福建省地質(zhì)學(xué)會

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地球物理勘查學(xué)科發(fā)展研究報告

福建省地質(zhì)學(xué)會

文章概述了地球物理勘查學(xué)科發(fā)展歷史，系統(tǒng)總結(jié)了福建省地球物理勘查學(xué)科進(jìn)展及在經(jīng)濟建設(shè)中的作用，分析了地球物理勘查所面臨的機遇與挑戰(zhàn)，提出了地球物理勘查學(xué)科發(fā)展方向和重點解決的問題。本世紀(jì)，地球物理勘查不僅要致力于解決礦產(chǎn)資源的需求和深部地質(zhì)構(gòu)造研究，還要在工程建設(shè)等領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，多方位地為經(jīng)濟社會服務(wù)將成為地球物理勘查的發(fā)展研究方向。

地球物理勘查 學(xué)科發(fā)展 福建省

地球物理勘查（或稱勘查地球物理，簡稱物探）是以勘查對象的物理性質(zhì)和數(shù)理理論為基礎(chǔ)，以發(fā)現(xiàn)地球物理差異為手段，解釋和推斷工程地質(zhì)勘察、區(qū)域地質(zhì)調(diào)查和工程結(jié)構(gòu)病害檢測問題為主要任務(wù)的前沿地質(zhì)學(xué)科。在礦產(chǎn)勘查中，特別是在尋找深部隱伏礦產(chǎn)方面，物探不可替代的作用日益突顯；在工程地質(zhì)勘察中，特別是在高速公路、鐵路等線性工程勘察中，物探扮演的角色越來越重要；在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中，特別是深部地質(zhì)構(gòu)造調(diào)查中，物探已成為主要調(diào)查手段；在工程病害檢測中，物探也已成為獨特的快速、無損工程結(jié)構(gòu)檢測方法。隨著經(jīng)濟發(fā)展和社會進(jìn)步，物探的服務(wù)領(lǐng)域?qū)⒃絹碓綇V泛，物探方法技術(shù)也將隨之得到發(fā)展，物探將進(jìn)一步超越地學(xué)學(xué)科，為解決社會進(jìn)步和經(jīng)濟發(fā)展所面臨的新課題發(fā)揮重要的作用。

1 地球物理勘查學(xué)科發(fā)展概述

1.1 學(xué)科簡介

地球物理勘查方法是以地下物質(zhì)（巖石和礦體等）的物理性質(zhì)（密度、磁性、電性、波動性、放射性、導(dǎo)熱性等）差異所引起的某些物理現(xiàn)象為研究對象，用不同的物探方法和儀器，探測天然和人工地球物理場的變化，通過對上述變化的分析、研究，推斷和解釋地質(zhì)構(gòu)造、礦產(chǎn)分布、工程地質(zhì)以及人為因素在地下所產(chǎn)生的各種問題（如古墓、管線、污染范圍等）。目前主要的物探方法有重力勘探、磁法勘探、電法勘探、地震勘探、放射性勘探、地溫測量等。依據(jù)服務(wù)對象可分為區(qū)域物探、礦產(chǎn)物探、工程物探和深部物探；依據(jù)工作空間的不同，又可分為地面物探、航空物探、海洋物探、井中物探等。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新的物理參數(shù)不斷被應(yīng)用，物探方法也隨之增多，如太陽風(fēng)（空間源巖性探測技術(shù)）、核磁共震等，還有跨學(xué)科的方法如電地球化學(xué)方法、電震法等也都進(jìn)入實用階段。

地球物理工程檢測方法是以工程構(gòu)件的密度和波動性的差異，判斷工程結(jié)構(gòu)病害。

1.1.1重力勘探

重力勘探是利用組成地殼的各種巖體、礦體間的密度差異所引起的地表重力加速度值的變化而進(jìn)行地質(zhì)勘查的一種方法。只要被勘查的地質(zhì)體與其周圍巖體有一定的密度差異，就可以用精密的重力測量儀器觀測出重力異常。然后，結(jié)合工作地區(qū)的地質(zhì)和其他物探資料，推斷覆蓋層以下密度不同的地質(zhì)體的埋藏情況和地質(zhì)構(gòu)造情況

1.1.2磁法勘探

磁法勘探是利用自然界的巖石和礦石具有不同磁性，可以產(chǎn)生各不相同的磁場，它使地球磁場在局部地區(qū)發(fā)生變化，出現(xiàn)地磁異常。利用儀器發(fā)現(xiàn)這些磁異常，進(jìn)而尋找磁性地質(zhì)體和研究地質(zhì)構(gòu)造。磁法勘探包括地面、航空、海洋磁法勘探及井中磁測等。磁法勘探主要用來進(jìn)行地質(zhì)填圖、研究與油氣有關(guān)的地質(zhì)構(gòu)造及大地構(gòu)造、尋找磁性礦體或與磁性礦物相關(guān)的礦體等。我國建國以來大多數(shù)鐵礦區(qū)、多金屬礦區(qū)及油氣田等都進(jìn)行了大量的磁法勘探工作，取得了良好的地質(zhì)找礦效果。

1.1.3電法勘探

電法勘探是根據(jù)巖石和礦石電學(xué)性質(zhì)（如導(dǎo)電性、電化學(xué)活動性、電磁感應(yīng)特性和介電性）的差異來找礦和研究地質(zhì)構(gòu)造的一種地球物理勘探方法。它是通過儀器觀測人工的、天然的電場或交變電磁場，分析、解釋這些場的特點和規(guī)律達(dá)到找礦勘探的目的。電法勘探分為兩大類，研究直流電場的，統(tǒng)稱為直流電法，包括電阻率法、充電法、自然電場法和直流激發(fā)極化法等；研究交變電磁場的，統(tǒng)稱為交流電法，包括交流激發(fā)極化法、電磁法、大地電磁場法、無線電波透視法和微波法等。按工作場所的差別，電法勘探又分為地面電法、坑道和井中電法、航空電法、海洋電法等。

1.1.4地震勘探

地震勘探是近代發(fā)展最快的地球物理方法之一。它的原理是利用人工激發(fā)的地震波在彈性不同的地層內(nèi)傳播規(guī)律來勘探地下的地質(zhì)情況。在地面某處激發(fā)的地震波向地下傳播時，遇到不同彈性的地層分界面就會產(chǎn)生反射波或折射波返回地面，用專門的儀器可記錄這些波，分析所得記錄的特點，如波的傳播時間、振動形狀等，通過專門的計算或儀器處理，能較準(zhǔn)確地測定這些界面的深度和形態(tài)，判斷地層的巖性。地震勘探是確定油氣構(gòu)造甚至直接找油的主要物探方法，也可以用于勘探煤田、鹽巖礦床、勘察水文地質(zhì)工程以及判斷工程病害等問題。近年來，應(yīng)用天然震源的各種地震勘探方法也得到不斷發(fā)展。

1.1.5放射性物探

放射性物探又稱“放射性測量”。它是根據(jù)放射性射線的物理性質(zhì)，利用專門的儀器，如輻射儀、射氣儀等，通過測量放射性元素的射線強度或射氣濃度來尋找放射性礦床的一種主要物探方法。同時，也是尋找與放射性元素共生的稀有元素、稀土元素以及多金屬元素礦床的輔助手段。其主要工作方法有：地面測量、航空測量、輻射取樣、測井、射氣測量、徑跡測量和物理分析等。

