中国地球物理学会铁道分会

中铁西北科学研究院有限公司

中铁西北院铁路工程物探发展历程

中铁西北科学研究院有限公司（简称“中铁西北院”）前身是铁道部科学研究院西北研究所，铁道部1961年3月22日和9月12日先后发布815号和2294号通知，决定将铁道部西安塌方科学技术研究所、铁道部格尔木高原科学技术研究所和铁道部第一勘测设计院科研所部分人员合并重组，于1961年9月28日合并组建工作全部完成，铁道部科学研究院西北研究所成立。2000年10月1日，作为国家第二批转制科研院所转为科技型企业，进入中国铁路工程总公司，成为该技术中心主要成员。

中铁西北院自成立以来走过的发展历程，以特殊地质路基与地质灾害防治为重点专业，以特殊、重大应用理论及灾害防治工程措施为主攻方向，集研究、勘察、设计、试验、工程检测、监测、监理、咨询、施工、环保与环评为一体、取得ISO9001质量认证的综合性高新技术企业，拥有国内先进的岩土工程试验室与低温试验室，配备有先进的专业测试仪器设备及勘测、施工等配套设备。作为辅助专业的工程物探与量测，紧密结合主专业的特点发展工程物探技术，使辅助工程物探与量测专业逐步发展迈进成为中铁西北院的七大主专业之一工程物探与检测。

一、 技术与方法的发展

中铁西北院自成立以来，从单一的滑坡地区及冻土地区的简单电法勘探技术方法试验研究，发展到现在的地震技术方法、放射性技术方法、电磁技术方法、声发射技术方法和地温测量技术方法等综合工程物探技术应用研究，从数量和质量方面都有一个较大的飞跃与跨越。

在滑坡勘察方面，形成独特的工程物探理论和技术。例如: 电法勘探技术定性的确定滑坡趋势性滑动面理论,滑动带的过渡潮湿带识别和解释；充电等电位法确定滑坡地下水流速流向，测地温和氡气探测方法调查滑坡地下水分布；声发射技术在岩石质滑坡中，从蠕动阶段经挤压阶段，即滑坡发展初期采用声发射的事件，事件长作为早期预报参数进行预报；采用综合物探技术（例如电法勘测技术、地质雷达技术）方法确定滑坡区小区域地质构造。通过各个领域上百个滑坡中的工程实践推动了滑坡勘察技术的发展。滑坡工程物探技术从铁路领域的应用研究，逐步发展和推广到公路领域、矿山领域和文物保护等多领域的应用研究中。随着高速公路和场地与矿山发展，开展了高边坡和高填方工程物探技术应用研究。

在青藏高原多年冻土地区，形成了多种工程物探技术方法的综合研究和利用。使用电法勘探技术的电测深法和剖面法、浅层地震折射法、地质雷达技术方法探测多年冻土上限；确定多年冻土和融化层的分布以及在多年冻土边缘地区的岛状冻土分布状态。根据探测确定的青藏高原铁路路基人为上限变化、路基密实程度和路基状态，定性、半定量和定量的评价多年冻土地区路基的稳定性和可靠度。

综合物探技术方法在既有铁路线路基现状和路基稳定性评价研究中发挥了更大作用。使用电法勘探技术的电测深法和剖面法、浅层地震折射法和瑞雷波法、地质雷达技术方法探查铁路路基道碴陷槽、路基土洞和人防空洞、路基沉降变形以及路基和桥基下的溶洞、溶沟溶槽的发育程度。依据探查的路基密实程度、含水状态和沉降变形特征，评价路基的稳定性。

随着科学技术的发展，从建所初期的简单量测试验研究，发展到现在规模的工程检测应用研究。在国家青藏铁路、郑西客专、兰渝铁路、武汉至广州铁路、上海至昆明客专、新建兰新铁路二线等重大、重点基础建设工程中提供了工程检测技术服务。使用瑞雷波法检测研究路基密实度；地质雷达技术方法的隧道短距离超前预报和隧道初期衬砌、二次衬砌质量检测；TSP-203和TGP反射波技术方法的隧道长距离超前预报。桩基检测中利用大应变、小应变检测方法和声波透视法进行桩基承载力、桩身完整性和桩身缺陷方面的检测和判定。既有铁路桥梁的检测与稳定性评价，在建铁路桥梁的监控量测应用研究。

二、组织机构变革和技术装备的发展

自1961年西北所建立时就成立了电探组，开始进行人员、资料和设备的准备工作，使用苏制电位差计进行科研生产。1964年筹备工程物探试验室的土建和设备购置等工作。1971年成立了物探和量测组，根据科研生产的需要，1973年归综合研究室，设置物探组、激光应用研究组和测温研究组。随着科研领域的不断拓展和物探及量测技术的发展，1982年成立了物探及量测技术研究室。1987年，为增强西北所重点专业优势的发展，物探及量测技术研究室划归“滑坡防治发展技术中心”，量测技术归属滑坡研究系统，物探归属综合勘测队。随着改革开放的不断深入，深化科技体制改革，转变观念与机制，调整结构初步建立新型科技体制，1988年以来，物探归属为不断更名的“西北土木工程勘测设计所”、“兰州中铁勘测设计院”和“中铁西北科学研究院有限公司勘测设计分公司”，主要进行生产性的工作，同时兼顾少量的研究工作。2005年工程检测试验中心成立工程检测部，应用物探技术方法和设备在工程中进行质量检测。目前，中铁西北院大多科研生产实体都在应用工程物探技术进行科研和生产工作，应用相应的物探技术方法和设备在工程中进行质量检测。

