在工程建設(shè)的勘察階段,工程物探配合地質(zhì)、鉆探和各種原位測(cè)試技術(shù),為查明場(chǎng)地的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件和巖土的工程性狀提供資料。工程物探具有成本低、效率高,且能取得連續(xù)的地下剖面資料等優(yōu)點(diǎn)。在上海地區(qū)的許多重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目中,應(yīng)用這種方法解決了許多地質(zhì)問(wèn)題。
供水水文地質(zhì)勘察中的應(yīng)用
60年代,中央各部、委設(shè)在上海的勘察設(shè)計(jì)單位,開(kāi)始利用物探方法,為華東地區(qū)建設(shè)基地尋找地下水源和確定鑿井井位。在供水水文地質(zhì)勘察中,物探主要用于探查含水層的分布、厚度和埋深,尋找含水?dāng)鄬悠扑閹В_定咸、淡水分界面,測(cè)定地下水流速、流向等。其時(shí),采用的方法主要是電測(cè)深、聯(lián)合剖面等電阻率法,測(cè)地下水流速流向,采用充電法、自然電場(chǎng)法。1961年10月,上海勘察院在江蘇徐州市下河頭工區(qū),采用電測(cè)剖面法在石灰?guī)r地區(qū)圈出了裂隙、巖溶發(fā)育的富水有利地點(diǎn)。1965年6月,在浙江黃巖罐頭食品廠的供水勘察中,運(yùn)用電測(cè)深法,解決了九峰地區(qū)咸、淡水分界線和含水層的埋深,及時(shí)提供了打井位置。1973年4月,在安徽合肥市李城地區(qū)供水水源地勘察中,利用電測(cè)深法,查明基巖起伏和第四紀(jì)含水層的分布、厚度和埋深。1974年10月,在山東濟(jì)南市西郊水源地供水勘察中,采用磁法、電測(cè)深法和聯(lián)合剖面法,查明灰?guī)r與火成巖的接觸帶和斷裂帶的分布,為進(jìn)一步詳勘指明了方向。1983年2月,中船勘察院在秦山核電廠供水水文地質(zhì)勘察中,用電測(cè)深法找水,提供了打井的有利地段和井位,經(jīng)鑿井檢驗(yàn),所提供的兩個(gè)井位,出水量分別為1019立方米/日和887立方米/日,滿足了廠區(qū)生產(chǎn)和生活用水的需要。
在供水水文地質(zhì)勘察中,物探所采用的主要方法是電阻率法。60年代初期,采用蘇聯(lián)3π1型電位計(jì)作為測(cè)試儀器。60年代后期,上海地質(zhì)儀器廠研制成功DDC-2型電子自動(dòng)補(bǔ)償儀,性能達(dá)到當(dāng)時(shí)國(guó)際先進(jìn)水平。70年代,又以半導(dǎo)體器件的晶體管自動(dòng)補(bǔ)償儀取代了電子管自動(dòng)補(bǔ)償儀。70年代中期,陜西省地礦局物探隊(duì)提出一種新的物探找水方法——激發(fā)極化衰變場(chǎng)法。這種方法不僅可利用地層的電阻率差異來(lái)劃分含水層,而且利用含水帶(層)在1次場(chǎng)激發(fā)下的2次場(chǎng)衰變特性的差異,為區(qū)分地層的有水與無(wú)水、富水與貧水提供更為直接的資料。上海勘察院曾于1976年起,先后在安徽寧國(guó)電廠、山東萊蕪羊里水源地、安徽蚌埠麻紡廠水源地和浙江長(zhǎng)興水源地等地,開(kāi)展了激發(fā)極化衰變場(chǎng)法找水試驗(yàn)工作。
工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用
上海的一些重點(diǎn)工程在可行性勘察和初步勘察中,要求物探查明地下基巖的起伏和埋深,以及斷層破碎帶的分布和性質(zhì),為擬建場(chǎng)地的穩(wěn)定性和建廠適宜性評(píng)價(jià)提供資料。1965~1966年,華東電力院利用電法勘探,在貴州572電廠查明基巖地形和斷層分布,為確定地下廠房位置提供資料。在秦山核電廠一期工程的可行性勘察階段,上海勘察院于1981年5~10月,在4個(gè)擬選場(chǎng)地的7平方公里范圍內(nèi),用電阻率測(cè)深法探查基巖埋藏深度,用聯(lián)合剖面法和磁法追索斷層,推斷斷層的傾向,為廠址適宜性評(píng)價(jià)提供了依據(jù)。1982~1984年5月,中船勘察院又在擬建場(chǎng)地的初勘和詳勘中,用電阻率測(cè)深法探查基巖起伏,探明了雙龍崗主體工程70米深度內(nèi)的基巖埋深,繪制出1∶500基巖等高線圖。用聯(lián)合剖面法和α徑跡法追索斷層,推斷了F2、F3、F4斷層,又發(fā)現(xiàn)了F102、F103、F105、F106等斷層分別通過(guò)測(cè)區(qū)的工程主體部位。根據(jù)磁異場(chǎng)致勾出了1∶200測(cè)區(qū)內(nèi)火成巖性分界,進(jìn)而配合了地質(zhì)填圖。