1.1.6地溫測量

地溫測量是依據(jù)地球地溫場，用地溫儀和傳感器來測量地溫場的差異，發(fā)現(xiàn)異常尋找地?zé)岬姆椒āＦ渲饕ぷ鞣椒ㄓ忻诇y溫、井中測溫等。

1.2 學(xué)科發(fā)展歷史

世界上采用物探方法找礦至今已有370年的歷史，最早是用羅盤來探測磁鐵礦，經(jīng)歷了130年后才有了磁力儀。我國境內(nèi)的物探工作起始于1933年，至今僅有77年的歷史，當(dāng)時是德國人在重慶井鹽產(chǎn)地開展了直流電法勘探，同時，日本人在遼寧長嶺鐵礦也開展了電法勘探。我國自己開展物探工作始于1936年。在新中國成立之前，物探方法中的電法（自然電場法、電阻率法、電測井法）、磁法（地面磁測）、重力法、地震法在鐵、銅、鉛鋅、石油、煤等礦產(chǎn)勘探上已開始試驗或勘查。這一階段是我國物探工作的起步階段。

新中國成立后30年是我國國民經(jīng)濟恢復(fù)和初步發(fā)展階段，國家對礦產(chǎn)資源的迫切需求，給物探工作的發(fā)展帶來了生機。1950年～1957年各工業(yè)部門組建了專業(yè)隊伍，聘請了前蘇聯(lián)、匃牙利專家來華指導(dǎo)，引進(jìn)了他們的方法技術(shù)，1953年組建了第一個航空磁測試飛組后，我國形成了空中、地面和井中全方位的物探工作局面。這一階段，我國的地質(zhì)工作重點從礦區(qū)外圍找礦轉(zhuǎn)向大面積普查，這使物探工作的優(yōu)勢得以充分的發(fā)揮。隨著大量的物探掃面工作和引進(jìn)技術(shù)方法，找礦效果日益顯現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)了一批大、中型鐵礦、鉛鋅礦床、鈾礦和煤田。

在這一期間，在“區(qū)域予查、選區(qū)評價”的戰(zhàn)略部署下，物探在大慶、勝利、大港、華北等油田勘探中發(fā)揮了重要作用。通過電法、地震等綜合物探方法勘查，相繼發(fā)現(xiàn)了內(nèi)蒙古東勝、河北開平、黑龍江七臺河等一大批大型煤田。通過放射性物探在江西、廣東、浙江等地發(fā)現(xiàn)了數(shù)個大型鈾礦床。通過航磁異常查證，發(fā)現(xiàn)了江蘇梅山、安微羅河、山西五臺山鐵礦床；地面磁測發(fā)現(xiàn)了福建馬坑、河北武安～邢臺、湖南祁東等一批鐵礦床。用磁法、電法、重力法以及化探等綜合手段發(fā)現(xiàn)或圏定了安徽獅子山、遼寧紅透山、江西武山、湖北銅綠山、湖南七寶山、廣東陽春、青海銅峪溝和德爾尼等大型銅礦，吉林紅旗嶺銅鎳礦，廣東大寶山多金屬礦，江西橫峰鈮鉭礦等，物探找礦碩果累累。

改革開放30年來，走出國門、引進(jìn)西方國家先進(jìn)的方法技術(shù)，特別是引進(jìn)了電子技術(shù)、計算機技術(shù)和設(shè)備，并通過積極的消化和自主創(chuàng)新，各類物探儀器設(shè)備有了長足的進(jìn)步，普遍實現(xiàn)了數(shù)字化、現(xiàn)場存儲與處理、多功能、高分辨率、高精度。GPS技術(shù)的采用使物探測點定位實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍；電法出現(xiàn)了以直流電法為主轉(zhuǎn)向以電磁法為主的趨勢；三維地震、高分辨率地震技術(shù)大量推廣，超千道高分辨率地震儀開始使用；航空磁測實現(xiàn)了高精度、適時計算機數(shù)據(jù)處理和成圖，大大提高了效率和效能。

這一階段在黃土、沙漠、水網(wǎng)區(qū)和海洋等工作難度大的地區(qū)開展了大量油氣物探工作，取得了可喜的成果，發(fā)現(xiàn)了珠江口、東海、渤海、鄂爾多斯、吐哈盆地和臺灣海峽等油氣田。以電法和磁法為主，輔以化探工作，找到了新疆阿舍勒、福建水吉、福建梅仙、河北蔡家營等數(shù)十處銅、鉛鋅、鉬等有色金屬礦床。

工程地球物理勘探簡稱工程物探，是應(yīng)用地球物理的一個重要分支學(xué)科，是地球物理學(xué)服務(wù)國家建設(shè)的直接窗口。近年來，工程物探技術(shù)在勘查能力和勘查精度方面得到了極大提高。工程物探技術(shù)方法門類眾多，它們依據(jù)的原理和使用的儀器設(shè)備也各有不同，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，物探技術(shù)的發(fā)展日趨成熟，而且新的方法技術(shù)不斷涌現(xiàn)，幾年前還認(rèn)為無法解決的問題，幾年后由于某種新方法、新技術(shù)、新儀器的出現(xiàn)迎刃而解的實例是常見的。它是地質(zhì)科學(xué)中一門新興的、十分活躍、發(fā)展很快的學(xué)科，又是工程勘察的重要方法之一，在某種程度上講，它的應(yīng)用與發(fā)展已成為衡量地質(zhì)勘察現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。工程物探技術(shù)以高分辨和高可靠性為主要特點，在工程勘察、工程質(zhì)量檢測和工程病害診斷等環(huán)節(jié)發(fā)揮著重要作用。

2 福建地球物理勘查學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 區(qū)域地球物理調(diào)查研究

2.1.1磁法測量

1960年，在我省西部進(jìn)行了1∶20萬～1∶10萬的航空磁測工作。1973年5月起，系統(tǒng)地開展了全省1∶5萬航空磁測工作，于1986年完成全省1∶5萬航空磁測工作，航測面積149967km2。2000年以來，在重要成礦帶逐步開展了1：5萬地面高精度磁測，已累計完成近10000 km2面積測量。

全省檢查了259處航磁異常，編制了全省1：5萬航磁圖和1：50萬～100萬航磁系列圖，為福建省大地構(gòu)造劃分、區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造分區(qū)、區(qū)域礦產(chǎn)形成和分布規(guī)律研究，提供了重要的信息。

2.1.2 區(qū)域重力測量

我省1979年起開展1∶50萬區(qū)域重力測量，于1986年完成全省面積122325km2。1980年起開展1∶20萬區(qū)域重力測量，2002年完成全省面積127238.5km2、重力測量剖面1817.8km，巖石密度標(biāo)本57164塊，提交了1：50萬區(qū)域重力調(diào)查報告、22個1∶20萬圖幅區(qū)域重力調(diào)查報告和福建省1∶20萬區(qū)域重力調(diào)查總結(jié)報告。編制出一套系統(tǒng)、完整的各種重力異常系列圖件，建立了1∶20萬區(qū)域重力數(shù)據(jù)庫。推斷解釋了福建省地殼二元三層結(jié)構(gòu)模式，劃分出2個一級深部構(gòu)造單元（閩東沿海上地幔變異帶、閩西上地幔凹陷帶）。推斷了福安—南靖超殼深斷裂等重要斷裂帶，并在推斷隱伏、半隱伏的侵入巖體或地層塊體方面發(fā)揮了獨特的作用，為我省的地質(zhì)找礦、科學(xué)研究、國防建設(shè)提供了一份寶貴的基礎(chǔ)資料。

