铁道第三勘察设计院集团有限公司
铁三院铁路工程物探发展历程
物探部分
一、 引言
铁三院工程地球物理勘探（简称“工程物探”）工作起始于1955年12月，当时的物探方法直流电法，使用的仪器设备是仿前苏联的ЭП‐1型电位差计。物探工作的主要任务是供水水文地质和简单的工程地质土石界线划分；其后扩展了地震、大地电磁、激电、其它电磁法（地质雷达、瞬变电磁等）、管线探测等方面。
到90年代，数字化、图形图像化等技术的引进，使得电法勘探技术有了飞跃的发展，逐步形成了集采集、处理解译、成果提交一体化工作模式。
进入21世纪，随着电子技术和计算技术的飞速发展与空前进步，工程物探技术发生了质的变化，实现了数字采集、数字处理、数字解译、数字成图、数字成像、数字报告。从而，物探勘察技术从原始数据的有效性、工作环境的适应性、解决地质问题的可靠性等多方面均有了大幅度的提高。
回顾建国60年，铁三院物探的开创与发展也与三院的命运息息相关，经历了艰苦创业带来的兴旺发达，也承受了困难与挫折，但无论什么形势，物探工作者们的责任心和坚忍不拔的敬业精神，在学习实践过程中持续前行。在基础理论、方法技术，应用范围、应用水平和应用效果等方面都取得了巨大的进展，物探专业地位逐步转变成主要的、不可缺少的、不可替代的实用技术。
新方法发展概况
仪器研制概况
主要业务建设
二、 创业与发展
1. 队伍组建（1954-1961）
(1)人员：1954年，铁道建设中为解决建设队伍生活用水、车站用水、提高土石分界精度等，需要有一种新的勘探方法，根据苏联专家（萨瓦连斯基、扎瓦里申、鲁金娜）的建议，决定在铁路建设中应用地球物理勘探技术。铁三院（原铁道部设计局华北分局）抽调4名地质人员和钻机工长（王礼民、索千槐、毕家祥等）在西北设计分局学习电探技术，在此基础上组建了4个电探组（第一任组长索千槐等）。
1956年、1957年、1958年、1961年分别在北京、铁一院、铁四院、铁三院举办了培训班（电探训练班、浅层地震折射波法学习班、物探工培训班等），主讲老师分别为苏联专家扎瓦里申、索千槐、江路等，主要内容为电法勘探和电测井课程，学习达赫诺夫的电法勘探技术，调配具无线电报等电子方面专长与又有一定知识的人参加。铁三院约90人次技术人员和工人参加了培训，使物探人员较熟练地掌握了电测深、电剖面等电法、部分地震的工作方法，培养了第一批电法技术骨干。期间铁三院物探技术人员仿制出苏ЭП‐1型电位计，并投入使用。随后大跃进时期铁三院在30多个勘测队各设立1个电探组，开展物探工作。
(2)自主研发设备：铁三院白手起家开始研制电法自动补偿仪，于1961年研制成功，在辽宁本溪湖举行试验，共生产了8台，该仪器一直使用到1967年。期间配合上海地质仪器厂研发了电法自动补偿仪，工厂化生产后，中国物探有了自己的电法仪器。
另外还研制出了冻土测温仪，并用于东北地区冻土观测。
(3)实战练兵：1957年，铁三院采用电探技术在牙林线金林寻找多年冻土地区断裂构造地下裂隙水，首次将电探技术应用于探测地下水，继而在长白山玄武岩地区用电探方法找到了地下水。后又在陇海线三门峡段利用电探方法寻找古墓，采用偶极剖面法查出了14个墓穴，迈出了电探方法解决工程物探问题的第一步。
当时的物探工作以定性为主，定量工工作主要使用电测深法。由于所使用的仪器设备简陋，测量精度较低，工作效率不高，勘探工作主要是靠钻探，真正的物探工作进展不大。
(4)发展成熟（1962-1977）
① 20世纪60年代国家三年困难时期，随着国民经济调整，铁路工程建设大量“下马”，物探专业队伍相应进行了精简。为了适应建设的需要，铁三院物探在组织形式上把分散的电探组组成专业的物探大组；陈维强任大组长，下设仪修组及五个电探小组。工作方法上除了传统的直流电法以外，也相应的增加了磁法、地震勘探和测井等方法.
②认识到铁路物探所解决的问题有别于找矿找油深层物探，是浅层精细物探。
野外生产实测的大量电测深曲线说明，曲线不仅是A、Q、K、H四种类型或其组合，出现了量板法不能涵盖的形态，称之为假类型曲线，即标准类型之外的曲线。对这类曲线，三院先后在总结大量实测曲线的基础上，归纳出了“形变法”、“切线法”、“拐点法”、“直观法”等多种实用有效的解释方法，提高了电测深曲线解释精度。
1962-1977年采用电测深、电剖面、测井技术在嫩林线、长白线、京原线、皖赣线、山西北同蒲、北京721线、东北沈阳枢纽、山东济南枢纽等物探工作，物探主要任务为找水和简单的工程地质中的土石界线划分。
1968-1971年，物探人员参加援建坦赞铁路的建设，主要技术人员为丁景臣、李志顺、吕世平，任务为找水物探和简单的工程地质中的土石界线。
1964年在平齐线彰武及东北柳河等地，首次利用磁法寻找地下遗留的钢梁、钢轨。
1973年在京通线扎兰营子隧道工程勘探中，首次采用地震折射波法开展物探工作，准确地确定了隧道通过地段的覆盖层厚度。地震仪使用的是重庆地质仪器厂生产的电子管光点式地震仪，仪器信号靠照相纸感光记录，地震数据记录要经过洗印、定影，工作十分复杂，设备也相当庞大。由于仪器设备的限制，地震方法工作只能开展简单的折射法。
三、发展壮大（1978-1982）
1978年在铁道部基建总局组织策划下，在铁四院株洲物探队召开了全路物探工作会议，部基建总局吴明工程师，铁一、二、三、四院、大桥局、隧道局、建厂局、铁建所、铁科院西南所、西北所、西南交大等单位参加了会议。会上各单位汇报了各自物探工作现状；交流了物探工作经验，各自使用的物探方法；探讨了存在的问题和解决问题的办法。