80年代,淺層地震勘察勘探技術(shù)得到迅速發(fā)展,引進(jìn)了多種國(guó)外先進(jìn)的信號(hào)增強(qiáng)型工程地震儀。1985年,上海地礦局物探隊(duì)與地礦部、鐵道部、中科院有關(guān)單位和同濟(jì)學(xué)海洋地質(zhì)研究所等單位密切合作,結(jié)合上海地鐵工程地質(zhì)勘察需要,對(duì)城市淺層地震、特別是淺層橫波反射法地震勘查技術(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明,在城市地表存在高速屏蔽層及強(qiáng)干擾條件下,采用SH波淺層反射和CMP迭加觀察方式能獲得淺層、極淺層地質(zhì)分層詳細(xì)資料,從而為在城市工程勘察中,運(yùn)用物探方法開(kāi)辟一條新的道路。1988~1989年5月,上海市地礦局物探隊(duì)受上海地鐵公司委托,承擔(dān)了上海地鐵一號(hào)線圓形隧道線路區(qū)間災(zāi)害地質(zhì)調(diào)查中的淺層地震勘查工作,其任務(wù)是:對(duì)5~50米深度范圍內(nèi)的軟土地層進(jìn)行詳細(xì)劃分,并在此基礎(chǔ)上,結(jié)合線路區(qū)間已有的常規(guī)工程地質(zhì)詳勘資料,查明含水砂土、亞砂土的分布范圍、持力層和埋設(shè)層的突變地段,以及妨礙隧道掘進(jìn)的地下異物分布區(qū),以便為進(jìn)一步開(kāi)展涌水、流砂、砂土液化、差異沉降、邊坡穩(wěn)定、地下異物詳勘提供依據(jù)。橫波反射法淺層地震勘探技術(shù)取得了良好的效果,通過(guò)連續(xù)的地震相調(diào)查和少量鉆孔地質(zhì)資料對(duì)比,全面查明了被查區(qū)內(nèi)5~50米深度范圍內(nèi),各工程地質(zhì)層的連續(xù)分布特征,地震勘查資料連續(xù)性好,形象逼真,發(fā)揮了常規(guī)工程地質(zhì)勘探手段難以達(dá)到的獨(dú)特作用,發(fā)現(xiàn)了有礙地鐵施工的砂土或亞砂土的分布和持力層的突變地段。
90年代初,國(guó)內(nèi)引進(jìn)的地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)在上海市合流污水治理工程5.3標(biāo)沙涇港橋涵施工段滑坡調(diào)查工作中得到應(yīng)用。該工程1991年5月17日投入箱涵施工基坑開(kāi)挖,3天后,當(dāng)開(kāi)挖至-5.8米設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí),西南側(cè)邊坡出現(xiàn)嚴(yán)重失穩(wěn),支護(hù)鋼板排樁向坑內(nèi)角度傾斜,坑內(nèi)淤泥質(zhì)粘土土體不斷上涌,導(dǎo)致基坑西南側(cè)的16號(hào)居民住宅樓東北角嚴(yán)重下沉,樓房整體折斷,并向東北方向傾斜,已施工完成的3號(hào)、4號(hào)墩臺(tái)幅度向東北角推移,出現(xiàn)了嚴(yán)重的滑坡現(xiàn)象。為了查明原因和提出合理施工方案,上海市地礦局承擔(dān)了滑坡調(diào)查,其中物探工作自1991年8月開(kāi)始至12月完成,任務(wù)是配合工程地質(zhì)詳勘,通過(guò)對(duì)穩(wěn)定區(qū)和非穩(wěn)定地層縱橫波速及動(dòng)力參數(shù)測(cè)試對(duì)比,以及滑動(dòng)面地質(zhì)雷達(dá)勘探,分析確定滑坡體的空間范圍及引起失穩(wěn)的地質(zhì)原因。