2.1.3 深部地球物理

我省深部地球物理調(diào)查已完成大地電磁測深點64個，人工爆破地震剖面約500km，劃分了3個主要波速層，推斷出上地殼平均厚度10.6km，中地殼平均厚度11.3km，下地殼平均厚度9.6km，提供了大量深部地質(zhì)構(gòu)造的信息，為福建省深部地殼結(jié)構(gòu)分層提供了重要依據(jù)。

2.2 礦產(chǎn)地球物理勘查

我省礦產(chǎn)地球物理勘查工作60年來成果顯著。根據(jù)不完全統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)和擴大礦產(chǎn)地數(shù)十處，其中中大型以上礦產(chǎn)地達(dá)26處，能源礦產(chǎn)1處，黑色金屬礦7處，有色金屬礦5處，貴金屬礦2處，非金屬礦11處。

電法勘探發(fā)現(xiàn)了龍（巖）永（定）煤礦白沙井田、嶺根墻石墨礦、螺崗水晶礦等礦床；地面磁法勘探發(fā)現(xiàn)了馬坑、陽山、洛陽、潘田、銀頂格、湯泉、掛山等大中型磁鐵礦；電法和磁法勘探還發(fā)現(xiàn)了屏峰、上蔡、龍鳳場、鐵山、湖洋等硫鐵礦；磁法勘探與化探結(jié)合發(fā)現(xiàn)了建陽水吉和尤溪梅仙等大型鉛鋅礦；同時，電法和磁法勘探在地下水、溫泉、礦泉水勘查中發(fā)揮了重要作用。

2.3 工程地球物理勘察

我省工程物探起步于上世紀(jì)80年代，由福建省物化探大隊1985年開發(fā)的瞬態(tài)無損（低應(yīng)變動力檢測）驗樁，1987年經(jīng)地質(zhì)礦產(chǎn)部評審，認(rèn)為達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平。1995年，由地礦部勘查技術(shù)局主編的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ93－95《基樁低應(yīng)變動力檢測規(guī)程》，經(jīng)地礦部和建設(shè)部批準(zhǔn)實施，福建物探等多家單位取得了由建設(shè)部頒發(fā)的基樁檢測資質(zhì)證書，標(biāo)志著工程物探方法在工程檢測應(yīng)用進(jìn)入了一個新的時期。1987年，淺層地震方法試驗研究經(jīng)地質(zhì)礦產(chǎn)部評審?fù)ㄟ^，當(dāng)年達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平及國際水平。

2.3.1工程物探勘察

我省采用的工程物探勘察方法主要有淺層地震勘察、電法勘探、地質(zhì)雷達(dá)探測等。

淺層地震勘察是利用人工激發(fā)地震波，通過布置在地表的傳感器接收從地下返回的地震波信息，通過專業(yè)軟件計算分析，工程技術(shù)人員結(jié)合工作區(qū)的地質(zhì)情況解釋、判斷地下地層情況或不良地質(zhì)體分布情況。淺層地震勘察手段包含有地震反射法、地震折射法、面波勘探法、水上地震勘探、井中波速測試等，主要的應(yīng)用范圍：（1）高速公路、鐵路勘察，主要解決邊坡、橋梁、隧道位置的土和石分層、構(gòu)造破碎帶調(diào)查、隧道洞身的圍巖級別劃分；（2）建設(shè)場地安全性評價，包括建設(shè)場地內(nèi)的斷層調(diào)查、地層分布情況等；（3）水利工程勘察，用于大壩、圍堰位置的構(gòu)造破碎帶調(diào)查、地層劃分；（4）土石方調(diào)查，劃分土和石分界線、計算土石方量；（5）土石填方的厚度調(diào)查、強夯場地的夯實效果調(diào)查；（6）孔內(nèi)波速和地面脈動測試：了解孔內(nèi)各地層的剪切波速度和場地卓越周期；（7）滑坡體勘察：了解滑動面的埋深、分布情況，滑坡體的地層劃分等。

工程物探中的電法勘探是通過布置在地表的電極對地供電，同時接收不同深度的電壓、電流值，計算地層的視電阻率，通過專業(yè)軟件計算反演，結(jié)合工作區(qū)的地質(zhì)情況解釋、判斷地層情況或不良地質(zhì)體分布情況。主要應(yīng)用在：（1）構(gòu)造破碎帶勘探，利用視電阻率的變化劃分破碎帶的傾向；（2）地下巖溶和空洞探測，劃分巖溶發(fā)育和空洞的分布情況；（3）地下水探測，查找場地內(nèi)富水區(qū)的分布情況；（4）水庫大壩滲漏調(diào)查，查明大壩滲漏通道的位置和規(guī)模。

地質(zhì)雷達(dá)探測是通過收發(fā)一體化天線發(fā)射和接收高頻電磁波，利用接收反射的電磁波信息，分析判斷探測目標(biāo)體的分布情況或分層變化情況。其主要應(yīng)用在：（1）隧道施工超前預(yù)報：通過隧道施工的掌子面，探測施工前方的地質(zhì)情況（空洞、斷層、含水層）；（2）地下埋藏物探測：地下排污管道、考古、空洞等探測；（3）管線探測：利用管線探測儀器，對區(qū)內(nèi)地下的金屬管線（電力、通訊、給水、煤氣）的平面位置、埋深探測；利用探地雷達(dá)探測地下非金屬管線（供水、雨水、排污）的位置和埋深；建立城市地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫。

多年來，福建省物探工程勘察院以先進(jìn)的設(shè)備、精湛的技術(shù)、優(yōu)質(zhì)的服務(wù)、良好的效果在工程建設(shè)中從選址、初勘、詳勘到工程質(zhì)量檢測、監(jiān)測的各個階段以及地質(zhì)災(zāi)害評估都做了大量的工作，先后開展了福州馬尾開發(fā)區(qū)穩(wěn)定性評價；福建煉油廠碼頭、國道104線飛鸞嶺隧道選址淺層地震勘探；福州馬尾青洲閩江大橋和三縣洲閩江四橋選線工程地質(zhì)勘察；福州新店閩越古城考古調(diào)查；316國道三明－青州段公路檢測；北京—福州高速公路、福州—寧德高速公路、泉州—三明高速公路、龍巖—長汀高速公路、永安—武平高速公路、寧德—武夷山高速公路和武漢—廣州高速鐵路、溫州—福州鐵路、龍巖－廈門鐵路、向塘－莆田鐵路、四川瀘州高速公路初勘、詳勘階段的工程物探勘察等上百個重點項目。1999年，工程物探方法走出國門進(jìn)入阿聯(lián)酋勘察市場，先后完成了世界第一高樓迪拜塔、“卡里發(fā)B城”普查、初勘、詳勘工程物探勘察、“卡里發(fā)A城”工程物探勘察、“莫薩法城”工程物探勘察、阿聯(lián)酋首都阿布扎比機場跑道擴建物探勘察等大型項目，標(biāo)志著福建工程物探達(dá)到了世界水平。

2.3.2工程物探檢測

工程物探檢測主要用于樁基檢測和隧道質(zhì)量檢測。樁基檢測包含樁身完整性檢測和樁身承載力檢測，主要用到的物探方法包括低應(yīng)變法、高應(yīng)變法和超聲波法等。隧道質(zhì)量檢測主要是用地質(zhì)雷達(dá)法等。