铁三院在兖石线沂沭河特大桥的地质选线中，采用地震、电法、磁法等综合物探方法，配合地质调绘、钻探查明了复杂的沂沭断裂带在桥址处的确切位置，在复杂密集的断裂构造间隙中选出桥位，该项目1987年获国家级优秀工程勘察金质奖。从此也拉开了综合物探的序幕，物探的作用开始显现。
为了更好地提高物探技术水平，1979年，中国铁道学会与日本应用地质调查所、日本物理探矿株式会社、地质计测株式会社等日本公司进行了有关双方开展技术合作及技术交流会谈，1981.05-1981.11铁道部原基建总局组织赴日本物探研修组，到日本地质计测株式会社、日本地质调查研究所、日本物理探矿株式会社研修工程物探，了解日本和国外的工程物探状况。研修人员直接参加到公司的生产工作之中，边干边学，工作涉及到桥梁、隧道、核电站以及深断裂构造的物探工作，涉及的方法有地震勘探、高密度电法、综合测井、声波测试、横波测井、常时微动观测、岩土力学实验等多种物探测试方法。并于1982.03-04在成都铁二院集中编写了《物探专业赴日研修技术总结》，系统地介绍了日本物探仪器的发展情况、地震折射波勘探“表层除去法”解释方法和“哈莱斯”解释法、电法勘探以及横波测井、常时微动、岩土力学实验的基本理论、工作方法和部分工作实例。该总结于1982年打印后在铁道部内分发，也流传到其他部门，后被地矿部有些单位作为教材印刷发行。
通过这次中日双方的物探技术交流，大大推动了路内乃至国内的工程物探技术发展。带回了物探与地质紧密结合的新思路，学到了山区物探技术，如地震折射表层剥去法、高密度电法等当时国内没有应用过的新技术。并指导路内于1982年有针对性地系统地引进了一批物探仪器。物探的进步也推动了工程地质的发展，例如采用地震波速度作为隧道围岩分类的依据。
一系列对外交流活动，促进了国内工程物探的发展：
(1) 1982年，中国铁道学会邀请了日本地质计测等公司的社长来华商谈技术合作,1985年邀请日本地质计测株式会社社长三泽政次郎先生来我院进行技术交流，并赴大秦线花果山隧道进行踏勘，商讨了进行山区隧道物探技术合作事宜；在中央人才办、铁道部的大力支持下，1986年铁三院与日本地质计测株式会社在山区隧道（大秦线景中山隧道和战马王隧道）领域进行物探技术合作。日本方面派坚间强和伊藤先生，中方由铁三院主持，各院派员参加。本次技术合作，解决了铁路工程物探争执多年“物探不能上山”的老问题，我国工程物探从此迈出了物探上山的第一步。
(2) 1987年铁四院与日方在京广线南岭隧道进行岩溶物探技术合作。
(3) 1988年铁道部原基建总局再次组织赴日本研修稳态瑞雷面波技术和地质雷达技术。
(4) 1989年日本地质计测株式会社与铁三院在唐山古冶，进行了采空区地震层析成像技术合作。
(5) 1980年10月，第二届全路物探工作会议在天津召开，会议由铁三院承办，部基建总局吴明工程师，铁一、二、三、四院、大桥局、隧道局、建厂局等单位40余人参加了会议。同时，对铁三院研究的“激发极化仪的研究与激发极化法寻找地下水的试验”进行了鉴定。
期间，1981年5月，引进了甚低频方法，完成兖石线泗水站找水任务。采用电测深和激发极化法完成了北同蒲等线找水。
四、提高与扩展 （1982-2002）
改革开放后，铁路工程物探创新腾飞，中国铁路工程总公司（原铁道部基建总局）代表铁道部在这一时期重点抓了人才队伍建设培养、技术和设备引进，并制定技术政策，强力推行综合勘探体制，为铁路物探与世界接轨铺平了道路。
1． 人才队伍培养建设
为快速充实专业技术力量，主要从以下途径进行：
（1）从路外调入一批有经验的中青年技术骨干；
（2）对在职技术人员采用送到大学学习和举办短训提高班；
（3）铁道部在西南交通大学的1978和1984增设了两届物探专业，其中部分分配到铁三院；
（4）地质高等院校委培（河北地质学院）或引进；
（5）派技术骨干出国学习和考察。
物探专业队伍的成长，使铁路工程物探具备了快速发展的基础条件。
2． 设备引进与消化
铁道部利用世界银行及日本政府的贷款，先后引进一批美国、日本、法国等国生产等最先进的物探仪器设备及先进的解释技术。
（1）1982年引进ES-2415F、ES-1210型地震仪、OYO-3000系列综合测井仪、OYO-5217A声波仪、OYO-1200型地震仪、梅洛斯频率测深仪、BISON跨孔剪切波测试系统、BISON-8012地震仪、SIR-8型地质雷达。
（2）1992年引进美国产ES-2401数字地震仪、英国RD600CM管线探测仪。
（3）1994年引进美国产R24地震仪。
（4）2004年引进美国SIR-20地质雷达、多功能电磁仪GDP-32。
（5）期间也自行采购了EH4连续导电率成像系统（美国）、地震仪、电磁波孔透仪、地下管线探测仪（美国、日本）、电法仪、大地电磁仪GDP-32发射系统（美国）、测井仪、智能钻孔电视成像仪等一批物探新设备。
新一代仪器的特点首先是大量采用了计算机技术，仪器实现了数字化；将采集到的模拟信号变成了数字信号，便于数据的存储及进行资料的后期处理；使无法用手工处理的庞大数据进行计算机处理，并且能自动分析和成图，极大提高了工作效率及准确度。第二个特点是仪器基本上实现了小型化、轻便化和多功能化，提高了工作效率，简化了操作程序，减轻了野外数据采集人员的劳动强度。第三个特点是专业化的程度提高，除了传统的地面物探工作外，又开发出井下及水上的各种专用物探仪，大大拓宽了物探工作范围和应用领域。
3． 技术研发和拓展
进入20世纪80年代以来，由于科学技术的进步，特别是电子技术和计算机技术的发展和应用给勘探工作带来革命性的变化。大大拓宽了物探工作范围和应用领域。
