物探方法在多年冻土勘查中的应用

物探方法在多年冻土勘查中的应用

马桂梅徐文龙

中国电建集团青海省电力设计院有限公司青海西宁810008

摘要：随着我国经济社会的不断进步和发展，我国国民经济有了较大幅度的提高，人民生活水平也在不断上升，但各地的冻土问题却成为我国经济发展的一大瓶颈，严重制约着我国经济社会的发展，因此，研究冻土勘查问题已经成为大势所趋，物探方法在多年冻土勘查中起着重要的作用，随着冻土勘查的越来越重要，物探方法的使用也显得尤为重要。本文主要描述物探方法在多年冻土勘查中的重要应用，首先分析冻土勘查区的勘查原理，根据原理采用不同的勘查方式，然后分析物探研究的主要使用方法，通过两种使用方法的对比得出勘查的难易程度，并根据各方法的优势劣势，依照实际情况，更为恰当地进行相关冻土勘查工作。

关键词：物探方法；冻土勘查；应用

冻土是一种岩土，它与普通的土壤有所不同，冻土是指温度等于零摄氏度或者小于零摄氏度的并且含有冰晶的一种岩土，它是一种多成分体系，是由冰、气体等不同的物质组成的，并且有些成分会随着温度的变化而变化。我国冻土地区最常见的区域就是青藏高原，其他地方的冻土也有分布，冻土具有不同的特征，我们根据这些不同的特征，可以把冻土分为融区、过渡带以及多年冻土区。我国经济社会的进步带动各个地区尤其是西部地区的建设，在这个发展的过程中，冻土问题也会越来越突出，因此，必须根据各地的实际冻土状况，采取与之相适应的工程处理措施，准确判断冻土种类，最大限度防止工程带来的危害，及时对各类工程采取有效的工程措施，增强设计质量，解决问题要害。

1.冻土勘查区的勘查原理

地下不同部位的地质体在不断形成和演化的过程中，由于不同部位所处的地理环境、温度和水分等因素的不同，外部环境的变化会引起土质的不同变化，并且在地质体形成时物质构成的不同，也会形成地质体在构造组成中的不同，由此产生的物力特征也会有所不同，因此，物探方法正是根据地质体的不同特征而进行勘查的方法，它可以依照实际施工物性而采取对应的原理。在通常情况下，温度变化在零摄氏度以上的环境下对岩石电阻率的影响并不大，一旦处于零摄氏度以下，电阻率就会随着温度的降低而升高。物探方法在进行多年冻土勘查的过程中具有自身特有的优点，勘查成本低，效率高，勘查手段灵活，勘查方式可以随着环境的变化而变化，这些优势进一步提高了冻土勘查的效率和质量。

2.工作区的概况

在我国，冻土形成的重要因素之一就是温度，温度在零摄氏度以下的地区，冻土现象极为明显，尤其是在我国西部地区的青藏高原地带，这里地势开阔，地形呈缓坡状，并且海拔较高，因此空气相对比较稀薄，气压也较低，氧气的含量比较少，最为重要的一点，就是寒冷期较长，这是冻土形成的重要因素。这些因素的形成是在特定地理环境下完成的，任何一项因素的缺少都会使得冻土形成受到威胁，多年冻土的形成需要我们进行更进一步的研究和解决，根据实际状况采取相适应的勘查方法是进行冻土勘查工作成功的重要一环，另外，地表比较干燥，植被也比较稀疏，季节性冻土较多，这些因素都是造成我国冻土现象的关键，必须采取措施解决冻土现象，运用物探方法进一步促进冻土勘查工作。我国地大物博，在经济社会发展进步的同时也会伴随着相关工程的扩大，在研究多年冻土的过程中，物探方法是人们普遍采用的方法，该方法的使用可以极大地促进多年冻土勘查工作的顺利进行。

3.物探的研究方法

3.1直流电阻率

直流电阻率在我国的冻土勘查方法中是最常用的一种方法，它是通过观测与人工研究建立的一种直流电场分布规律，进而解决地质问题，这种方法之所以运用广泛，是由于其具有特有的优势。我们以冻土现象比较常见的西部地区为例，结合该地实际的工作内容和野外调查的要求，研究该区域内的冻土，进而采取措施进行冻土勘查，如图1所示，该工作区的电测深视电阻率剖面图变现为高-低-高的特征，这就表示该区季节性冻土层和多年冻土层下面地层的电阻率相对比较低，而浅地表非冻土层和多年冻土层的电阻率相对来说比较高，从图中可知，该区的总体变化相对来说比较小。另外，我们还可以知道，随着勘探深度的进一步加大，多年冻土区域的靠近程度也会越来越大，相应地，电阻率就会随着深度的增加而呈现加大的趋势，当勘探的深度到达最后的极限时，也就意味着到达了冻土下限，在这种情况下，电阻率就会逐渐地降低。直流电阻率是一种较为直观的冻土勘查方式，也是一种应用较为广泛的冻土勘查方法，当使用直流电阻率进行冻土勘查的过程中，必须要结合实际状况，要做好充分的野外勘探工作，依照相关的数据分析，科学分析每一冻土层的地势特征和勘查要点，进而加强冻土勘查的质量，促进多年冻土勘查工作的升级。

图2西大滩冻土区冻土层图

3.2EH-4

EH-4是一种电磁测深系统，该系统是由美国公司联合而制的，使用该系统观测的基本参数大多是时间域正交的电厂分量和磁场分量，这种方法是通过一系列的频谱分析，并经过相应的计算，进而求出不同频率下的视电阻率值。这种方法同样需要结合实际情况，依据工作内容和野外的实际地质状况，根据野外分析得来的数据进行冻土勘查。根据多次勘查的过程及结果显示，我们得出EH-4这种方法在勘查浅部冻土层的效果不是很好，使用起来也不方便，这是因为在浅层土质的环境下，一般会存在数据点比较少、观察范围乱以及整体的电阻率值较低等现象，这些现象会对浅层冻土的勘查工作带来一定的不便，不利于进行浅层冻土的勘查工作。同样以我国西部地区为例，这种现象更是比较普遍，浅层冻土的勘查工作需要根据实际情况采取相应方法，野外工作要在保证安全的前提下进行，尽量寻找有利信息，将所处环境的因素进行有效整合和利用。

结束语：综上所述，多年冻土具有其自身的特点，但同时也具有一定的规律性，我国在多年的冻土勘察中一直在冻土勘查工作原理的基础上，针对不同的地势特点选择相应的勘查方法，采用直流电阻率法和EH-4两种方法进行有效的勘查工作，在进行野外分析的基础上还进行相应的数据分析。从各方面的资料来看，勘查浅层冻土层的工作相对比较困难，由于受到多种那个因素的影响，浅层数据比较少，并且较乱，不利于相关数据的展开调查及勘查工作的准确顺利进行，相比之下，直流电阻率法在确定冻土层厚度上的效果比较显著，也能够较为清晰地反映出季节性冻土和多年冻土之间的联系和不同，这在一定程度上达到了冻土勘查的目的，大大有利于冻土勘查工作的顺利完成，并且这种勘查经验能够为后续不同地质的勘查工作奠定坚实的基础，提供有效的参考价值。

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