铁路系统
铁路工程物探发展历程回顾
铁路工程物探是一门介于勘探地球物理学与铁道工程学之间的应用科学，它是应用勘探地球物理的原理与方法，结合数理力学及铁道工程学知识，分析和解决与铁道工程有关的工程地质、工程质量、工程安全、工程病害、工程灾害可能发生的问题，进行合理评价、科学预测与预判及正确防治，保证铁道工程的可行性、安全可靠性、经济合理性。
铁路建设是一个认识地球环境，改造地球环境、再平衡地球环境的过程。当今铁路建设进程日益加快、工程规模日益加大，遇到的地质问题之复杂，史无前例，给了铁路工程地球物理技术一个广阔而快速发展的空间。
铁路工程物探是铁路建设中的一个新专业，从无到有、从小到大、逐步发展，已在铁路勘察、铁路施工、铁路运营三个阶段中，成为不可缺少的重要环节。从技术队伍发展、方法技术、应用领域、业务建设及铁路工程物探的闪光点五个方面进行回顾，依稀看到了国民经济大动脉的跳动步伐。
一、技术队伍发展
1953年在兰（州）新（疆）铁路建设中，前苏联专家萨瓦连斯基提出在长大线路地质勘察中要使用先进的快速的高效技术方法。经筹备，1954年在兰新线勘测中开展了电法勘探，铁一院是中国铁路工程物探的摇篮。随之各设计院先后开始铁路工程物探。
各设计院开展物探工作年表
除上述11个单位有铁路工程物探专业外，西南交通大学、北京交通大学、铁道科学院、中铁各工程局、各铁路局和微小私企也陆续开展了工程物探。至今从事铁路工程物探的队伍约有60个，人员可达1500人。
铁路工程物探队伍发展，随着国家形势和建设规模大致可分为五个阶段：
1954年至1958年起步阶段：既有铁路整治改造和新线铁路大规模兴建，各院物探组相应成立，至1958年大多数院发展至10个物探外业组，每院从事物探人员达100人左右，其中技术人员占25%，技术工人占75%。
1959年至1965年曲折发展阶段：国家经历了暂时困难，铁路工程建设规模受到影响。
1966年 至1976年十年动乱阶段：大多数院物探减员，队伍解散，只在院内保留少数人员，大部分到基层。工人阶级领导一切，物探队掺沙子，工人成为各队负责人。
1977年至1986年发展阶段：改革开放给铁路工程物探带来春天，打破闭关自守的束缚，走出国门，引进新设备、新技术，与国际接轨，铁路工程物探得到大发展。技术人员比例逐年提高，技术人员占80%，技术工人占20%。
1987年至2013年稳定快速发展阶段：铁路建设出现高潮，客运专线、高速铁路、西部铁路相继开工，铁路工程物探随之得到大发展，不仅铁路系统各设计院技术水平得到提高，也带动了社会工程物探的发展与进步，更有为铁路服务的物探微小私企现身。至此铁路工程物探的内涵发展为一个从事铁路工程物探的社会化专业。至今从事铁路工程物探的硕士、博士、博士后已达98人，高级技术职称人员占技术人员的60%，其中教授、教高、研究员达30人。
二、技术方法发展
铁路工程物探自1954年开展直流电法开始，经六十年发展历程，物探技术方法已较为齐全。大致为三个阶段：
1954年至1980年：仪器特点为电子管、晶体管设备，仪器手动操作，数据为人工读取、纸质记录、手动计算绘制成图。主要有直流电测深、电剖面和地震折射法。以定性解释为主，定量解释精度较低。使用的仪器主要是苏制“电位差计”、仿苏“电位差计”、自动补偿电法仪“DDC-2型”、 仿苏“56型半自动电测井仪”、 仿苏“51型地震仪”等。
1980年至2003年：铁路系统大量引进新物探技术方法与仪器设备。集成电路的发展，显著提高了物探仪器的性能。出现了浅层地震反射法、稳态+瞬态面波法、地震反射法超前地质预报技术、地质雷达法、高密度电法、大地电磁法、综合测井等大批新技术、新方法。各种方法在数据处理、反演解释上研究开始起步。
2003年至2013年：计算机内存、计算速度及成图已经能够满足工程物探各种对大规模物探数据的处理要求，二维反演处理技术进入实用阶段。
铁路工程物探技术方法开展年表
三、应用领域发展
铁路工程物探已深入至铁路建设的铁路勘察设计、施工、运营三个阶段的各个领域，涵盖了地层岩性、断裂、滑坡、岩堆、岩溶、暗河、水源、采空区、软土、膨胀土、冻土、地热、黄土陷穴、煤层瓦斯，工程质量检测、病害检测、灾害预报等多个方面。其中1954年至1980年主要是应用勘察设计阶段，1980年至2013年延伸至施工和运营两个阶段。