低應(yīng)變法檢測是采用低能量瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)激振方式在樁頂激振，利用（加）速度傳感器實測樁頂部的彈性波速度時程曲線或速度導(dǎo)納曲線，通過波動理論分析或頻域分析，對樁身完整性進(jìn)行判定的檢測方法，可檢測樁身缺陷及其位置。低應(yīng)變法檢測有反射波法、機械阻抗法、動力參數(shù)法等?，F(xiàn)在常用的是反射波法，用在中小直徑樁的完整性檢測尤為可靠，近年來，我省城鎮(zhèn)建設(shè)凡是利用到樁基礎(chǔ)的建筑物絕大部分都利用了此方法。尤其是進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著PHC樁在福建沿海軟土地區(qū)的廣泛應(yīng)用，低應(yīng)變法檢測更是成為工程基礎(chǔ)驗收必不可少的檢測項目之一，通過此方法排除了數(shù)以萬計的斷樁，為基礎(chǔ)加固提供了設(shè)計依據(jù)，據(jù)保守估計，全省從事此方法的技術(shù)人員不少于200人，每年僅用低應(yīng)變法檢測的樁不少于30萬根，不合格樁占所檢測樁的比例在 3％～5％之間。

因低應(yīng)變法是在一維彈性桿件的模型上建立的，對于大直徑樁，顯然是不太適用的。而大直徑樁一般用在橋梁和城市高層建筑的基礎(chǔ)上，單樁承載力一般都在10000kN以上，其重要性可想而知，僅憑低應(yīng)變法無法完全把握大直徑樁的質(zhì)量信息。為此，跨孔法超聲波檢測方法應(yīng)運而生。超聲波檢測是在預(yù)埋聲測管之間發(fā)射并接收聲波，通過實測聲波在混凝土介質(zhì)中傳播的聲時、頻率和波幅衰減等聲學(xué)參數(shù)的相對變化，對樁身完整性進(jìn)行檢測的方法，可判定樁身缺陷的程度并確定其位置。本方法廣泛應(yīng)用在市政、公路、鐵路橋梁和高層民用建筑物上，全省從事此方法的技術(shù)人員不少于100人，用超聲波法檢測的樁不少于1萬根/年，不合格樁占所檢測樁的比例在1％左右。

高應(yīng)變動力檢測是樁基工程中的一項實用新技術(shù)，在我國推廣應(yīng)用的時間已有20多年，它是用重錘沖擊樁頂，利用加速度傳感器和力傳感器實測樁頂部的速度和力時程曲線，通過波動理論分析，對單樁豎向抗壓承載力和樁身完整性進(jìn)行判定的檢測方法。它可以部分取代靜載的功能，以其技術(shù)相對先進(jìn)、操作較為簡便，尤其是相對傳統(tǒng)的靜載方法，高應(yīng)變法在節(jié)能減排方面優(yōu)勢更為明顯，將是以后檢測發(fā)展的方向，近年來已得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。

1999年福建省物探工程勘察院引進(jìn)了美國GSSI公司的SIR－10H型探地雷達(dá)，成功地應(yīng)用于公路、鐵路隧道襯砌質(zhì)量檢測和路面、路基質(zhì)量檢測，用來檢測初襯厚度及襯砌體與圍巖的結(jié)合情況檢測，二襯的厚度及質(zhì)量檢測，鋼筋和鋼架的分布情況；檢測路面各結(jié)構(gòu)層的厚度，檢測路基填方厚度，探測填方路基是否存在不密實部位、空洞等。2009年由福建省交通基本建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督檢測站和福建省交通建設(shè)工程試驗檢測中心起草的《公路隧道地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)規(guī)程》通過福建省交通廳批準(zhǔn)實施，標(biāo)志著我省在隧道襯砌質(zhì)量檢測方面走到了全國前列，將為我省在建工程的隧道質(zhì)量檢測和既有線路隧道質(zhì)量監(jiān)控提供依據(jù)。

2.4 地球物理勘查方法技術(shù)應(yīng)用

（1）電法測量：在我省礦產(chǎn)勘查方面，電法勘探主要用于煤、錳、銅、鉛、鋅、石墨、硫鐵礦、云母、水晶和地下（熱）水等礦產(chǎn)的勘查。目前我省可控源音頻大地電磁測深、瞬變電磁法金屬礦深部（第二空間）找礦方法已進(jìn)入試驗和研究階段。

（2）磁法測量：在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中主要用于區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造單元的劃分和區(qū)域性斷裂的確定；在礦產(chǎn)勘查方面主要用于油氣、鐵、錳和地下裂隙水的勘查；在工程地質(zhì)勘察中主要用于斷裂破碎帶和場地覆蓋層下地質(zhì)體的劃分。在福建的方法研究方向是高精度低緩磁異常和剩余異常深部找礦評價方法技術(shù)。

（3）重力測量：在大地構(gòu)造研究和區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中，主要用于大地構(gòu)造和區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造單元的劃分以及區(qū)域性斷裂的確定；在礦產(chǎn)勘查方面主要用于油氣、鐵、煤等的勘查。在福建的方法研究方向是大比例尺重力測量和深部鐵、煤礦重力勘查技術(shù)。

（4）地震測量：在大地構(gòu)造研究中主要用于地殼結(jié)構(gòu)的分層及判別其巖類，在油氣勘探中是主要的勘探手段，在工程地質(zhì)勘察中是場地土結(jié)構(gòu)劃分和斷裂破碎帶確定的有效方法。在工程構(gòu)件病害檢測中主要用于基樁完整性的判斷和承載力的預(yù)估。在福建的方法研究方向是海灣灘涂油氣地震勘探技術(shù)和工程孔間聲波成像技術(shù)及應(yīng)用研究等。

（5）地溫測量：主要用于近地?zé)峥碧健Ｔ诟＝ǖ姆椒ㄑ芯糠较蚴堑販貓龅姆治雠c控?zé)醿針?gòu)造的評價。

（6）放射性測量：主要用于鈾礦勘查和稀有、稀散、稀土元素礦床輔助勘查。在福建的方法研究方向是環(huán)境地質(zhì)物探方法技術(shù)的應(yīng)用。

2.5 數(shù)據(jù)處理與解釋方法研究

地球物理數(shù)據(jù)處理與推斷解釋是地球物理勘探的終極目標(biāo)。人們通過各種手段，觀測到的地球物理場數(shù)據(jù)，是地下各地質(zhì)體及地質(zhì)現(xiàn)象的綜合反映，只有通過數(shù)據(jù)處理和推斷解釋，才有可能對我們所關(guān)心的地質(zhì)體（現(xiàn)象）給出合理、科學(xué)的解釋和推斷。

