工程地質物探

第二節(jié)地球物理勘探一地球物理勘探（一）、地球物理勘探概述地球物理勘探，簡稱物探，它是以地殼表部巖、土的物理性質（如電、磁、聲、光、熱、密度、彈性、放射性等）的差異為理論基礎，用物探儀器探測地下天然的或人工的物理場變化，借以查明地層、構造，測定巖、土的物理力學性質及水文地質參數的一種勘探方法。優(yōu)點：物探具有工效高、成本低、應用廣、透視性強等。缺點：解釋結果多解性等。（二）、物探方法的分類、應用范圍與適用條件

分類名稱利用參數基本原理在工程地質勘測中的應用適用條件

電法勘探

直流電法電阻率法電測深法電阻率以地下巖石的電磁差異為物質基礎，借助物探儀器測量其天然或人工的電磁場空間與時間分布狀況，通過分析和研究電、磁場變化規(guī)律，結合已知地質資料，推斷出地下一定深度范圍內地質體分布特性及含水條件1.探測覆蓋層，古河床、古墓、尋找砂礫建材，2.探隱伏地質構造，如不同巖性陡立接觸帶、巖脈、斷層帶；3.探滑坡體的滑動面；4.探巖溶、地下暗河及人為坑洞；5.在第四系地層中和基巖斷裂帶及巖溶發(fā)育區(qū)尋找含水層富水帶；劃分咸淡水界線；測潛水流向、流速；測水庫漏水點；6.測電力通訊線的大地導電率。

1.探測對象與圍巖有明顯電性差異；2.探測對象直徑d與埋深h比（即d/h）≧0.2:3；信噪比大于3（即s/n﹥3）；4.單井充電法測潛水流向、流速，要求潛水深小于50m；自然電場法測流向，要求潛水深小于15m.水流坡度要大；5.交流電磁法適用于接地困難，存在高屏蔽的地區(qū)、地段

電剖面法高密度剖面法自然電場法自然電位差充電法電位激發(fā)極化法極化率、衰減時

交流電法大地電磁測深及剖面法

電阻率人工源電磁頻率測深法甚低頻法地質雷達介電常數

彈性波勘探地震勘探折射波法巖石的縱波速、橫波速、面波速利用人工激發(fā)的地震波在巖體中的傳播產生的反射、折射及瑞雷波變頻測深的特性以研究地下地質體的幾何形態(tài)及巖體的物理力學參數1.研究地質構造；2.探覆蓋層厚度、斷層破碎帶、滑動面、潛水位等；3.測巖體動彈模量等；4.測地脈動卓越周期、樁基檢測。1.折射波法；應滿足U2﹥U---1，巖層視傾角與臨界角之和小于900；2.反射波法：應滿足U1P1≠U2P2地層傾角(30-150)時最有利反射波法瑞雷波法聲波探測地基微動測定卓越周期重力勘探重力加速度測定地球重力異常分布變化，分析地下地質情況探區(qū)域地質構造，深部斷層；微伽重力儀探大溶洞探測地質體與圍巖有明顯密度差（重力法）或磁差異。探測對象規(guī)模與埋探比要足夠大磁法勘探磁場強度、磁化強度測各點地磁場，求出磁異常區(qū)，作地質解釋探巖漿巖體界線、斷層帶、地下管道線、考古放射性勘探巖土的γ、α射線的強度測定巖土的天然或人工放射性γ強度及氡、釷衰變物的異常探尋基巖裂隙水、斷層帶、測土濕度、密度，環(huán)境監(jiān)測探測對象與圍巖有放射性差異，所探對象埋深淺分類名稱利用參數基本原理在工程地質勘測中的應用適用條件

核磁共振探視法巖石中水的氫質子旋進幅度在線圈中通電流在地下造成一個磁場，斷電后引起巖石中重力水的氫質子在地磁場中旋進，用接收線圈收測旋進信號的幅度（它與巖石中水的數量成正比），以層析裝置可直接測含水層的分布、深度及厚度直接探視100m深內含水層的埋深、厚度及水量，計算孔隙度探深為100m，為直接探視地下水的方法地溫及紅外勘探巖石溫度利用地下地質體及巖溶裂隙與圍巖存在的溫度差異，用熱紅外儀器探測局部溫度異常的變化分布，以探查地質問題探查巖溶水、地熱及洞穴，判釋泥石流，預報環(huán)境污染所探測地質體與圍巖有明顯的溫度差異

地下物探

電測井

電阻率用儀器觀測鉆井及井間巖石物性差異所引起的天然或人工物理場變化規(guī)律，以研究井壁和井周空間地質構造，測定巖體自然狀態(tài)下物理力學和水文地質參數劃分軟弱夾層、風化層厚度；測斷裂帶、巖溶位置；測井中出水位置及水文地質參數；測巖層物理力學性質。監(jiān)測地下水污染，核處理場地選址電測井和無線電波透視及聲速測井應在地有泥漿（水）無套管的孔中進行，水文測井應在無套管或有濾管經洗井后的清水井中進行放射性測井放射性強度水文測井

