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地球物理勘探技术在环境工程中的应用研究

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朱莹王晓明陈清莲

摘要：环境与工程地球物理是地球物理中的一个重要的应用和研究方向，其发展与人们的生产生活和国家建设息息相关。为了揭示环境与工程地球物理技术发展现状和发展前景，以《工程地球物理学报》2018年刊登的有关环境与工程地球物理学科领域据的理论与应用成果的论文为例，分类分析了地球物理技术在地质灾害勘察、资源利用与环境保护、交通工程建设、水文地质探测及工程安全检测与预防中的应用。得出环境与工程地球物理技术有很大的发展潜力，并且可以和其他交叉学科综合研究，从而促进该方法技术的发展和创新。

关键词：环境与工程地球物理;地球物理技术;工程探测;灾害勘察

：X321

：A

：1674-9944（2019）24-0068-07

1引言

环境与工程地球物理是地球物理中一个重要的应用和研究分支，并紧密与社会发展和人们生活相结合[1，2]。我国关于地球物理勘探技术在环境工程中的研究发展于20世纪80年代，其目的是采用各种高精度的地球物理探测方法，如电法、磁法等，来认识近地表地下空间内的物质分布及其运动规律等，从而为灾害评价与预测、环境污染检测与治理和各类工程建设等提供参考依据。

《工程地球物理学报》作为工程技术类地球物理期刊，刊登了大量的环境与工程地球物理学科领域的论文，据必威体育精装版发布的《中国学术期刊影响因子年报（2019版），《工程地球物理学报》复合影响因子为1.417，综合影响因子为1.271，具有较大的影响力。因此，其刊登的论文具有一定的代表性，可以在很大程度上反映我国在环境与工程地球物理领域的发展。本文以《工程地球物理学报》2018年刊登的环境与工程地球物理学科领域的论文为研究对象，分类分析了地球物理技术在地质灾害勘察、资源利用与环境保护、交通工程建设、水文地质探测及工程安全检测与预防中的应用。

2地球物理技术在地质灾害勘察中的应用

2.1地震活动研究

国内外大地震发生频繁，造成了很大的人员伤亡和经济损失，危害极大，如唐山大地震、汶川大地震、玉树地震等。研究地震破裂过程，对了解地震的发生原理、震区的地质结构和应对灾害的发生及灾后的救援工作都有很重要的现实意义。反投影方法是研究地震破裂过程的常用方法之一。传统反投影时差校正是利用主震震中处观测值与理论到时值来计算校正项，并应用于整个震源区。而当地震破裂尺度较大时，震区各点在地球模型结构上的差异较大，仅仅用主震震中来进行校正会产生较大误差。邵一席等[3]在传统反投影时差校正基础上加入余震信息，来改善传统反投影方法对破裂尺度较大地震时差校正中存在的缺陷，并将其应用到2001年昆仑山地震的破裂过程成像中。结果表明，利用单一震中进行时差校正，成像结果在距震中较小范围内效果较好，在距其较远的范围内较差，而利用余震共同进行时差校正后，成像结果得到了明显的改善。由此可见，结合余震信息来进行时差校正的方法可有效改善反投影成像的结果，尤其是对破裂尺度较大的地震破裂过程的成像结果有较大的改善作用。

众多大地震的震例研究表明，前兆异常会或多或少地出现在地震孕育过程的不同阶段。国内外针对活动断裂的行为方式、大地震复发规律、活断层分段与大地震活动、大地震复发的概率预测和地震孕育过程与机理等，都提出了不同的理论模型，促进了地震预报的发展。常用的地震预报方法有加卸载响应比、逐日比、谐波振幅比、低点位移、极化法等[4]。郭明瑞等[5]将加卸载响应比和双低点两种方法相结合，分析了山西河津地区发生的4.8級地震，大大提高了预测地震的可信度。在地震孕育的过程中，随着孕震区应力、介质电导率等电磁性质的改变，区域地磁场垂直分量日变曲线会出现相位和幅度变化。结果表明，地震前8天，山西、陕西、河南、湖北等大部分地区出现了“双低点”异常，加卸载响应比在地震前75天也出现了高值的异常，震中位于低点异常分界线附近，地磁低点位移的出现与地震的孕育和发生相关。

2.2地裂缝灾害探测

西安是我国地裂缝分布最密集、遭受地裂缝灾害影响最严重的城市之一，地裂缝活动引起的地面不均匀沉降已经造成邻近建筑物、文物古迹和市政交通设施不同程度的破坏，对人们的生产生活造成了很大的影响。田中英等[6]在西安市大寨路附近开展了地裂缝地球物理多方法联合勘探研究。首先，分别采用高密度电法、地质雷达及高精度多波地震等地球物理方法进行地裂缝探测;然后根据查明的电阻率、电导率及地震波波场特征，推断解释断裂构造及地裂缝发育和展布情况;最后根据研究区内地裂缝的展布特征推测其形成原因主要有两种：一是由深部断裂构造作用引起，二是由地下水的过度开采等人文活动引起。这为地裂缝形成机理的研究提供了依据。

2.3滑坡灾害勘察

滑坡是一种分布范围广、破坏力大的地质灾害[7]，自二十世纪初中期以来，我国的