工程物探技术的发展离不开技术装备的发展和更新。中铁西北院从开始的苏制电位差计和水槽、砂槽试验室以及二十世纪七十年代的电弧打点式轻便浅层地震仪起步。到二十世纪八十年代有国产电探系列设备多套，引进美国二十四道地震仪和日本3000系列综合测井仪各一台；进行量测的量测设备TG-1型激光全息仪，自己研制的DS-3型晶体管湿度计和SJ一Ⅰ型6道声发射监测仪，引进和改制的KHB一Ⅱ型滑坡综合监测报警仪。二十世纪九十年代引进野外试验车上和滑坡试验室有地质雷达两台，大应变仪器设备一台，小应变仪器一台和多种现场测试设备。目前，我院拥有国内外地质雷达六台，高密度电法仪三台，TSP-203和TGP反射波法超前地质预报仪器设备两台,大应变仪器设备一台，小应变仪器七台，超声波透射仪器八台以及多种现场测试量测设备多套。为了市场工程的需要，结合我院的专业业务，自己研制了锚索和锚杆质量检测仪。根据科研和生产的发展需要，仪器设备在不断的引进和更新，同时，开展研制适合专业发展市场需求的仪器设备。

从人员和设备比较匮乏的物探组，发展到今天大多科研生产实体几十号人从事工程物探和工程检测工作的队伍。随着物探技术的发展和仪器设备不断的引进和更新，西北院也培养和造就了一大批老中青科研生产技术人员，为西北院的物探与工程检测技术发展做出了较大贡献，同时，也为了铁路工程物探技术发展添砖加瓦增加了不少色彩。

三、科学研究成就与应用领域的拓展

西北院建所初期主要进行“滑坡地区电法勘探研究”和“冻土地区电法勘探研究”，以现场生产性的试验工作为主，方法与设备比较单一，始终围绕着西北院主要专业的研究内容开展工程物探工作。

随着科学技术和电子计算机技术的不断发展，工程物探技术和设备也有长足的发展和更大的推进，西北院逐步开展了电法勘探技术研究、地震勘探技术研究、综合测井技术研究、放射性勘探技术和电磁技术方法的研究。在青藏高原多年冻土地区开展了多年冻土融化深度的浅层地震折射法探测研究，多年冻土地区测含水量晶体管湿度计的研制，这些研究在当时具有一定的先进性和相当的实用价值，并获得相应的奖励。研制的激光全息位移测定仪在岩土工程中的应用，在哪个年代是岩土工程中一项新的测试技术，具有国内先进水平。

在滑坡空间形态确定、动态监测及锚索抗滑桩技术研究中，利用岩石破坏过程中发射出的声发射信号特性，声发射参数（即事件，事件长，能率，振铃）判断其破坏阶段，结合滑坡动态综合监测预报系统的多参数变化，进而通过多点观测以判断滑坡的稳定性；根据滑坡、滑床体各物性差异变化，利用工程物探趋势性滑动面、滑动带的过渡潮湿带等特征，结合地质力学调查与分析结果，进行场地滑坡空间预测。由于滑坡专家徐邦栋老先生和老一代滑坡研究者，在滑坡勘察方面使用工程物探技术不苛求的要求定量精细化，而是要求工程物探技术在定性和半定量方面要适宜化，同时在结合钻探与地质力学调查与分析结果进行工程物探资料的再定量解释，因此，西北院形成了独特的滑坡物探理论和技术。成果获铁道部科技进步二等奖。该项研究具有较高的理论水平和实用价值，对进一步滑坡科学研究技术的发展具有重要意义。

自从建所以来，西北院在滑坡、多年冻土、铁路路基病害和特殊路基处理方面，共提出包含工程物探与量测技术的科研成果部院级奖七项，在科研和生产服务中做出了一定的成绩。

随着改革开放、深化科技体制改革的不断深入，西北院的工程物探与工程检测技术在科研和生产服务中也有了较大的变化。从以科研试验性方面的生产，随改革的春风逐步向市场服务性生产方面转变，应用领域不断扩大，在铁路建设、公路建设、文物边坡保护、水利水电建设等方面都开展了工程物探与工程检测技术的生产服务，留有西北院的身影和踪迹。

自从建所以来的工程物探经验也说明，由于人力、物力和设备条件的限制，西北院的工程物探、量测与工程检测技术专业只是利用既有的设备条件为主，开展应用方法及分析方法的研究。今后，应针对生产性的工作疑难问题，开展相应的科研课题攻关，研制和设计必要的设备仪器，才能更好的发挥工程物探与工程检测技术专业作用。