水電阻率跨孔電波透視導電率跨孔聲波探測巖石波速鉆孔技術測量井斜、井溫、井徑二直流電法勘探（一）、直流電法勘探的種類自然界的巖層由于其種類、成分、結構、濕度和溫度等不同，而具有不同的電學性質。以巖層電學性質的不同為基礎，用儀器觀測天然或人為的電場變化或電性差異，來解決某些地質問題的勘探方法，稱為電法勘探，簡稱電探。電探又分為直流電法勘探和交流電法勘探兩大類1、電阻率法基本原理不同巖層或同一巖層由于成分和結構等不同，因而具有不同的電阻率。通常在地表觀測某點的電阻率變化，從而了解巖層的分布或地質構造特點的方法，稱電阻率法無線電波透視法基本原理由于巖石電性的不同，對電磁波的吸收具有差異。當地質體的電性與圍巖差異較大時，通過它們的電磁能的衰減亦明顯的不同。良導體對電磁能強烈地吸收，對無線電波起屏蔽作用。因此，如果在電磁波發(fā)射與接收之間出現良導體，則接收的訊號大大減弱，甚至接收不到，形成所謂陰影區(qū)。從不同角度和方向發(fā)射和接收無線電波，可以得到不同的陰影區(qū)，從而判釋出該地質體存在的位置和形狀。工程地質勘察中，已比較廣泛應用無線電波透視法來探測溶洞，2.觀測方法(1)同步法：發(fā)射天線和接收天線分別在兩鉆孔中同時提升或降落相同的距離，使發(fā)射源至接收點的距離保持不變。如果發(fā)射天線和接收天線在用一水平高度上升或降落，則稱為水平同步；如果發(fā)射天線和接收天線是在有一相對高差的情況下上升或降落，則稱為高差同步或斜同步。(2)定點法：在一個鉆孔中固定接收天線（或發(fā)射天線），在另一鉆孔中向上（或向下）移動發(fā)射天線（或接收天線），進行逐點觀測。地震勘探地震勘探是通過人工激發(fā)的彈性波在地下傳播的特點來解決某一地質問題.由于巖石的彈性性質不同,彈性波在其中的傳播速度也有差異，利用這種差異可判定地層巖性、地質構造等。彈性波的激發(fā)方法，一般用敲擊法或爆炸法。按彈性波的傳播方式，地震勘探又分為直達波法、反射波法和折射波法。直達波法由震源直接（不經過界面的反射和折射)傳播到接收點的波稱直達波。利用直達波的時距曲線（彈性波到達觀測點的時間t和到達觀測點所經過的距離S的關系曲線稱為時距曲線）可求得直達波速，從而解決某些勘探問題。在工程地質勘察中，一般用此法測定表土中某一特定波的波速，從而計算土層的動力參數。反射波法彈性波從震源向地層中傳播（圖8-2-5），遇到性質不同的地層界面時，遵循反射定律發(fā)生反射現象。形成反射面的條件是界畫兩側介質的密度和傳播波的速度的乘積（稱為介質的波阻抗）不相等。反射波回到地面所需的時間，與界面的深度有關。如果測得反射波到達地面所需的時間，作出反射波的時距曲線，就可推求出所需探測界面的深度。瞬態(tài)鏈瑞利糊波勘希探法瞬態(tài)扇瑞利及波勘代探方稅法是叔一種館新的卵地震傅方法糟。它可以捐快速李和經涌濟地對測定始巖土蜂層的近瑞雷庸波速茄度。慕由瑞雷波薪速度膚可換劈燕算成鉤橫波聰速度襲。工程券應用瞬態(tài)頑多道熊瑞利四波勘這探技杏術在百巖土臉工程仁勘察飲中是一種伙有效濤的方態(tài)法。宗它對肆于土東層波脆速測猛試、晝場地圣類別劃分腎、土廊層劃甚分、隨不良薄地質素體的脅探查膊等具敞有快淚速、靈活甲、準巾確的木優(yōu)點融，地袍層分奸層的所準確有度常?？蛇_爹到分米級臺。聲波畝探測一、軌基本壓原理聲波寫探測誓是彈提性波汽探測元技術析中的濾一種星，它框是利漂用頻率奏為數淋千赫刷－2購0千員赫的降聲頻慎彈性痛波通灑過巖阿體，至研究其告在不蛾同性紫質和嶼結構孫的巖更體中鑼的傳謀播特館性，宿從而解決晨某些睜工程但地質繞問題平。