常用的重、磁、電數(shù)據(jù)處理包括延拓、化極、濾波、求導(dǎo)、分量轉(zhuǎn)換、梯度模、界面反演、剖面反演等，以及復(fù)雜的帶地形反演、三維反演、深度計算、綜合約束反演等。2005年，中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心將物探重、磁、電資料數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)進(jìn)行集成并歸入多元地學(xué)空間數(shù)據(jù)管理與分析系統(tǒng)（GeoExpl），該系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)處理與物探異常反演功能，基本涵蓋了我國重力、磁測、電法勘探工作進(jìn)行資料解釋處理的全部功能，是目前國內(nèi)重磁電數(shù)據(jù)處理與制圖功能最全的軟件系統(tǒng)，可以處理各種情況與觀測精度的重磁數(shù)據(jù)資料和絕大多數(shù)格式的電法資料。同時，該系統(tǒng)可以對多元地學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合管理和應(yīng)用，滿足地學(xué)各類專業(yè)工作者在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、基礎(chǔ)地質(zhì)研究、礦產(chǎn)資源評價與預(yù)測、化探數(shù)據(jù)處理、物探數(shù)據(jù)處理解釋以及多元地學(xué)數(shù)據(jù)綜合利用等方面的需求，主要功能涵蓋地、物、化、遙各類常規(guī)數(shù)據(jù)處理與分析，包括多元統(tǒng)計、延拓、位場轉(zhuǎn)換、模擬等；可以實現(xiàn)利用地、物、化、遙及礦產(chǎn)等數(shù)據(jù)的礦產(chǎn)資源、環(huán)境等多目標(biāo)的綜合預(yù)測分析。21世紀(jì)，重、磁、電數(shù)據(jù)處理主要研究方向是建立智能化的地質(zhì)與物探多參數(shù)、互約束的解釋系統(tǒng)，提高資料綜合解釋的能力。重點研究高精度重、磁資料精細(xì)處理（含變物性參數(shù)的地形改正和不損失細(xì)節(jié)的化極處理等）和復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造的三維反演方法技術(shù)；重點研究多種電法起伏地形下二維和三維精細(xì)反演（研究物性突變模型反演算法）方法技術(shù)。

地震數(shù)據(jù)處理解釋的目的是對地震采集數(shù)據(jù)做各種處理，提高地震波數(shù)據(jù)的信噪比、分辨率和保真度以便于解釋；當(dāng)前油氣勘探中地震數(shù)據(jù)以三維疊前數(shù)據(jù)為主，主要采用三維時間偏移處理技術(shù)，基于共聚焦理論的疊前偏移成像技術(shù)正處于研究發(fā)展階段。預(yù)處理、靜校正、壓噪、速度建模等常規(guī)處理技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用并向精細(xì)化方向發(fā)展，并已開始提供地震數(shù)據(jù)處理解釋、地震地質(zhì)分析、井位部署等一體化服務(wù)。21世紀(jì)，預(yù)計基于聚焦理論的疊前偏移成像技術(shù)逐漸走向?qū)嵱没?，?fù)雜地區(qū)提高地震數(shù)據(jù)信噪比的方法和技術(shù)不斷涌現(xiàn)，各種技術(shù)綜合應(yīng)用程度提升，全三維疊前深度偏移等解釋性處理技術(shù)將是地震數(shù)據(jù)處理技術(shù)發(fā)展的重點。地震數(shù)據(jù)處理解釋一體化成為地震勘探行業(yè)發(fā)展大趨勢。

3 地球物理勘查面臨的任務(wù)與挑戰(zhàn)

3.1 深部找礦的迫切需求

幾十年來，由于勘查技術(shù)和開采技術(shù)的局限，考慮到礦業(yè)經(jīng)濟的合理性，我國固體礦產(chǎn)勘探和開采的深度大都小于500m。我國中東部地區(qū)近地表找礦工作程度較高，探明的礦產(chǎn)資源多數(shù)已經(jīng)開發(fā)利用，一批老礦山經(jīng)過多年開發(fā)，進(jìn)入中后期，接續(xù)資源緊張，資源供需形勢嚴(yán)峻。為了解決這一問題，考慮到礦區(qū)深部和周邊尋找接替資源的潛力還很大，國土資源部提出開展深部找礦工作，加大尋找接替資源的力度。地球物理勘查中的諸多方法技術(shù)具備超過500m的勘查深度，可以作為深部勘查的關(guān)鍵技術(shù)，以適應(yīng)找礦難度越來越大的客觀要求。福建的邵武煤礦、潘洛鐵礦等一批老礦山均面臨接續(xù)資源潰乏，急待解決礦區(qū)深部或礦區(qū)周邊深部是否存在可接替資源的問題。此外，福建推覆構(gòu)造下找煤已取得初步成果，大量的工作有賴于地球物理勘查提供覆蓋層下煤系地層賦存狀態(tài)的信息。

3.2 各類建設(shè)工程地質(zhì)勘查和檢測的要求

隨著鐵路、公路、地鐵、廠址、港口、機場等大型工程地基的綜合勘探的需要，發(fā)展了一系列工程物探與檢測方法，其主要地質(zhì)任務(wù)是確定地表的松散層厚度、第四紀(jì)厚度、基巖埋深、斷破裂位置、地下空洞、地層賦水性等。常用方法有電法（傳統(tǒng)電法、高密度電法）、微重力、高精度磁力、地質(zhì)雷達(dá)(GPR)、淺震、聲波、音頻電磁法(AMT)、可控源音頻大地電磁法(CSAMT)、瞬變電磁法(TEM)、放射性、井間CT、測井等。

在線性工程（鐵路、公路）物探方面，高密度電法、地震折射層析法的應(yīng)用對探測前部小斷層、溶洞等不良地質(zhì)現(xiàn)象，取得了良好的效果。而對于深部隧道的勘探，可控源音頻大地電磁法(CSAMT)由于采用了人工場源，增強了信號的強度，探測效果也比較明顯。

鐵路路基檢測方面，已開始嘗試采用瞬態(tài)瑞雷面波技術(shù)、地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)、瞬變電磁技術(shù)、高密度電法技術(shù)進(jìn)行探測的研究，同時引進(jìn)的拖動電阻率成像系統(tǒng)(CCR)、多頻電磁系統(tǒng)(GEM300)也已參與了一些方法試驗。

在公路系統(tǒng)，地質(zhì)雷達(dá)對路面質(zhì)量的監(jiān)測及鋼筋、混凝土質(zhì)量的檢測取得了很好的效果，現(xiàn)在已形成規(guī)范的市場領(lǐng)域。在隧道超前預(yù)報方面，主要的應(yīng)用技術(shù)有地質(zhì)雷達(dá)、TSP超前預(yù)報、負(fù)視速度法、超聲波法、紅外探水法等，這些技術(shù)在不同地質(zhì)情況下應(yīng)用效果各有千秋，不盡相同。

目前工程物探領(lǐng)域基本上朝著以下三個方面發(fā)展：

一是攻深，在保證精度的基礎(chǔ)下，提高探測深度。近年來，鐵路、公路不斷出現(xiàn)大深度的隧道和城市地鐵的大規(guī)模建設(shè)，對深部不良地質(zhì)體的探測精度要求越來越迫切。

二是攻新，擴展范圍。如目前無損檢測主要應(yīng)用于水泥混凝土質(zhì)量的檢測，而工程建筑材料是多種多樣的，即使混凝土材料，有些結(jié)構(gòu)物也難以應(yīng)用，如空心磚的強度，空心樓板的強度及耐用性等。因此隨著無損檢測的理論、方法技術(shù)的提高，檢測方法的應(yīng)用將向工程建設(shè)質(zhì)量檢測的各個領(lǐng)域發(fā)展。

三是攻細(xì)，提高精度，發(fā)現(xiàn)細(xì)小地質(zhì)信息。如小巖溶、小容水構(gòu)造、煤礦小構(gòu)造、混凝土構(gòu)件探傷等，這就要求采集儀器具有高采樣、高道數(shù)、高傳輸率等特點能力，甚至在理論上有新的突破。

