘要：文章介紹了微动勘探技术的基本原理和工作方法，通过实例分析微动勘探技术在地铁勘察中的应用效果。

实践证明，地铁勘察采用微动勘探与现有地质资料相结合的方法，是行之有效且适宜的，能够快速准确地进行地层划分和不良地质探测。

关键词：地铁勘察；微动勘探技术；岩土工程勘察；频散曲线U212.22A5116230 引言在城市建设高速发展的当下，地铁工程建设是不可或缺的一部分，而岩土工程勘察成果是地铁设计及施工的重要依据。

岩土勘察最常见的方法就是钻探，但该方法存在着场地约束、噪音影响等局限性。

随着近年来人们对环保的意识越来越重视，地铁勘察中对建筑物密集区很难实施钻探作业，微动勘探技术的出现，很好地解决了这方面的问题。

微动是利用体波与面波所产生的一种复杂的振动，且主要的能量信号是面波产生的。

通过布置拾震器来采集微动信号，并从中提取面波频散曲线，进行地层划分和不良地质探测，为工程勘察提供科学与技术的保障。

1 微动勘探的原理微动勘探也称天然源面波勘探，其解决地质问题的本质就是利用面波的频散特征。

地球表面无时无刻、任何地方都存在天然的微弱震动，称之为“微动”［1］。

微动是一种复杂振动，由面波和体波组成，其中面波的能量占比重，达70%以上［2］。

它的特点是信号频率低、波长大，其频率在0.3～5.0 Hz［3］。

微动信号主要来源于两个方面：（1）相对>1 Hz高频信号源，这种信号源是由人类的活动产生的，包括人的行走、机械振动、车辆、船舶的往来等，这类微动信号通常被称作常时微动；（2）相对<1 Hz的低频信号源，这种信号源源于自然现象，包括风吹草动、浪起浪落、河水流动等，这类微动通常被称作长波微动。

微动信号携带有丰富的地球内部信息，其频谱特性显示了微动在时间和空间上的信息，可用来研究地下横波速度结构在空间上的变化［4］，进而研究地层的分布和结构的特点。

铁路工程物探技术应用作者：阎如鹏来源：《城市建设理论研究》2013年第14期摘要：本文介绍了物探技术在铁路地质勘探中的含义及作用，阐述了物探在铁路工程中的应用领域、地质配合物探的工作内容以及物探在铁路工程中的应用展望。

关键词：铁路工程；物探技术；应用中图分类号： K826.16文献标识码：A 文章编号：引言：铁路工程物探探测的主要对象是与工程有关的地质问题和工程结构质量。

它是在地表、空中或井下通过仪表测试地球物理场物性参数及其变化，如电性、磁性、电磁性、弹性、放射性等，通过对所获得的物性资料的分析、研究，推断、解释地质体、岩土体和工程结构的形态、性状、分布等。

由于物探设备轻便，勘测周期短，成本低，成果质量直观形象，可用二维或三维表现，在勘测中应用的范围逐渐扩大。

物探在铁路工程中的应用领域及其特点初期铁路工程物探只应用于找水和土石界线划分，现在的应用领域已深人至从初测到定测的铁路勘测各个阶段，并已延伸至施工和运营的工程质量检测中。

按解决的地质问题分类，应用领域有：划分土石界线；进行第四系松散地层和岩石的分层；测定断裂构造的存在，产状和富水状况；圈定密集节理带；不良地质中岩溶、滑坡、岩堆和地下洞穴探测；特殊土中软土、裂土、冻土、膨胀土探测；在找水中圈定富水带、划分咸淡水界线，寻找热水等。

按应用于工程分类，应用领域有：选线工程物探；路基工程物探；隧道工程物探；桥梁工程物探；站场工程物探；地铁工程物探；地下埋藏物物探；考古工程物探；水源工程物探；病害整治工程物探等。

按应用于工程质量检测分类，应用领域有：隧道衬砌混凝土质量检测；支挡建筑物质量检测；公路路面和铁路路基质量检测；地基灌浆等处理效果检测；管线、堤坝、渗漏检测；桩基检测等。

按测定物理参数分类，应用领域有：测定大地导电率；测定土壤电阻率；测定剪切波速率；测定常时微动；土石密度；弹性模量及有关土体动力学参数等。

物探与钻探一样同是地质工作的一种手段，但物探能提供更丰富的地质信息。