（1）电磁波系列仪器最早引进的是法国梅洛斯频率测深仪。由于梅洛斯仪器的引进，标志铁路工程物探由过去单纯的直流电法过渡到交流电法的领域，使得勘探的深度及定量化的程度大大的增加。引进的频率测深仪基于在西北地区找热水效果比较好，当时引进了4台，其中两台带计算装置、两台（因资金原因）不带，配给三院的带有计算装置。此种仪器法国也是刚研发成功，在20世纪80年代，乃至90年代初期曾是一种应用极广的方法，生产中解决了大量的山区物探和城市物探的特殊问题。如：北京永定河大桥断层探察、金窑线韩家屯特大桥岩溶探察、山东地方车站、泅水车站水源探测、江苏东海县地热勘察、大秦线下庄大桥断层及岩溶探察和白薯窖探察、南昆线铝厂隧道和阳宗海2号桥岩溶探察等项目中均取得较好效果。两年后由于仪器出现故障，此项技术方法在三院处于停滞状态。采频率测深法作为电磁法与原传统的直流电法相比较具有对地形要求不严格、抗城市游散电流干扰强等特点。但梅洛斯仪器，频点较稀，其精度略低，传播机理及应用条件等方面的研究尚有很多的不足之处和缺陷，没有成熟的解释量版，不能定量需配合其它方法，发射功率较低，使勘探深度受到限制。在频率测深的应用基础上，向深层发展，为引进大地电磁测深(V5、GDP32)做了铺垫。目前，大地电磁法在物理勘探中应用较为广泛。
典型实例：1996年在朔黄线寺铺尖隧道勘察中，与地矿部物化探研究所合作，采用人工源大地电磁法，辅以岩性探测法、测汞法综合技术，确定断裂带和不同岩性接触带的位置，物探结果与地质调绘吻合，体现了其他方法无法替代的优点。 “朔黄铁路寺铺尖隧道工程地质勘察” 获2002年铁道部优秀工程勘察三等奖。2004年引进了小功率3千瓦的多功能电磁仪GDP-32，由于缺乏经验，引进发射机功率小，无法克服近场效应。
（2）数字地震仪及地震数据处理工作站的引进，为铁路系统开展浅层地震反射方法提供必要的物质条件。通过各设计院联合攻关，浅层地震反射工作在铁路系统取得进展，使铁路物探技术应用在当时的国内工程物探界处于领先地位。浅层地震反射技术成果资料更加形象和直观，使得物探工作整体水平上有了很大的提高。典型工点：山西风陵渡黄河公路特大桥中采用浅层地震反射法也从地震反射图像中清晰看出断裂构造形态和层位。
（3）在磁法仪器方面，先后从加拿大引进先达利公司生产核子旋进式磁力仪，取代传统的悬丝式和刃口式机械磁力仪。在勘测中无论是观测精度还是在工作效率上都有极大的提高。
（4）新的方法技术涌现，
①地质雷达技术：20世纪80年代中期（1982），铁路系统率先在国内引进了美国GSSI公司生产的SIR-8型自发自收式地质雷达，并配给铁三院。该仪器在大秦线、丰准线、天津站改扩建工程等项目中探测岩溶、人工洞穴、地下管线及地下埋设物等发挥了良好的探测效果。GSSI公司雷达系统还用来解决工程质量的检测问题。如检测隧道衬砌、检测挡墙、既有线路基等都成为常规的方法。典型工点内昆线水昭段全部隧道、南昆线百色段的34座隧道、渝怀线隧道、乌鞘岭隧道等，地质雷达检测衬砌厚度，超声波检测混凝土强度，用数码摄像检测表面病害。改变了传统打孔、开槽等效率低、代表性差、破坏整体结构的验证方法，使检测快速、简便、有效、直观、量化、无损，可用于竣工验收、施工中控、既有线隧道病害检测。有效地保证隐蔽工程质量，效果显著。
②瑞雷面波技术：20世纪80年代从日本突起的瑞霤雷面波勘探技术。由于该技术勘探占用场地小、使用方便、定量化的程度较高，一时形成“稳态瑞雷面波热”。在衡广复线建设中，因南岭隧道穿越岩溶地区，隧道底部分布很多溶洞急待查清，利用日元贷款引进当时号称最先选进的佐腾式全自地下勘探机GR-810。自从瑞雷面波技术传入中国以后，经过中国技术人员研究和大量的科学实验，20世纪90代在瑞雷面波技术方面取得突破性的进展，以瞬态瑞雷面波技术取代了日本的稳态瑞雷面技术，在软、硬件方面超过了日本的GR-810。由中国铁路工程总公司组织将瑞雷面波技术用于铁路路基稳定性检测，在京广、京沪、京九、京秦四大干线的实验路基段上取得成功，技术水平在全国工程物探界处于领先水平。有利促进了国内瞬态瑞雷波技术在仪器、软件上的进步。
③纵波勘探作为传统的地震勘探方法广泛应用于地下构造探测研究中，主要用来探测覆盖层与基岩界面以及覆盖层内部反射界面。横波特别是水平向剪切波更有效地应用于探测第四系浅部地质及其构造。
横波速度通常是纵波1/5至1/10，采用“最佳窗口”技术更易获得较清晰的有效波信号，可追踪地层岩性横向变化；对常被纵波探测忽略的近地表垂直地层往往能够得到更详细的分层，易于准确判定活动构造上断点位置。在借鉴国内外经验，为了尝试城市第四系分层、断层活动性等信息，开始尝试试验横波反射。1988年，在京九线衡商段初测中，首次在跨石德线特大桥、釜阳新河特大桥勘探中开展了横波反射波法试验。获取经验后主要在城市中进行勘察。典型工点：1989年在北京地铁西单站、北京西站东西地下直径线等工程中采用横波反射波法。上海地铁进行了横波反射。
④地震高密度（地震映像法、极小偏移距法）
自从20世纪60年代初我国在工工程地质勘察中开始应用地震勘探法以来，其主要是停留在折射波、反射波的水平上。随着经济建设的发展铁路通过的地形地质情况更加复杂化，恶劣地形、村镇、电磁干扰等干扰因素地区有待于用高精度、高分辨率的震探，高密度地震最早用在水域地层划分探测（浅层剖面仪）中，成果剖面清晰、直观反映了水底地层起伏形态，并且成本低、效率高。激发点与接收点距离较近。没有在陆地发展的原因是仅能得到波形，还没有认识到利用地震属性进行工程地质勘察，随着认识不断深入发现地震属性也能定性解决一定工程地质，最主要能克服地形、村镇、电磁干扰等影响，并基于反射波法中最佳偏移距技术，不进行校正处理。使反射波的动力学特征全部保留，成果直观，地震记录上反射波的动力学特征主要为地下地质体的反映，可直接对资料进行解译，并逐渐发展成熟。在恶劣山区朔黄线采空区采用高密度地震取得了良好效果，经钻探验证，准确率高。2006年太中银线在十分恶劣的条件下（柳林城区、电磁干扰、禁止炸药、常规物探方法无法开展等不利因素），对高密度地震采用的仪器设备、数据野外采集、数据处理等都进行了详细的研究，并总结出了规范的的实施细则，较准确地查清了柳林北采空区的范围和延展，线路改线。高密度地震成为成熟的方法。