總之，工程物探屬于一種無損檢測技術(shù)，具有采樣密度大、速度快、成本低、科技含量高、服務(wù)領(lǐng)域廣的特點。與鉆探相比，工程物探對地下地層可以取得連續(xù)剖面，而不是“一孔之見”或“數(shù)孔之見”，克服了鉆井之間地層是推測的特點，這就是工程物探使用的優(yōu)勢。專家指出，工程物探技術(shù)將會出現(xiàn)一個大的飛躍發(fā)展，是工程建設(shè)中一個必不可少的勘探手段，必將在未來的國民經(jīng)濟建設(shè)中發(fā)揮重大作用。

3.3 發(fā)展低碳產(chǎn)業(yè)對新溫泉尋找的需求

地?zé)豳Y源的開發(fā)與利用是低碳產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，也是發(fā)展旅游業(yè)的有利條件之一。福建是我國溫泉主要成礦帶，但是還有一些溫泉地質(zhì)工作程度較低，尚未搞清控?zé)岷蛢針?gòu)造，影響地?zé)豳Y源的規(guī)劃和開發(fā)，同時還有許多新的溫泉等待勘查和評價。福建與臺灣隔海相望，是中國旅游熱點區(qū)，高爾夫加溫泉健身游是福建旅游精品線路之一。為了促進(jìn)低碳產(chǎn)業(yè)和福建旅游業(yè)的發(fā)展，近年來已在廈門、漳州等地已經(jīng)開始地?zé)豳Y源的評價工作，取得了初步進(jìn)展。福州市也將建設(shè)“溫泉之都”，發(fā)展溫泉特色旅游。地?zé)豳Y源的勘查，特別是深部高熱量大水量的溫泉勘查是福建省今后發(fā)展低碳產(chǎn)業(yè)和旅游業(yè)的需要。地球物理勘查是發(fā)現(xiàn)溫泉，評價地?zé)豳Y源的重要方法技術(shù)，是深部控?zé)岷蛢針?gòu)造確定的有效手段。地球物理勘查學(xué)科在這一領(lǐng)域發(fā)展的機遇已經(jīng)到來。

3.4 臺灣海峽油氣勘查的需求

上世紀(jì)80年代，地球物理勘查發(fā)現(xiàn)了臺灣海峽晉江和九龍江兩個含油氣凹陷，由于海峽兩岸關(guān)系的問題中斷了繼續(xù)勘查。近年海峽兩岸關(guān)系趨于緩和，臺灣海峽油氣勘查又提到了議事日程，同時勘查范圍擴大到海灣。地球物理勘查中的磁法、重力、地震等方法技術(shù)是海洋油氣勘查的主要手段，將在新一輪臺灣海峽油氣勘查中發(fā)揮重要作用。

3.5 工程建設(shè)的需求將推動工程物探技術(shù)發(fā)展

海峽西岸經(jīng)濟區(qū)的發(fā)展使福建的基礎(chǔ)設(shè)施得到空前發(fā)展，近年來鐵路部門開工建設(shè)的5條高速鐵路總里程超過1000多公里，同時還將大力推進(jìn)“三縱六橫九環(huán)”海西鐵路網(wǎng)建設(shè)，力爭福建鐵路里程從現(xiàn)在的1600多公里增加到2015年的6000公里以上。交通部門加快了“三縱八橫”海西高速公路網(wǎng)的建設(shè)，力爭高速公路通車?yán)锍虖默F(xiàn)在的2000公里增加到2015年的6000公里。福州、廈門、泉州城市地鐵（輕軌）立項已獲得國家發(fā)改委的批復(fù)，并將相繼投建。這些基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，對工程物探的需求空前增加，不但為工程物探的發(fā)展提供了難得的市場機遇，也對物探技術(shù)多樣性和水平提出了新的要求，特別是在技術(shù)的可靠性、分辨率、直觀性等方面提出了越來越高的要求。

4 福建地球物理勘查學(xué)科發(fā)展的主要任務(wù)與展望

4.1 研究深部找礦的地球物理勘查方法技術(shù)

50多年來，福建省已基本上發(fā)現(xiàn)了地表出露的煤礦和金屬礦，進(jìn)一步找礦的難度越來越大，尋找深部隱伏礦體已成為福建省重要的找礦任務(wù)，采用地球物理勘查新方法新技術(shù)是解決這一問題的重要手段之一。

4.1.1 CSAMT法在覆蓋層下尋找煤系地層

CSAMT法是一種可控源音頻電磁測深的方法，它以電場與磁場的比值表達(dá)電阻率，通過改變頻率了解地下不同深度的電性特征。探測深度從地表至地下1.5公里左右。福建含煤地層相對低阻，埋深一般在1公里以上，CSAMT法可以探測覆蓋層下是否存在低阻的煤系地層。雖然該方法的靜態(tài)校正尚沒有較好的方法，資料的預(yù)處理和處理也需要進(jìn)一步研究，但是近幾年試驗結(jié)果表明，該方法技術(shù)在覆蓋層下尋找煤系地層是有效的。所以今后福建在覆蓋層下的找煤工作， CSAMT法仍然可作為主要的物探方法進(jìn)行應(yīng)用和研究。

4.1.2地面高精度磁測低緩異常尋找深部磁鐵礦或其它相關(guān)礦體

磁法勘探是直接尋找磁鐵礦體和利用鐵磁性物質(zhì)間接找礦的一種快速、經(jīng)濟、便捷、高效的物探方法，但由于早期的懸絲式磁力儀觀測精度不高，加上電子計算機尚未普及，數(shù)據(jù)處理水平不高，許多“低緩異常”，特別是疊加在淺部高強異常區(qū)的“低緩異?！鄙形吹玫讲东@和認(rèn)識?，F(xiàn)階段由于高精度磁力儀（光泵磁力儀、質(zhì)子旋進(jìn)磁力儀、超導(dǎo)磁力儀、磁通門磁力儀等）的出現(xiàn)和普及，磁測精度極大提高，現(xiàn)行的高精度磁測，觀測總誤差為5nT。發(fā)現(xiàn)微弱的磁異常，研究埋藏深部或磁性較弱的磁性礦體，觀測和研究已知礦體下的剩余異常已成為當(dāng)前磁法勘探的重要任務(wù)。人們總是首先重視強度大的異常，但是異常的強弱取決于多種因素，不只是與磁性強弱有關(guān)，可由礦體埋深大、呈水平薄板狀和磁性變?nèi)鯇?dǎo)致異常變?nèi)?，因而不可忽略低緩異常的找礦價值。福建省應(yīng)開展已知鐵礦山周圍或下部低緩磁異常和尚未見礦的低緩、低值、低而寬和形態(tài)不規(guī)則的異常的找礦研究，力爭在深部發(fā)現(xiàn)磁鐵礦。工作重點應(yīng)放在鐵礦成礦地質(zhì)條件較好的龍巖和三明地區(qū)。