铁路勘察设计阶段分初测和定测两个阶段，初测主要是地质选线，查明线路通过位置遇到的各类地质灾害，达到趋利避害择善而行，定测主要是针对具体不良地质点的特定对象，为工程设计提供具体基础资料，铁路施工阶段主要是隧道施工中的超前地质预报和施工过程中基桩质量、路基密实度、隧道衬砌厚度、衬砌背后回填情况、挡墙尺寸和砼结构物强度等的质量检测，施工阶段物探的作用是为施工安全与工程质量提供评估资料；铁路运营阶段主要是既有铁路病害检测，为病害治理提供设计与施工资料，其病害主要涵盖路基病害、挡墙病害、隧道病害和自然灾害。
铁路工程物探应用领域开展年表
（勘测设计阶段）
铁路工程物探应用领域开展年表
（施工阶段）
铁路工程物探应用领域开展年表
（既有铁路检测阶段）
四、业务建设
1. 技术队伍培训
初期以短训班为主培养专业技术人员，如电探班、地震班、测井班等，请苏联专家讲课、大学老师讲课和本单位以老带新；1980年后以长期和院校培养为主，请有能力的学校代培定向生或委托举办一年以上的长期班；保证了铁路工程物探的可持续发展。
2. 铁路工程物探规程、规范编制
铁路工程物探1976年以前执行地质系统物探规范和前苏联的有关技术规定。1976年由铁道部颁布“铁路物理勘探技术规则” ，1998年铁道部将“铁路物理勘探技术规则”升格为“铁路物理勘探技术规程”，2004年铁道部将“铁路物理勘探技术规程”进行了修改，2010年铁道部将“铁路物理勘探技术规程” 升格为“铁路物理勘探技术规范”。铁路工程物探的技术标准由“规则” 升为“规程”再升为“规范”，说明铁路工程物探技术在铁路建设中的应用地位的提升。
与之配套的专项技术规程在隧道方面有“铁路隧道衬砌质量无损检测规程”，在路基方面有“Evd动态平板载荷试验规程”，桩基方面有“铁路工程基桩检测技术规程”相继由铁道部颁布；同时与之相关的规程、规范也增加了物理勘探的内容章节。
各设计院为便于规范的具体操作，均编制了“物探作业指导书”、“铁路物探细则”、“铁路物探安全手册”、“物探仪器检定作业指导书”和“标准图式图例”等；同时各设计院物探专业也纳入了“ISO9000系列的认证”。
3. 铁路工程物探科研
铁路工程物探六十年共立科研项目90项，其中省部级47项，司局级43项；90项中有66项获奖。铁路工程物探是铁路建设系统各专业中立科研项目较多的新技术，这些科研项目都代表了一个历史时期的技术水平，对铁路工程物探起到了科学发展和持续发展的作用。
4.铁路工程物探技术专利达13项,其中发明专利4项，实用新型专利9项。
5. 技术交流活动
铁路工程物探六十年内共举办国内技术交流45次，国外技术交流44次。
国内技术交流以路内物探工作会议为主线，自1978年改革开放以来，共召开15届，前11届由铁道部基建总局（后工程总公司）主持属官办性质，后4届由学会（中国铁路工程物探与工程检测科技信息网）主持，属民间团体性质。工作会议是联系铁路工程物探各单位的纽带，是各单位了解物探信息的技术交流平台起到促进物探发展的作用；国外技术交流主要包括出国考察与学习、参加国际会议、与国外公司联合完成科研项目和生产任务、援外工作等，国际交往有助于与国际接轨，引进新思路和新技术、新设备，走出国门去、引进国内来，是提高铁路工程物探的重要途径。
6.设备引进
1980年后引进日本、美国、法国、加拿大、澳大利亚、英国、瑞士、意大利、俄罗斯、拉脱维亚等国的各种直流电法仪、电磁法仪、地震仪、测井仪、放射性仪、磁力仪、重力仪等达300台套。铁路工程物探仪器设备品种齐全、数量之多，堪称工程物探界第一。
五、铁路工程物探六十年的闪光点
1. 最早开展工程物探单位：1953年经筹备和试验后，铁一院于1954年3月在兰新铁路工程勘察中正式开展铁路工程物探。
2. 最早开展水上工程物探单位：1957年10月中铁大桥院在黄河禹门口大桥开展水域电法勘探。
3. 最早开展冻土区工程物探单位：1957年6月铁三院在牙林线开展高纬度多年冻土区工程物探。1958年12月铁一院在青藏线唐古拉山和祁连山开展高原多年冻土工程物探。
4. 最早开展磁法寻找地下、水下埋藏物单位：1964年铁三院在平齐铁路彰武和柳河开展利用磁法寻找日伪时期遗留在地下和水下的钢梁、钢轨。
5. 最早提出利用“激发极化法”的“二次时差法”找水单位：1970年铁一院在西北干旱缺水地区提出“二次时差法”找水，并研制了专用仪器。
6. 最早发起岩体声波探测单位：铁科院西南所与地矿水文四大队合作开展了岩体声波探测技术，并研制了国产第一台声波仪。
