地表地球物理技术在岩土工程中的应用与挑战
岩土工程的主要任务之一变得对地下水以及现址地下分层的分布特点进行调研，在该工程中多采用的是钻探以及原位贯入的方式来进行。这种传统调研方式其虽然具备有很高的分辨率，但是所受范围的局限性比较大，因此不适用于许多岩土工程之中。而地表地球物理技术则具备有较大的调研范围，其不会造成底壳的损坏并具备有很好的经济性。但是运用该模式进行地下结构的分布特点进行调研时，其还存在着分辨率不高等问题，这也就需要相关技术人员能够对现有的地表地球物理技术进行进一步的优化与完善，并使得其分辨率能够得到有效的提升。
一、地球地表物理技术的应用案例
（一）走时层析成像法――混凝土坝检测
该案例应用了走时层析成像法来对混凝土坝体的强度分布继续拧了检测，其案例水库为一老旧的混凝土拱形重力坝，而近期进行的水库安全评估等结果均表明了该坝体的表面强度不足。为了对该老旧坝体的内部混凝土强度状态进行有效的检测，规划弹性波层析成像探测技术进行检测，也就需要根据现场的实际情况以及需求，来对共计五处弹性波层析成像勘探剖面。在本次检测中，其震源设置在了下游坝面，接收器则置于上游的坝面。在本次检测的坝体层析成像结果表明该坝体的整体波速约在3.0～4.2km/m这一范围内，其最低速区仍可达质量分类“可”之下届，其朝向坝体内部弱化多而且限制在1～2m内。此外勘察结果其波速降低多呈现为沿坝轴方向均匀带状分布，并且没有明显的因破裂劣化而造成的明显内部延伸弱带存在。就该勘探结果进行分析，说明了该老旧水库其混凝土强度偏低的原因在于坝体下游面表面试作，并使得整个勘探结果表示出混凝土强度不足这一情况。但是对于整体坝体强度而言还处于一个可接受的范围内。这也就证明了借助于地表地球物理技术能够很好的给工程师们提供土木以及岩土工程的图像化结果，并能够充分满足工程师们进行地层以及结构内部的渴求。
（二）电阻率层析成像法
某一水库为了使得自身的库容量增强而进一步加高了坝体，但是其所加高的蓄水超过了旧坝顶高程之后，与大坝的下游坡面发现了数处异常渗漏的现象。因为该大坝左右山脊的地质条件并不是非常良好，而且在加高之前采用的也是隔幕灌浆的模式。首先发现坝面出现异常渗水的位置靠近与左坝座，并推测其为库水经过了左山脊渗漏到下游壳层。该水库管理单位为了有效解决大坝的异常渗水问题，也就与左坝座建造了一到隔幕灌浆，但是该大坝的异常渗漏问题并没有得到很好的解决。为了能够对造成该大坝异常渗漏的原因有一个企管系的认知，相关技术人员分别在左坝座、坝顶以及下游面三处布设了三条二维ERT测线。在现场勘测过程中所采用的是电极间距5m的Wenner排列，可发现各有两处异常低电阻区，疑似为两处对应的异常渗流路径。此外因为电阻率容易受到地下含水饱和度的影响，而其测试数值的高低也与地层材料其分布状况以及粒径分布状况有着一定的联系，因此也难以仅从低电阻影响的结果来对异常渗漏区域进行判断。本次勘测结果揭露了可能渗流路径高出地下水位比较多，这也就说明了下游面所产生的异常渗漏现象并非是因为水库的稳态渗流而造成的。通过对渗漏量水坝的检测结果进行分析，发现大量的渗漏现象都是出现在降雨之后，因此就可以判定该大坝出现了异常渗漏到原因是因为坝体自身材料的有水洗非均质。
二、 地表地球物理技术在岩土工程应用中的挑战以及对策
（一）反演的非唯一性
有很大一部分物探方法且需要通过反演的方式来求得待测物体的参数或者影像剖面，其主要采取的是误差成本函数的优化方法，但是该过程并不具备有唯一性。并导致了许多工程师因为缺乏该方面的知识，并缺乏对反演结果中可能存在有限制性这一认知。一般情况下导致反演非唯一性的原因可以归纳为以下三类：①物理现象本身的非唯一性；②量测信息在空间以及频率内涵的局限性；③反演的过度收敛以及局部的优化问题。
因此说物探方法的反演受到了含误差的有限量测资料以及收敛的限制等诸多问题，因此其结果也表现为非唯一性。而在对反演的结果进行诠释的过程中，还要求工程师们必须报以谨慎的态度，并尽可能的避免施测结果的过度解读现象。因此说在地球物理技术的研究上，可以朝着搭配不同物探方法来进行联合反演，并在此基础上来进行施测结果的评价与分析。
（二）勘测的深度以及分辨率
近年来我国的地表地球物理技术在勘探的深度以及解析能力这两个方面都有着非常明显的发展，但是其与工程师们的认知以及期待还存在着较大的落差，这也就需要借助于进一步的研究与教育来降低因为物探方法过度承诺以及工程师的过度期待等问题。比如电阻率层析成想法较之其他的勘探深度能力较之于其他的地面方法为佳，但是随着深度的增加其分辨率也会得到一定程度的下降，而且对于低电阻率区域的下方以及周边也存在着简析能力过差这一问题。而主动式瞬态面波法其勘探的深度与测线的展距呈现出正比的关系，主要适用于30m以内的地层勘探，在该勘探方法中期浅层约为最小波长的一半，但是会随着深度的增加而出现一定程度的下降。工程师一般对于分辨率都有着较高的要求，因此在岩土工程的勘探过程中也可以借助于钻孔的方式来增加勘探的深度以及深层的分辨率。但是这种跨孔走时层析成像探测的简析能力其在矩形区域内并非是呈现均匀分布的形式，其中间区域上方与下方的解析能力也存在着较大的差异性，因此说两孔之间的间距应当保持在一个适当的距离内。
此外电阻率勘探也可以采用跨孔或者孔对地面的方式，较之于走时层析成像探测方法，其施测方式无一致性的做法，虽然说能够借助于钻孔的方式来增加其勘探的深度以及深层的分辨率，但是如何对有跨孔所构成的矩形区域的分辨率进行进一步优化，也就需要工程师进行进一步的探讨。
结束语：
物探方法的反演经常会受到含有误差的有限量测数据以及收敛上的限制等诸多问题，因此并不具备有唯一性，因此工程师对于反演的结果诠释需要保有足够的谨慎，并需要尽量避免对施测结果进行过度解读这一情况出现。因此工程师就可以度不同的反演初始模式进行测试，来朝着多种物探方法联合反演的方向进行发展。此外现阶段的岩土工程应用对于地球地理物理技?g的探测分辨率要求也变得越来越高，这也就需要在土木工程中应用该技术时，就可以借助于钻孔辅助的方式来使得其探测的分辨率得到进一步的增加，并需要借助于进一步研究以及教育训练的模式来降低对地物探测方法的过度承诺以及工程师的过度期待等问题。因此说只有不断对地表地球物理技术进行不断的优化与完善，也能够使得其勘探结果的准确性以及分辨率得到进一步提升，并使得其能够在岩土工程中得到更加广泛的应用。
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