4.1.3 CSAMT法尋找地?zé)崴?/p>

福建省有豐富的地?zé)崴Y源，是我國主要溫泉區(qū)之一。而地?zé)豳Y源的勘查和開發(fā)是當(dāng)今發(fā)展低碳經(jīng)濟的重要組成部分。福建省地?zé)崴酁榛鶐r裂隙水類型。CSAMT法橫向分辨率高，可靈敏地識別構(gòu)造和目的層，對勘查基巖含水?dāng)嗔哑扑閹?、確定控?zé)岷蛢崴畼?gòu)造，特別是對深部熱源通道的確定可發(fā)揮獨特的作用。福州、莆田、廈門、漳州、龍巖等地區(qū)是我省地?zé)岱植紖^(qū)，應(yīng)充分利用CSAMT法尋找地?zé)崴畠?yōu)勢，結(jié)合淺層地溫測量，開展地?zé)豳Y源調(diào)查。

4.2 成礦遠(yuǎn)景區(qū)、找礦耙區(qū)的劃分

4.2.1航空磁測和地面高精度磁測在新一輪找鐵工作中的作用

利用磁測資料繼續(xù)尋找深部鐵礦是當(dāng)前重要找礦課題之一。首先，如何利用新老資料，重新篩選礦致磁異常，是新一輪找鐵工作的關(guān)鍵。其次，找礦耙區(qū)首先應(yīng)重視前人推斷有找礦意義而尚未查證的異常和查證不徹底的異常；其次應(yīng)重視已知礦山周邊的低緩磁異常和深部剩余異常；三是應(yīng)重視“性質(zhì)不明異?！?，這類異常查證難度大，但潛力也大；四是應(yīng)重視未經(jīng)實地查證使被否定的異常。

4.2.2區(qū)域物探、化探、遙感與地質(zhì)調(diào)查等基礎(chǔ)資料的綜合評價

福建省區(qū)域物探、區(qū)域化探和區(qū)域地質(zhì)工作已基本覆蓋全省，獲得了大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和地質(zhì)認(rèn)識。認(rèn)真研究這些資料，從中找出規(guī)律性的東西，結(jié)合遙感與地質(zhì)調(diào)查等基礎(chǔ)資料，開展綜合評價，進(jìn)而深化成礦遠(yuǎn)景區(qū)和找礦耙區(qū)的劃分，為新一輪找礦規(guī)劃的制定提供依據(jù)。

4.3 工程物探技術(shù)應(yīng)用的新領(lǐng)域

（1）隧道與地下工程物探

包括鐵路與公路隧道、引水隧洞、地下洞室、地鐵等地下工程的地質(zhì)超前預(yù)報。隧道施工中的地質(zhì)超前預(yù)報關(guān)系到工程的安全、質(zhì)量和進(jìn)度，因而倍受關(guān)注，特別是在地質(zhì)條件復(fù)雜的隧道工程中，有必要進(jìn)行地質(zhì)超前預(yù)報工作。例如在奧地利橫穿阿爾卑斯山的隧道施工中就全程使用了超前預(yù)報。我省為多山地區(qū)，地質(zhì)條件復(fù)雜，隧道開挖中的坍塌、冒頂、涌水等地質(zhì)災(zāi)害時有發(fā)生，因而在公路、鐵路和水電工程的地下隧道施工中也逐漸開始了地質(zhì)超前預(yù)報工作。隧道地質(zhì)超前預(yù)報要解決的問題主要有三個方面，包括斷裂、溶洞、破碎帶等不良地質(zhì)對象的性質(zhì)、規(guī)模的判定；不良地質(zhì)體的位置及產(chǎn)狀的確定；巖體工程類別化的識別等內(nèi)容。由于隧道內(nèi)可供觀測的空間位置有限，觀測方案受到限制，因而要準(zhǔn)確地達(dá)到預(yù)報的要求難度很大。多年來國內(nèi)外的工程地球物理工作者不斷改進(jìn)探測技術(shù)和分析方法，試圖提高預(yù)報的可靠性和精度，取得了很多成功的經(jīng)驗，但是目前的技術(shù)水平在預(yù)報準(zhǔn)確性和可靠性方面還有待提高。目前地質(zhì)超前預(yù)報工作使用的方法包括工程地質(zhì)調(diào)查與推斷、地質(zhì)雷達(dá)探測、反射地震和地震CT等。

（2）邊坡處理錨桿錨索的質(zhì)量檢測

近年來地質(zhì)工程項目日益增多，特別是三峽工程中涌現(xiàn)出大量滑坡、危巖治理問題，錨固技術(shù)被廣泛采用，錨桿、錨索和錨固樁是最常采用的工程構(gòu)件，用以穩(wěn)定滑體和危體。目前使用的錨桿和錨索長度已達(dá)幾十米，如何檢測和評價錨桿、錨索的工程質(zhì)量和錨固的可靠性，是工程施工中最關(guān)心的問題。在城市建設(shè)、水利水電、公路鐵路建設(shè)等工程中，大量采用錨噴支護(hù)技術(shù)。錨桿的施工質(zhì)量直接影響著洞室或邊坡的安全穩(wěn)定性。在錨噴支護(hù)設(shè)計中，通常采用拉拔試驗來確定錨桿與巖土介質(zhì)的界面粘結(jié)強度。實際上，拉拔狀況下錨桿的界面剪應(yīng)力并非沿桿長均勻分布，而是近似服從負(fù)指數(shù)分布，即峰值強度只經(jīng)歷很短的一段桿長就衰減到零。這說明假定條件與實際情況相差較遠(yuǎn)，計算誤差將隨試驗錨桿長度的增加而增加。而且拉拔試驗破壞性大，只能用來抽檢，對施工質(zhì)量控制評價不全面。

近幾十年發(fā)展起來的無損檢測技術(shù)是多學(xué)科緊密結(jié)合的高技術(shù)產(chǎn)物。20世紀(jì)80年代以來，超聲法被逐漸應(yīng)用于錨固工程的質(zhì)量檢測中，瑞典曾研究利用超聲波技術(shù)來檢測砂漿錨桿的錨固狀態(tài)，并推出用超聲波反射法檢測砂漿錨桿錨固狀態(tài)的商品化檢測儀器，但該方法因存在激發(fā)條件苛刻和衰減快等缺點而未得到廣泛應(yīng)用。上世紀(jì)90年代，美國礦業(yè)管理局開發(fā)出能檢測錨桿應(yīng)變和長度的超聲波儀器，但它無法評價錨桿的施工質(zhì)量。超聲波方法的缺陷是衰減過快，對于長錨桿的檢測是無能為力的，且激發(fā)條件苛刻又不能做出定量化評價。為了得到比較好的超聲波信號，錨頭必須磨平，故不適合現(xiàn)場使用。郭世明等從應(yīng)力波理論出發(fā)對錨桿長、注漿飽和度的檢測進(jìn)行了初步探討。目前國內(nèi)錨桿無損檢測大多是采用應(yīng)力波反射法進(jìn)行檢測，這種方法能夠全面地對錨桿的錨固質(zhì)量做出評價。

（3）大型橋梁工程質(zhì)量與病害的檢測與評價，包括基礎(chǔ)巖溶、樁基、T型梁板、波紋管、箱梁、剛構(gòu)的質(zhì)量檢測。

我國現(xiàn)有橋梁超過55萬座，已經(jīng)成為橋梁大國。其中絕大部分是混凝土橋梁，有將近1萬座橋梁不同程度的存在結(jié)構(gòu)問題，需要檢修與加固。以往的檢測技術(shù)主要以外觀檢測為主，缺乏結(jié)構(gòu)內(nèi)部質(zhì)量與健康狀況的無損檢測與評價技術(shù)，成為橋梁結(jié)構(gòu)檢測的一大難題。2006年在重慶開始用聲波CT技術(shù)對橋梁混凝土質(zhì)量與健康狀態(tài)進(jìn)行檢測試驗。聲波CT使用板內(nèi)對稱模態(tài)低頻lamb波，以混凝土波速分布評價混凝土強度、密實性與均勻性，并結(jié)合鉆芯取樣和對比試驗，得到了很好的驗證。該法在云南、重慶廣為應(yīng)用，對運營中橋梁的病害和建設(shè)中橋梁的質(zhì)量進(jìn)行檢測，是物探新技術(shù)服務(wù)于經(jīng)濟建設(shè)的完美例證。