⑤检测技术
a.桩基无损检测，方法有高低应变动力检测法等。主要是检测桩身结构的完整性、混凝土质量和缺陷。
典型实例：2000-2001完成秦沈客运专线全线隐蔽工程检测，开启了新线全面检测的先河，有效地保证隐蔽工程质量，效果显著。另1995年同年铁三院在天津市彩虹桥进行基桩静载荷试验，最大荷载1500t，为当时天津市最大吨位的静荷载试验。
b.隧道混凝土衬砌无损检测：主要采用地质雷达检测衬砌厚度，用超声检测混凝土强度，用数码摄像检测表面病害等。该方法改变了传统打孔、开槽等效率低、代表性差、破坏整体结构的验证方法，使检测快速、简便、有效、直观、量化、无损，可用于竣工验收、施工中控、既有线病害检测。典型实例：2001年中国铁路工程总公司组织铁三院参加，对内昆线水昭段的全部隧道、南昆线百色段的34座隧道进行衬砌质量的无损检测。2001-2006渝怀铁路完成近60km隧道的质量检测。
c.路基无损检测：采用瞬态瑞雷面波法、高密度电法、地质雷达法等与轻型动力触探、EVD、核子密度仪、地基系数K30等建立相关关系，对路基承载力做出评价。方法无损、快速、简便、准确、直观。典型实例：1993年部运输局提出在京广、京九、京沪、京秦四大大干线进行路基稳定性检测的试验，效果良好，在全路推广应用（三院承担京广、京秦及全部块体振动测试）。
典型工点： 2002-2005在渝怀铁路路基检测中，部分填料为碎石土，而其检测标准都建立在细粒土上，检测方法与评价标准的缺失，吸收国内相关科研单位的科研成果并通过现场试验，建立了与标准试验的相关关系，制定了检测技术标准，弥补了路基检测方法不能全部覆盖，使渝怀铁路质量得到有效控制，检测线路长度115Km，共检测出45处缺陷，不合格路基都重新处理，现渝怀线（2006）已通车运营多年，路基良好。2003年胶济线路基检测项目，查明了软弱路基段落，提供了详实基础资料。我院路堤检测水平跃居国内领先水平。
d.支挡建筑物无损检测：在铁路率先进行支挡建筑物的单位，采用建立波速与构造挡墙的材料强度的相关关系并综合墙体波速的变化、地震属性，地质雷达检测墙厚相结合，从而可判定墙体的强度及缺陷情况。典型工点：2000年中国铁路工程总公司组织铁三院参加，南昆线百色段、兴义段的全部挡土墙无损检测。
e.动态变形模量EVd能够反映列车在高速运行时产生的动应力对路基的真实作用状况，是高速铁路路基填筑压实控制的主要指标。中国自秦沈客运专线路基检测中引入了动态变形模量EVd，经过五年的研究和应用，将动态变形模量EVd的检测方法纳入了2004年4月1日起开始实施的《铁路工程土工试验规程》（TB l0102-2004）。至此，动态变形模量EVd标准在中国铁路工程中的应用正式拉开了帷幕，它标志着中国路基压实质量标准和检测技术正在与国际领先水平接軌。在路基检测中，三院物探在2006年京九铁路电气化改造工程基床评价、2008集通铁路提速段既有工程基床评价、2010年乌兰浩特至白城和长春至白城铁路扩能改造工程基床评价采用了EVD，其测试结果受基床表面碎石、路肩硬化、降雨等因素影响，数据较离散。与地质雷达、瞬态瑞雷波等一致性差，可作为参考成果使用。
⑥地下管线探测
为了避免钻探破坏地下管线和确定地下管线的位置为设计和钻探服务，在1986年天津百年老站改造时首开大面积地下管线的探测。采用电缆探测仪、磁力仪、地质雷达、探雷器等设备。其后在上海地铁1号线（1989）、天津新港港区（1987）在国内率先开展了地下管线探测。其后引进了美国的METROTECK810管线仪、英国雷达系列管线仪。1997年上海市延安路高架工程地下管线国内率先采用当时国内先进的AUTOCAD彩色成图，首开地下管线成果图先河。1998-1999年深圳地铁1号线首开地下管线彩色电子成果图，完成管线探测总长425km，绘制彩色地下管线图200幅，横断面39幅。
2000年大连市部分地区地下管线普查和管线数据库的建立工作，实现了管线探测、测量、成图、建库等一体化。结合城市管线普查、市政建设和铁路管线勘测需求，自主研发管线成图系统，该软件具备多种统计查错、逻辑关系查错、图库互动等功能。实现成果图、表自动输出。
⑦隧道超前地质预报
该项目20世纪80年代立部科研项目，物探主要采用负视速度度法，辅助采用地质雷达法，负视速度法由于不占用施工掌子面，工作方便，已成了超前预报的常规方法。1996-1999年物探参加朔黄线长梁山隧道地质超前预报，开启了三院超前预报的先河。参加的《长大隧道施工超前地质信息预报研究》2001年获天津市科学技术进步二等奖。之后三院仅作了几个零星工点，没有引进设备如国内使用较多的TSP系列隧道超前地质预报仪。自铁道部《关于进一步明确软弱围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关技术规定的通知》（铁建设〔2010〕120号）之后，2011年三院承担了长昆线、张唐线等高风险隧道的隧道超前预报，现场测试工作全部委外，物探只负责审核。
