工程与环境地球物理勘查技术的进展及发展趋势
工程与环境地球物理勘查技术的进展及发展趋势
雷振英
（中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所）
工程与环境地球物理在国外称之为近地表地球物理,以高分辨、高精度为特点。在技术方法方面，传统上以高分辨浅层地震为主，地质雷达逐渐发展成为其核心技术之一。电阻率成像有了大的进展,核地球物理技术取得了令人瞩目的成就。在数据处理解释方面,层析成像仍是研究的重点，在环境地球物理方面，目前关注的焦点主要是污染调查。
工程与环境物探中使用的波动类方法包括弹性波方法和电磁波方法。弹性波方法是目前工程与环境物探技术的主体，包含地震波、声波和超声等方法。目前较常用的有反射波法、折射波法、散射波法、面波法、CT成像法、声波测速、相控阵扫描成像法和超声导波法等等。他们在观测方式上各不相同，资料处理基于不同的原理、方法和处理流程，根据不同的参数进行解释。以地震波为手段的反射地震、折射地震、散射地震成像、地震面波等方法主要用于场地和线路的工程勘查；以声波和超声为手段的反射与透射、声波散射成像、声波CT、相控阵成像、超声导波等技术主要用于工程检测；地震CT和声波CT主要用于工程病害诊断。其中相控阵扫描成像法是目前分辨率最高的工程物探技术，超过了地质雷达。
电磁方法在工程勘查、工程检测及病害诊断中有独到的作用，是地震与声波方法无法代替的，它对岩土介质的含水状态特别敏感，对寻找岩溶、断裂构造十分有效。电磁方法包含的种类很多，因工程与环境中勘测深度不大，要求的分辨率较高，一般常用的有高密度电法、瞬变电磁、地质雷达等三种。
国内使用的工程与环境物探仪器的大部分是国产的。地震仪、高密度电法和声波仪等这类仪器基本已经国产化，能满足几百米深度的工程勘察的需求。如骄鹏公司生产的地震仪和电法仪性能基本能满足要求，国内每年需求量几十套。高密度电法的勘探性能已优于国外同
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类仪器。国内各类声波检测仪器质量在不断提高，生产厂家近十个，有代表性的如岩海公司、康科瑞、智博联等，产品包括小应变测桩仪、双道声波仪、锚杆检测仪等。
国外高技术检测设备发展很快，每年都有新仪器上市。如英国的电磁感应钢轨检测仪、美国的GEM-5电磁感应金属探测器，美国、英国、法国的金属超声相控阵扫描仪，俄罗斯的混凝土超声成像仪。这些设备的技术含量很高，以成像技术为特征，目前国内还没有类似产品。对于我国工程与环境物探来讲，最大的差距在于仪器设备大都要靠进口，国产的分辨率达不到要求。
21世纪工程与环境物探技术与新仪器的开发将呈现良好的势头，开发水平将大大提高，新仪器将以高分辨、高可靠性、实时成像仪器为主流。
总体来看,我国的工程与环境物探技术在世界上居中等偏上的水平，俄罗斯、德国、美国等在电阻率成像，日本、澳大利亚等在探地雷达等方面的研究均领先我国一步，特别是俄罗斯在电阻率成像方面的研究相当系统深入。我国在地震及电磁波层析成像、运用小波变换提高地震记录分辨率等方面的研究成果较为突出，核地球物理技术在我国得到了系统发展。
工程物探新方法新技术方面已有重要进展：①散射理论的应用，探测比波长小得多的异常体，已经取得了很好的应用效果；②二维时频分析技术、TST隧道超前预报技术、SSP地面地震剖面技术，在应用中取得了很好的效果；③混凝土桥梁浇注质量的声波CT检测技术得到发展，电阻率成像仪、地质雷达的部分性能上也已经可以与国外同类仪器相媲美；④桥梁CT64道声波仪等填补了国内的空白。
最近在工程地球物理勘查方面主要成果有：①通过波场转换技术，可以实现瞬变电磁法拟震解释；②通过采用电性源短偏移全场探测技术，③可以实现大深度高分辨勘察；④通过建立源广域瞬变电磁法，可以实现回线内外任意场点探测。
隧道超前预报一直是工程领域的难点，采用方向滤波技术可分离掌子面后方信号。采用微动观测技术，可以实现特殊环境下对电磁法和地震勘探的有意补充。陆地声纳技术的应用领域不断扩大。特别是
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在闹市区开展陆地声纳工作，取得较大进展。
我国环境地球物理开始起步。国外对地下渗漏污染状况勘查已经常规化，开展了地下渗漏污染物理场研究，对放射性场地选址与氡测量，加大了监测力度。我国对第一类环境问题——自然灾害的勘查已经开展过大量工作。对第二类环境问题——地下渗漏污染状况刚进行试验性勘查。
今后几年，我国在继续保持已有优势领域(核地球物理技术及仪器、层析成像技术等)发展的同时,应加强对电磁成像、面波勘探技术、遥感技术和矿山地球物理技术的研究，加强数据处理方法研究与数据采集设备研究的结合，加强理论研究与实验研究的结合。
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