5 地球物理勘查學(xué)科發(fā)展的對策與建議

5.1 地球物理勘查學(xué)科科學(xué)技術(shù)發(fā)展的主攻方向

地球物理勘查學(xué)科涵蓋了地質(zhì)、礦產(chǎn)、工程等多個領(lǐng)域，近期和今后發(fā)展的主攻方向是提高探測目標(biāo)的空間幾何分辨率，增強識別、區(qū)分、描述尺度更小和結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的探測目標(biāo)的能力，區(qū)分物性反差較弱的探測目標(biāo)的能力，提高適應(yīng)在復(fù)雜地形、地貌、不利地表條件及各種人文干擾條件下的工作能力，提高資料綜合解釋的能力。要研究煤礦、金屬礦，特別是深部鐵礦找礦方法，地?zé)豳Y源調(diào)查方法，適應(yīng)福建省地質(zhì)條件的地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)、遙感等綜合找礦評價方法，工程地質(zhì)綜合勘察方法和工程病害綜合最佳判別方法等。

5.2 開展新方法新技術(shù)研究與應(yīng)用

為了更好地為福建省經(jīng)濟建設(shè)服務(wù)，應(yīng)當(dāng)提高各種基本物探方法技術(shù)解決問題能力的研究，同時引進(jìn)新技術(shù)新方法，用以解決當(dāng)前深部地質(zhì)礦產(chǎn)和工程建設(shè)方面的問題。建議重點開展以下幾方面的研究：

（1）高精度磁測資料精細(xì)處理和復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造三維反演方法技術(shù)；

（2）區(qū)域地溫場調(diào)查方法技術(shù)；

（3）可控源音頻大地電磁測深、瞬變電磁法等方法技術(shù)在探測覆蓋層下地質(zhì)體的應(yīng)用技術(shù)；

（4）在高阻地電條件下激發(fā)極化法測量技術(shù)；

（5）建筑工程結(jié)構(gòu)檢測方法技術(shù)。

5.3 勘查方法的綜合實施和資料綜合解釋

考慮到地球物理勘查各方法技術(shù)解決地質(zhì)問題的特點和推斷解釋的多解性，應(yīng)開展優(yōu)化地球物理勘查方法和資料綜合解釋的方法技術(shù)。研究不同地質(zhì)環(huán)境和不同地質(zhì)問題的地球物理勘查方法技術(shù)選擇方式，以達(dá)到優(yōu)質(zhì)高效地解決各類地質(zhì)問題和工程問題。地球物理勘查的六大類方法是基于地質(zhì)體的不同物理性質(zhì)差異來解決地質(zhì)、礦產(chǎn)和工程的問題，各類地球物理勘查技術(shù)特征不盡相同，解決問題的側(cè)重面也完全不同，因此，地球物理勘查方法技術(shù)自身需要綜合使用，同時還應(yīng)綜合其他地質(zhì)勘查的資料進(jìn)行綜合解釋，以獲得符合客觀存在的地質(zhì)體賦存狀況，或較準(zhǔn)確地判斷工程病害。

5.4 人才培養(yǎng)和高端人才的引進(jìn)

地球物理勘查是地學(xué)領(lǐng)域高科技學(xué)科之一，技術(shù)人才是學(xué)科發(fā)展的關(guān)鍵。由于歷史的原因，目前我省地球物理勘查專業(yè)技術(shù)人員總量少、高層次專業(yè)技術(shù)人員短缺，已不適應(yīng)地球物理勘查學(xué)科發(fā)展的要求。進(jìn)一步壯大地球物理勘查科技人才隊伍，加強地球物理勘查高素質(zhì)、高層次人才培養(yǎng)和引進(jìn)，加強地球物理勘查后備科技人才隊伍建設(shè)，全面提升地球物理勘查科技人才的創(chuàng)新能力，是今后地球物理勘查學(xué)科發(fā)展的重要任務(wù)和關(guān)鍵所在。與此同時，我省專業(yè)物探隊伍已被取消，現(xiàn)存的為數(shù)不多的物探專業(yè)技術(shù)人員被分散在多家以地質(zhì)礦產(chǎn)為主體的綜合性地質(zhì)隊伍中，不利于發(fā)揮整體優(yōu)勢，建議盡快組建專業(yè)性物探隊伍，以整合資源（人才、設(shè)備、技術(shù)），適應(yīng)當(dāng)前形勢的需要。

5.5 多學(xué)科的合作與交流

地球物理勘查是地質(zhì)、礦產(chǎn)、工程研究的重要方法之一，應(yīng)加強與礦物學(xué)、巖石學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、動力地質(zhì)學(xué)、地球化學(xué)、地史學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)等學(xué)科合作與交流，發(fā)揮地球物理勘查學(xué)科的獨特作用，協(xié)同解決地質(zhì)、礦產(chǎn)、工程等方面的問題。

5.6 拓展學(xué)科服務(wù)領(lǐng)域

隨著地球物理勘查學(xué)科技術(shù)的發(fā)展和地質(zhì)、礦產(chǎn)、工程對地球物理勘查的需求逐漸增加，地球物理勘查的服務(wù)對象逐漸增加，除了服務(wù)于解決地質(zhì)、礦產(chǎn)傳統(tǒng)問題外，使用于解決工程地質(zhì)及工程結(jié)構(gòu)等問題越來越廣泛。拓寬地球物理勘查學(xué)科的服務(wù)領(lǐng)域，促進(jìn)本學(xué)科的自身發(fā)展，多方位地為經(jīng)濟社會發(fā)展服務(wù)將成為地球物理勘查的重點內(nèi)容。

[1] 中國礦床發(fā)現(xiàn)史（物化探卷）, 2002.

[2] 孫文珂.為制定地質(zhì)大調(diào)查中物探科技發(fā)展規(guī)劃建言[EB/OL].國土資源部咨詢研究中心網(wǎng)站,2005-12-17.

[3] 劉士毅.如何繼續(xù)利用磁異常找深部礦, 2007.

[4] 福建省地質(zhì)礦產(chǎn)局地質(zhì)工作總結(jié) (1952年～2005年). 福建省地勘局地礦處, 2006.

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[8] 趙永貴,劉浩,等.隧道地質(zhì)超前預(yù)報研究進(jìn)展[J].地球物理學(xué)進(jìn)展,2003, 18(3):460-464.

[9] 姜賢斌,都形宇.淺層地震折射波法與高密度電法在隧道工程勘察中的應(yīng)用[J].中國水運,2008,8（12）:209-211.

[10] 蔡為芳,米曉利.國內(nèi)外工程物探及檢測技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 鐵道建筑技術(shù),2008(增):418-421.

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課題組成員：

1、王根建，高級工程師。

2、蔡洪美，高級工程師。

3、林善華，高級工程師。

4、林秀萱，級物探高級工程師。