二、古基本貍探測腹方法在巖歷體的風某一況點激砍發(fā)（配發(fā)射支）聲思波，姓在另屆一點送進行接鞋收，暈測出躬聲波捕自發(fā)周射點炒到達仗接收渣點的兵間隔萄時間，原已知輸發(fā)射哄和接嶄收兩默點間哄的距蠅離，賴計算蠶波速抵：聲波塊探測稼的應忙用按下窯式計編算巖漸體的插完整烏性系互數Cm式中υm——音—在球巖體武中測模得的舟波速飾；υc——骨—在青同一類巖體練的巖艇樣中域測得栗的波裳速完整性類別完整性好完整性較好完整性差Cm>0.750.75—0.45<0.45利用算巖體帶完整磨性系痛數計效算巖貧體的難準強盾度：式中Rc來m、Rt應m——絞—巖店體的楊準抗鞭壓強犧度和總準抗數拉孫強度盤（KP法a）；Rc、Rt——勾巖樣修的單浴軸抗就壓、茅抗拉皮強度謎（KP曉a）測定叮洞室劫圍巖壁松動巡壽圈和遲應力喚集中散區(qū)的仇范圍在洞闊室圍裂巖的節(jié)不同毫位置度，求駐出波炭速沿券孔深怎的變化曲歪線，引根據魂裂隙老、斷猛層、翠夾層律等使嘗波速稅降低略，巖體受姐應力處后波夜速增雨大的附現象專，可奇按曲疾線的巧形態(tài)旅推求松動睬圈和傭應力匆集中紅區(qū)的悉范圍脹。洞壁砌附近禿波速禾較低紀，表束示此覆處巖腦體松蠟動；減繼深度增賊加出異現一莊個高虛速區(qū)碗，即源為應咸力集沸中區(qū)上；再億深，接近穿完整痕巖體古波速悔，即居為原支始應夠力狀盈態(tài)。洞壁慈附近過波速宜較高桑，表殖示巖榆體堅冠硬完整，宏僅出艷現應遼力集茄中區(qū)彩,無澆松動摔區(qū)。波速潮接近聾完整通巖體胸波速六，并孫從洞愿壁向添內無明襯顯變逃化，逮表示暗無松何動區(qū)體和無并應力舊集中區(qū)。洞壁高附近勒出現似松動碰區(qū)，息且范情圍較疏大，欠再深，肢波速塘接近輝完整駛巖體撲波速酬，無斧應力經集中區(qū)。重力殲勘探組成血地殼中的各景種巖血石之旨間具俱有密項度差異，凈使地照球的艘重力施場發(fā)銜生局叉部變單化，對而引錘起重力柏異常幸。重仙力勘濱探是印通過揭測定玻地球卷表面沈重力場哭的變畝化來稍解決饑地質啞問題粉的。常見慈巖石籌、礦圾物的祖密度齊值重力好異常懇及重純力異赴常圖將地基面某姨點的社重力帖觀測堂值與變該點投正常梳值比摟較，二者禁之間玩的差妻別即躍為重蠢力異再常值麻。一般立說來亭，在諸解決孕區(qū)域縮慧性地迷質問姨題時允，往教往需要以飄理論戀重力詢值作怨為正雷常場叢，這尼時所噸獲得諷的為柜絕對重力箱異常習。在積局部呀構造退及礦暈產評妹價中希，則藍往往久根據一定虹的原善則選躍擇一件個點好作為桿測區(qū)攏重力炊的起客算點崇，以此點塞實測其的重塞力值文作為辭正常受場值決，測嬌得其對他測繳點相對于農此點污的重梳力差襖值作柔為重疾力異貧常值科，這悲時所鑒獲得的為鼻相對析重力翠異常1.這重力烘異常采平面間圖重力滴異常行平面本圖可月在一雅般的倚地形怕圖上椅標上煮測點的位獎置編兩號及然重力誘異常碰值。哪在圖感上按事一定哪的異玩常線距用迅內插遭法把鈔異?？嬷迪鄤h等的塑點連既成平縮慧滑的坐曲線濤——等異嘗常線幟。重力攀異常迷剖面嗓圖把測賭點位階置點自在橫滲座標件軸上盜，縱最座標沉表示之重力異常謊，相粥鄰點晨用折俘線連浮接起鏈來，某便為翠重力脆異常械剖面圖重力唉異常培剖面丸平面括圖一般挽用于耍大比朋例尺漁重力梢測量片中，撤作法賽是把各咱剖面串按照宋其實功際位雞置展嚇繪在銅平面糧圖上1-跑等重裁力線2-腳重力凡變化錢率向供量；3-魚球形毀地質遣體在控地面膽投影供圖幾種丘情況課下的礎重力漁異常飾圖1.墨在密箏度較斃小的洞球狀購地質旱體上充的重叉力異福常圖⑴等陵重力督線形增狀和徒地質掛體的舞形狀漿一致逝，重淚力變香化率，曲箭頭乞指向況密度趁較大悟的圍勝巖。重力謙值在初地質哨體頂擴部最飄小，盡重力到變化皂率絕對開值最毯大的銅位置恩對應終重力程曲線媽斜率丑最大娛的地方媽。在密爽度較往圍巖倦大的嗚脈狀間地質箱體上揪的重燈力異等常圖地質健體埋閘藏愈曠淺，援引起貌的異自常強中度愈哨大，聞寬度愈小間；地零質體丟埋藏倍愈深載，異議常強對度愈剛