⑧综合物探技术
勘察中的物探方法多种多样，各具特点，但任何一种方法都存在其条件性和局限性，不能解决全部问题，解释精度也有一定制约，不能一味地迷信某一种方法，发展多种方法的综合物探是非常必要的，也是大势所趋。综合物探是在彻实了解各单一方法的基础、原理、实质和特点之后，对单一方法优化组合，针对实际地质情况，选择最能解决问题的方法，发挥各自优势，尊重各种方法明显的异常，取长补短，实验对比，才能提高勘察是高勘察质量，达到解决地质问题的目的。
典型实例：蓝新线地质加深子阶段的物探工作。在充分收集、利用区域地质、物探资料的基础上，针对不同物性条件采用电测深法、地震折射法、地震浅层反射法、磁法、高分辨率电测深发、高密度地震法、音频大地电磁法8种物探技术，6种组合模式开展综合物探，完成了295公里物探测线，查明了对线路方案有控制作用的主要断裂的分布、活动性特征，新发现“莒县新断陷”，为地质人员划分“构造稳定性分区”提供了可靠依据，确保了胶新铁路通过沂沭断裂带技术上可行，经施工运营验证，地质加深阶段提出的结论和线路方案是正确的。《新建胶州至新沂铁路跨沂沭断裂带地质选线勘察》2006年度 国家勘察金质奖。
五、辉煌和拓展（2003-2011）
1. 紧紧抓住铁路建设的黄金机遇期，物探专业实现跨越式发展
2003年以来，中国铁路紧紧抓住铁路建设的黄金机遇期，京津、石太等12条客运专线相继开工建设。随着高标准复杂山区铁路的建设，铁路建设标准采用大半径，减少高填深挖、避免斜坡展线，长大深埋隧道复杂地形、地质条件下经常遭遇断层破碎带、高压富水溶腔、高地温、有害气体等，特别是采空、岩溶、滑坡、断裂等工程地质问题，必须采取工程措施予以解决。这就给铁路工程地质勘察技术带来了挑战与机遇，对工程地质勘察的“深广度”提出了更高的要求。针对复杂的地质条件和铁路工程不同勘察阶段的地质勘察的目，根据各种勘察方法的适宜性和使用原则，地质勘察采用航测、遥感、物探、钻探、原位测试和试验监测等综合勘探方法，因为地质勘察调绘、航测、遥感等得到多数为简单的地面观察及一些推测的地质信息，缺少更多的勘探资料作为依据，而工程物探具有勘探深度大、范围广、剖面勘探、地质信息大且丰富、图像直观、分辨率较强、精度较高、易于解译、探测速度及质量较高、费用较低等优势，在铁路地质选线、岩溶、滑坡、采空区、复杂深埋隧道的工程地质勘察中，发挥了重要作用。
2003年三院物探人员、技术实力还不能满足铁路建设黄金机遇期的勘察需要，在三院领导的大力支持和帮助下，物探专业开始立足于高的技术层面上，邀请国内技术领先的科研院所合作，博采众长，实心实意学习不同行业、不同方法的技术专长，缜密总结在铁路工程物探技术中的优势和不足，针对铁路工程可能存在的工程隐患，使之适应铁路工程的特点，形成了铁路工程物探采集、处理、解译技术；对于铁路工程勘察急需的技术，立足自身进行研发，如地震CT和管波综合技术研发取得突破，同时非常重视新技术的追踪和应用，三院物探在微动技术、新型地震仪的试验研究等都取得了较好的效果。
2. 依托部级工程实验室建设，对引进仪器开展消化吸收再创新
物探专业依托三院实验室建设，先后引进了两批次6种不同功能的先进的设备9台套，对每一种引进的仪器成立相应的团队进行消化吸收，规范操作作业书，短时间掌握并投入生产，同时对GDD激电仪多通道电缆的研发、仪器解释处理软件及接口进行开发（如井间地震CT数据处理系统研发），确保基本适应了勘察实效的需求，也较大的提高了生产的效率。在地质勘察生产环节中，特别是复杂山区、采空区、岩溶、断裂、滑坡、隧道工程等地质复杂区域的综合勘察，物探工作起到了至关重要甚至不可替代的作用。
3. 注重高标准的人才队伍建设
影响力和物探技术实力吸引了985、211高校的博士、硕士来到三院，结合人员的专业特长和工程项目特点，加以重点选择培养，三院物探专业的人员结构发生了质的变化，使铁路工程物探具备了快速发展、提升的基础条件。
4. 数据处理技术的研发、创新
先进的数据处理与解释技术是成果表达形式的最终环节，物探团队基于理论进行了多方法、多技术方面的研究，提高了探测目标的准确度、精细程度，取得了较好的效果。
(1) 持续进行隧道勘察技术科技攻关
《深大特长隧道综合物探技术方法研究》成果达到国际先进水平，获2006年度中国铁道学会科学技术奖三等奖，该项研究结合石太客专特长太行山隧道等勘察，在时间紧，任务量大，山势陡险、地质复杂以及物探勘察时间滞后相当不利条件下，坚持科研指导生产的思路，使得有源（CSAMT）大地电磁、无源（HMT）大地电磁分别在太行山隧道、南梁隧道勘察中得到了成功应用。达到了①总结了不同地质单元适宜的大地电磁技术模式，使得综合技术得到有效的突破，数据处理和解译技术得到有效的提高。图像清晰、信息丰富，节省深孔资金500万以上；②大幅度缩短了勘察周期，节省并科学的指导布置钻孔；③准确确定了洞身区域、隐伏深大断裂空间位置；④确定了岩层地下水和不良地质体的位置；⑤岩层的完整性得到清晰显示，指导隧道围岩分级。2004-2009年成果成功应用于张集线旧堡隧道承压水的勘探，确定了过去难以查清的承压水空间位置，降低造价2千万元以上；太中银吕梁山隧道（长20.7Km最大埋深596m），朔准雁门关隧道（长14.2km，最大埋深达850m ）中，成效显著，社会效益和经济效益重大。
吕临支线车赶隧道地处黄土塬地形，地形切割强烈，沿线沟谷交替，V字形沟谷相间排列，地表覆盖黄土，呈现低阻特征，解释的结果与实际地质情况差异较大，为物探技术典型的困难地区。2009年突破了地形复杂、覆盖层较厚的地区等隧道勘察的禁区，使得综合技术得到实质性的突破，技术方法得到创新提高，实现了隧道勘察的基本覆盖，极大地降低了地质灾害发生的概率。