7. 最早引进和开展地质雷达法单位：1983年10月率先引进美国GSSI公司SIR-8型地质雷达，铁三院用于岩溶探测、地下管线探测、地下埋藏物探测及考古探测；之后于1992年又引进了SIR-10型地质雷达，推动了地质雷达在我国工程物探界的广泛应用与发展。
8. 最早引进和开展高密度电法单位：1981年 中国铁道工程学会派遣6名物探技术人员赴日进行工程物探研修，带回了高密度电法的新概念，编写和出版了“赴日研修报告”，组织了技术培训。并于1986年与日本地质计测株式会社合作在大秦线战马王隧道和景忠山隧道开展了高密度电法工作。从此高密度电法在我国开始了研究、应用推广和发展。
9. 最早开展“浅层地震反射法技术”的单位：1984年以前，工程物探地震仅开展地震折射法，地震反射法多用于深层，浅层地震反射法虽经多次试验，并未取得成果。1984年铁道部立项研究“浅层地震反射法技术”，于1986年通过铁道部技术鉴定，并获铁道部科技进步二等奖和地矿部科技进步二等奖。从此工程物探界开展起了浅层地震反射法。
10. 最早开展弹性波探测隧道围岩完整性分类单位：1985年铁四院开展了应用弹性波速度对隧道围岩进行完整性分类概念。
11. 最早开展路基注浆效果检测单位：1996年铁四院在浙赣线彬江车站采用瑞雷面波法开展了路基注浆效果检测。
12. 最早开展大规模地下埋设物探测单位：1986年9月铁三院在天津百年老站改造中，使用综合物探方法对地下电力线、通讯线、供水管、污水管进行探测。这是铁路工程物探走向城市物探的开始，之后又在天津大港区和大连市区进行大规模探测并填图。
13. 最早引进和开展瑞雷面波单位：1987年铁四院由日本佐藤公司引进GR-810稳态瑞雷面波仪，从此地震勘探的瑞雷面波法在我国得到广泛应用。
14. 最早开展“地震反射法”进行隧道施工超前地质预报单位：1990年铁一院提出地震“负视速度”概念对隧道进行地质预报，该方法的提出在时间上早于瑞士安伯格公司。
15. 最早开展“地震极小偏移距”进行隧道施工超前地质预报单位：1990年铁科院铁建所提出在隧道施工掌子面开展“地震极小偏移距法”，后称“陆地声纳法“或”地震影像法”或“高密度地震法”。
16. 最早开展工程物探“大地电磁法”单位：1993年铁一院引进加拿大凤凰公司产V5大地电磁系统，在工程物探界开展深埋隧道勘测，之后又引进V6和 V8设备。该方法是铁路越岭选线和深埋隧道勘测的重要手段。
17. 最早开展隧道衬砌厚度及背后回填情况检测单位：1994年中铁物探中心与北方交通大学合作开展了采用地质雷达法对隧道衬砌厚度和背后回填质量的检测。
18. 最早开展路基稳定检测单位：1997年中铁总公司组织铁三院、中铁物探中心采用瑞雷面波法、地质雷达法配合动力触探、静力触探、K30、核子密度仪等方法对路基稳定性进行检测和评价。
19. 最早开展挡土墙质量无损检测单位：1999年中铁总公司组织铁三院和物探中心采用地质雷达法和声波法检测挡墙质量。
铁路工程物探已走过六十年的光辉历程，老一辈的物探工作者在艰苦环境中创立和发展了物理勘探在铁路工程中的应用，奠定了今天铁路工程物探的大好局面；中年物探工作者是今天铁路工程物探的中坚力量，正奋斗在生产与科研第一线，为铁路工程物探的发展与成长在打拼；青年物探工作者手握老一辈传来的接力棒，发扬铁路工程物探优良传统，是引领铁路工程物探走向更广阔明天的接班人。
铁路工程物探是传统的勘探地球物理的一部分，今天铁路工程物探已超出了勘探的范围，勘探仅是铁路工程物探的一个方面，施工与运营的检测更多的包括安全、质量、病害、灾害、环境等诸多方面。未来的铁路工程物探应更准确的定为铁路工程地球物理。应用地球物理的理论方法研究和解决铁路工程领域中各阶段的工程问题。
我国地广人多、幅员辽阔，铁路运输里程已发展到近十万公里，但被十三亿人员分配，人均占有量极少。铁路建设仍须大发展、快速发展、铁路建设大有可为。铁路工程物探随着铁路建设的发展，也大有可为，前景广阔。
|
网员登录区
网员介绍
最新文章
|
版权所有 © 中国地球物理学会铁道分会 冀ICP备05015092号 技术支持
地址：河北省廊坊市廊万路9号 电话:0316-5212318 0316-5212300 010-51876473 传真:0316-2112647
地址：河北省廊坊市廊万路9号 电话:0316-5212318 0316-5212300 010-51876473 传真:0316-2112647