(2)基于引进的天然源大地电磁（MTU-5A）基础上，形成了天然源大地电磁（MTU-5A）和人工源（GDP-32）统一的解译平台，并采用自主研发的带线性插值的三角剖分法进行CAD成图输出成果，实现了与相关专业的无缝连接。采用专业SUFFER软件进行处理，与勘察设计常用的CAD不能通用，该解译平台使成果清晰直观、信息丰富，地质专业便于理解和使用。首次采用了多参数的解译技术，对复杂隧道数据处理更接近实际，使物探成果得到认同及提升。在承担的中缅天然气管道项目、蒲建梅龙铁路、引黄工程都取得了较好的成果，有效的减少了钻探工作量。尤其是集通线蒙大隧道勘察期间正值遇上50年一遇的寒灾（-18～-30），钻探受阻，超高寒季节多种物探设备失灵，无经验借鉴，经过异常艰苦试验，并采取多种抗高寒措施，使天然源大地电磁（MTU-5A）取得可靠基础数据，并采用自主研发的复杂结构介质的资料反演技术，解决了地质勘察特殊环境的难题，为顺利通过项目鉴定提供良好的基础资料。
(3)基于井间地震CT数据处理系统研发成功，广泛用于长昆线桥址和桩板墙的岩溶区勘察，成果满足岩溶勘察的需要，节省钻探量15.0169万延米，减少钻探费2192.29万元。
(4)基于PROtem瞬变电磁系统的全区视电阻率计算技术，根据仪器特点，研发瞬变电磁野外实测数据噪声预处理软件，采用自相关滤波法，剔除或平滑干扰信号；开发以提高精度和效率为主要目的的复杂介质的反演处理方法，研究高分辨率条件下不同异常体识别的数据处理和解译技术，实现全区视电阻率拟断面图快速成像解释技术，在第四系分层、采空区勘察、断层勘察上已表现出极大的优势。
(5)综合测井数据处理系统：将测井数据统一到一个解释平台下，实现人机交互，实现测井报告编写自动化以及成果图绘制技术。解译突出地下水、岩体完整程度等综合分析，引入了岩体完整性系数进行评价，有效地避免了声波波速偏高与实际不符的弊病，使得成果技术清晰直观，地质专业使用方便。
5. 物探承接和解决地质问题的能力大幅提升
(1)综合物探水平和能力不断提升
通过2010~2012年持续不断科研，新技术新仪器开发吸收创新、数据处理技术和人员素质的提升，物探解决地质问题的能力大幅提升。过去针对大量任务的提出后其一物探专业缺乏仪器技术条件，达不到或没有能力承担，比如山西中南部通道地形恶劣黄土区，桥址墩台天然洞穴的勘察，以前是没有办法解决的，现在采用新设备新技术得以承接并取得了很好的效果；其二因为技术和设备落后效率低并不能完全承接，经过协商有选择的进行承接。比如长昆线沿线断裂要求物探进行大量断裂的勘察，当时物探就没有能力进行承接，进行了大量的削减。而在蒲建梅龙、中缅天然气管道勘察解决地质问题的能力得到充分体现，地质提出的任务基本得到了满足，物探在勘察中作用和优势得到凸显。在任务种类多、工作量大、工期紧、极端复杂的地形与地质条件下，克服地形差、冻雨、大雾等不利因素，物探完成了隧道、路堑、桥址区断裂、滑坡、采空区等复杂地质问题，基本满足了勘察需求。勘探中采用综合物探比例大幅提高，提高勘察的准确性和精度，综合地质勘察基本遵循调绘遥感先行、物探先导，物探合理科学指导钻孔布置，并在施工过程中达到了逐步深化认识和优化勘探成果的效果。
(2)高密度电法技术应用突破
在天津地铁掘进时突发隧道漏水事件，情况紧急，如处理不当可引起地面塌陷，危及人民的生命和财产的安全甚至引起灾难事故，造成恶劣的社会影响。由于属于突发状况，现场情况比较复杂，各种电磁干扰及人为干扰较大。物探依据事故区域地质情况、现场具体条件及试验，综合分析多种物探方法适用性，第一时间果断优选大功率高密度电法对施工漏水区进行探测，及时圈定了漏水影响区域范围及空间位置并指导了注浆，防范了坍塌范围的扩大；通过注浆前后成果的对比，及时检验了注浆加固的效果。在邯长邯济铁路康城河特大桥施工过程中，8、9、10号墩台漏浆严重，采用高密度电法划分出第四系土层，圈定岩溶发育区、裂隙区及地下水渗流通道。该方法技术在快速应对涌水中起到了重要的作用。
(3)采空区勘察能力显著提高
在偏关至兴县铁路孙家沟等煤矿采空区勘察中，针对地形恶劣、采空区埋深大、电磁干扰强等较大不利因素，进行充分的现场技术论证，采用了抗电磁干扰较强的人工源大地电磁（GDP-32）进行勘察，并将埋入式的氡气测量引入到采空勘察中，大地电磁和氡气测量综合分析，较好地完成了采空区勘察任务，节省了钻探，缩短了勘察周期。现已形成浅-深层采空区勘察的综合技术，涵盖了大地电磁法（人工源、天然源）、测氡、高密度地震法、地震反射法、微动、密电距电法、瞬变电磁法等综合技术。
(4)应对滑坡等不良地质的能力显著提高
新引进的GDD激电仪、瞬变电磁仪等设备通过验收后，在偏关至兴县铁路滑坡的勘察中，GDD激电仪发挥了受地形影响小，供电电流大等优势，可以取得电阻率和极化率两个参数，较好的圈定了滑坡的空间位置、确定了地下水路堑可能出现病害的部位。成果清晰、异常可靠、便于理解，使用方便，并通过这些仪器的使用，对部分过去存在异议的地方进行了相关的对比工作，予以佐证。如张唐线付营子1号斜井在地质调绘认为岩层完整应呈现高阻特性，而物探天然源大地电磁部分呈现低阻，相互之间成果存在差异。采用了实验室新引进的GDD激电仪进行佐证，证实存在高极化异常（岩层含水），岩层应呈现低阻特性，为地质和设计都供了地下水发育段落，经施工验证正确。
(5)开拓林区物探勘察
在东北茂密林区的哈佳线，基于高密度电法仪引进消化再创新，通过将电极进行改进使之接地条件提高，克服了厚层腐殖土的影响，在地形影响较大的段落采用常规电测深及瞬态瑞雷波进行校正，较好的解决了哈佳线7个桥的土层、基岩风化层、完整基岩的划分，满足了地质勘察的急需，为鉴定顺利通过提供良好的基础资料。
(5)地裂缝的地质勘察得到突破
对地震反射进行精细化处理并将氡气测量引入到地裂缝勘察中，较好地完成了运三线、京沈线地裂缝任务，解决了高等级铁路遇到的特殊地质问题，为设计和地灾评估提供了翔实的基础资料。
6. 标准化管理与全路物探工作会议
(1)全路物探工作会议
在铁路物探发展历程中，铁路物探工作会议对促进物探专业发展起到了重要作用。随着复杂山区铁路和铁路建设标准的提高，适应地质勘察质量和效率的要求，铁路推行综合地质勘探，作为主要技术手段之一的物探，其专业技术同样亟待提高。针对这种形势，为了全面及时了解铁路物探的现状，由中国铁路工程总公司（原铁道部基建总局）主持，各大院轮流主办，每两年召开一次，自1978年-2002年共召开11次工作会议。工作会议针对当时物探工作实际，各设计院汇报物探工作和完成任务情况进行总结和交流，广泛汲取工作中的经验和教训；注重研讨物探发展方向，并形成了很有建设性会议纪要（计划和建议）供铁道部主管物探部门决策。中国铁路工程总公司和各院都十分重视，多数计划和建议被采纳，对推动铁路工程物探的不断进步和发展起到了重要的作用。主要体现在编制物探发展规划、制定物探装备引进更新计划、修订完善物探计费标准、总结经验教训相互取长补短、人才培养、在职脱产培训、设备引进、初期物探培训教材编写、技术协作和科研攻关、表彰物探管理人员和技术带头人等。自2004年后随着物探技术的成熟和实力的剧增，物探工作会议转化为两年固有的全国物探技术交流会。
(2)标准化管理
三院物探自建立之初就十分重视标准的制定，在20世纪50年代使用苏联物探规范，60年代使用地矿部物探规范，1973年原部基建总局指令由铁四院主持其他各院（含三院）参加撰写了第一部铁路系统的行业规范《铁路物理勘探规则》，1976年作为部标颁发试行；1985年进行第一次修订为《铁路物探技术规则》作为行业标准实施；1998年进行第二次全面修编，并升格为规程《铁路工程物理勘探规程》(TB10013-98)作为行业标准，2010年对规程进行第三次全面修编，升格为中华人民共和国行业标准规范《铁路工程物理勘探规范》(TB10013-2010)，规范了铁路工程物探技术行为。在此基础上，三院根据实际情况编写了铁道第三勘察设计院集团有限公司标准《剪切波速测试暂行规定》、《有源（可控源音频）大地电磁法勘探暂行规定》《地下管线探测实施细则》《物探细则》等，强化了技术要求与技术管理，详细规定了铁路工程物探野外施工、质量评价、资料处理与解释、报告编制和审查验收等工作的基本要求和技术规则，持续不断的工作有效规范并促进三院物探技术的发展。
7. 获奖项目
(1)2010年《石太客运专线太行山越岭地区工程地质勘察》全国优秀工程勘察金奖；
(2)2008年《新建胶州至新沂铁路跨沂沭断裂带地质选线勘察》全国优秀工程勘察金质奖；
(3)2001年《长大隧道施工超前地质信息预报研究》获天津市科学技术进步二等奖；
(4)2006年《深大特长隧道综合物探技术方法研究》中国铁道学会科学技术奖三等奖；
(5)2009年《运营路基安全状态快速无损检测系统的研究与推广应用》天津市科学技术进步奖三等奖；
(6)1995年《轨道动力学试验室》岩土工程勘察铁道部优秀勘察三等奖；
(7)2006年《工程物探正反演技术与成图软件的开发》获总公司科技进步二等奖；
(8)2006年《深圳地铁一期工程岩土工程勘察》中国铁路工程总公司优秀工程勘察二等奖；
(9)2009年自动恒压计量注水装置（实用新型专利）中华人民共和国国家知识产权局；
(10)2009年地下井中管道潜探仪（实用新型专利）中华人民共和国国家知识产权局。
检测部分
一、检测技术发展回顾
铁三院二十世纪八十年代开始基桩检测技术的应用开发与研究，是铁道部和天津市开展基桩动测技术研究的最早单位之一。
1989年铁三院物探队与中科院武汉岩土力学研究所合作，在天津港码头针对预制桩的桩身完整性检测技术进行了初步探讨，当时国内尚未有统一检测专业，检测仪器也未定型，检测方法和技术也处于探索阶段。物探队何振起、陈大为等同志利用武汉岩土力学研究所研制的FDP24浮点动测仪，采用反射波法进行检测，首次检测工作获得成功。并于当年参加了在北京召开的中国首届 “全国桩基动测学术交流会”。
1993年物探队方青利、王伍成等同志用单道地震仪（接口OPC-1500）在永定河大桥对桥梁基桩进行低应变检测技术研究。随着国内基桩检测技术的发展和铁三院第一勘测总队岩土工程研究所、第二勘测总队北翔岩土工程公司、物探队相继建立了各自的基桩动测队伍。
1996年整合成立了铁道部第三勘测设计院岩土工程总公司，并在其下组建了检测所，成为专门从事基桩检测专业的组织机构。
1997年物探队检测室完成了天津开发区滨海公路彩虹特大桥1500t水上单桩静载荷试验项目，并通过在桩身中预埋测试元件实测桩侧各土层侧阻力和桩端阻力，开创了铁三院大吨位基桩检测技术发展新纪元。彩虹大桥主桥位于永定新河与蓟运河交汇处三河岛下游200米，主桥面总宽29.0米，长504米，采用3孔168米下承式无推力系杆钢管混凝土拱桥。通过该项目的实施对水上大吨位静载荷试验的反力梁结构设计、桩身内力传递、桩周土层摩阻力及端阻力发挥、长大基桩承载机理等进行了深入的研究。
1997年由铁三院参与筹建组织的天津市基础工程检测协会成立，进一步加强和完善了天津市基桩检测行业的组织管理，我院为常务理事单位，叶启民、杨怀玉推举为常务理事。
1998年1月铁三院机构调整，整合检测资源，将物探所基桩检测室、地质处部分检测人员并入岩土工程总公司检测所，隶属于铁三院地质路基设计处（对外称铁三院岩土工程总公司）。合并后的检测所专业人员达到26名，其中技术人员21人，技术工人5人，工程师以上人数16人，占61.5%，高级工程师人数6人，占23.1%。其下设技术室、办公室、数据采集室、仪器管理室和资料室。拥有主要检测仪器设备：静载荷试验设备6台(套)、动测仪器设备4台(套)、标准2t配重铁块240吨以及相关的配套检测设备，固定资产额达225万元。所长李跃原、副所长陈大为、任春山。
1999年至2000年检测所组织技术人员参加了国家和省市建设行政主管部门历次举办的基桩检测资质复查审核和考试，培养了大量的检测技术人才，拥有了建设部、铁道部、天津市建委、浙江省交通厅等颁发的检测资质专项证书，持有各类桩基检测上岗证的人员数量达到36人，达到了能够开展所有基桩检测方法技术的能力。
2000年11月18日检测所以铁道第三勘察设计院工程测试中心的名称向中国国家认证认可监督管理委员会提出计量认证申请书，2001年3月5日铁道评审组对铁道部第三勘测设计院工程测试中心进行了计量认证初审，于2001年7月21～22日进行了计量认证正式评审，并顺利通过，于2001年12月取得了中国国家认证认可监督管理委员会颁发的CMA计量认证合格证书， 证书编号为(2001)量认 (国)字(N2079)号。
2000年至2001年检测所完成了国内第一条客运专线秦沈客专全线基桩检测工作，标志着铁路客运专线建设项目开展独立公正第三方检测的开端。秦沈客运专线西起秦皇岛山海关地区的秦皇岛站，东至沈阳枢纽的沈阳北站，线路全长404.641正线公里。途经山海关、葫芦岛、锦州等城市，地形地貌锦州以西为剥蚀山丘。锦州以东为辽河冲积平原，地形相对较为平坦，并存在大量的软弱土层，设计针对软弱土层特性采用了多种软弱地基加固处理新技术和新方法，以满足路基沉降要求。为确保铁路建设工程质量，检验和评定各种地基加固质量和效果，以及桥涵基桩的施工质量，对桥梁、路基等隐蔽工程的施工质量进行了全面第三方检测。
2003年3月至2004年12月检测所完成了浙江省主要干线公路金丽温高速公路丽水至青田跨越山区地段的桥梁基桩检测项目，在国内较早的大量采用预埋管超声波透射法检测长大灌注桩桩身质量的工程之一，本项目完成5102根桩的超声波检测。该项目土建工程分为二十个合同段，全线长76公里，大部分为桥梁工程位于瓯江河漫滩，基础施工质量至关重要。基础工程桩采用钻孔灌注桩和挖孔灌注桩，要求100%工程桩进行桩身完整性质量检测。针对该项目铁三院开展了声波透射法检测技术研究，对声测管埋设方法、现场测试方法、声学参数数据分析解释、检测报告格式等进行了深入的研讨，为以后的高速铁路建设项目大量采用声波透射法检测技术积累了丰富的经验。
2006年3月至9月检测所承担了京津城际轨道交通工程第三方基桩检测项目，完成桥梁基桩低应变4558根；桥梁基桩声波透射365根；以及路基压实质量指标孔隙率、K30、EV2、EVD等测试。
2006年 6月至9月完成了京沪高速铁路北段桥梁基桩试桩工程试验项目。京沪高速铁路全长1320km，其中桥梁比例高达80%以上，而且大部分桥梁基础都采用钻孔灌注桩。试桩的目的是：确定试桩的单桩竖向抗压承载力，验证和优化设计；确定桩顶自由状态下，桩在水平荷载作用下的水平承载力及有关桩土作用参数；了解试桩穿越各土层实际阻力值；通过试桩进行成桩工艺试验，为工程桩的施工提供资料；对比低应变反射波法和超声透射法两种无损检测方法，对于灌注桩尤其是长大桩的成桩质量的检测效果，为正线的基桩检测方法提出建议或意见。桩基试验的总体目标是获得不同地质条件下不同桩型的荷载传递、位移特性及相关参数，提出合理的施工工艺。试验共计完成9组27根试桩的单桩竖向抗压静载荷试验、水平静载荷试验、桩身内力测试等工作。在试桩施工过程中采用超声波法成孔质量检验方法，对试桩的孔径情况、沉渣厚度、垂直度进行了检测，确保了试桩的成孔质量。
2007年3月铁三院机构调整，检测所随岩土工程总公司与物探所、勘探队组成铁三院勘察设计分院。
2008年 4月至2009年9月铁道部第三勘测设计院岩土工程总公司与铁道科学研究院北京铁科工程检测中心组成的联合体承担京沪高速铁路桥梁基桩无损检测JHJC-6标段桥梁的基桩进行无损检测工作，检测方法为瞬态激振法和声波透射法两种，共计完成47358根桩的检测任务，并按超声波检测桩基总数1%的数量进行了低应变检测（原则上桩基长度不超过65m）对比检测试验，探索较长桩基采用低应变检测的准确性，出具了两种检测方法的对比分析试验报告。
结束语
铁三院物探技术经过60年的发展壮大，已形成数据采集与资料处理、综合解释与分析、方法理论研究与软件开发、仪器附属设施设计与开发等诸多方面具有相当水平和规模的专业队伍。特别是近10年，经过新设备、新技术的引进和消化吸收再创新，以及物探专业团队建设，物探技术从原始数据的有效性、工作环境的适应性、解决地质问题的可靠性等多方面均有了大幅度的提高，其地位也从配合技术转变为主要的、不可缺少的的实用技术。物探专业的勘察范围更加宽广，目前已涵盖了铁路勘察、配合施工、突发事件等铁路勘察的各个阶段，在降低工程风险和工程建设投资中发挥更大的作用。
在以后的征程中，物探专业会积极进取，开拓创新，以饱满的工作热情和更高的技术水平为三院勘察技术添砖加瓦，为铁路建设提供更优质的服务。
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