工程地質(zhì)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(jiǎn)稱物探，它是以地殼表部巖、土的物理性質(zhì)（如電、磁、聲、光、熱、密度、彈性、放射性等）的差異為理論基礎(chǔ)，用物探儀器探測(cè)地下天然的或人工的物理場(chǎng)變化，借以查明地層、構(gòu)造，測(cè)定巖、土的物理力學(xué)性質(zhì)及水文地質(zhì)參數(shù)的一種勘探方法。優(yōu)點(diǎn)：物探具有工效高、成本低、應(yīng)用廣、透視性強(qiáng)等。缺點(diǎn)：解釋結(jié)果多解性等。（二）、物探方法的分類、應(yīng)用范圍與適用條件

分類名稱利用參數(shù)基本原理在工程地質(zhì)勘測(cè)中的應(yīng)用適用條件

電法勘探

直流電法電阻率法電測(cè)深法電阻率以地下巖石的電磁差異為物質(zhì)基礎(chǔ)，借助物探儀器測(cè)量其天然或人工的電磁場(chǎng)空間與時(shí)間分布狀況，通過(guò)分析和研究電、磁場(chǎng)變化規(guī)律，結(jié)合已知地質(zhì)資料，推斷出地下一定深度范圍內(nèi)地質(zhì)體分布特性及含水條件1.探測(cè)覆蓋層，古河床、古墓、尋找砂礫建材，2.探隱伏地質(zhì)構(gòu)造，如不同巖性陡立接觸帶、巖脈、斷層帶；3.探滑坡體的滑動(dòng)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(cè)潛水流向、流速；測(cè)水庫(kù)漏水點(diǎn)；6.測(cè)電力通訊線的大地導(dǎo)電率。

1.探測(cè)對(duì)象與圍巖有明顯電性差異；2.探測(cè)對(duì)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(cè)潛水流向、流速，要求潛水深小于50m；自然電場(chǎng)法測(cè)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(chǎng)法自然電位差充電法電位激發(fā)極化法極化率、衰減時(shí)

交流電法大地電磁測(cè)深及剖面法

電阻率人工源電磁頻率測(cè)深法甚低頻法地質(zhì)雷達(dá)介電常數(shù)

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(chǎn)生的反射、折射及瑞雷波變頻測(cè)深的特性以研究地下地質(zhì)體的幾何形態(tài)及巖體的物理力學(xué)參數(shù)1.研究地質(zhì)構(gòu)造；2.探覆蓋層厚度、斷層破碎帶、滑動(dòng)面、潛水位等；3.測(cè)巖體動(dòng)彈模量等；4.測(cè)地脈動(dòng)卓越周期、樁基檢測(cè)。1.折射波法；應(yīng)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(yīng)滿足U1P1≠U2P2地層傾角(30-150)時(shí)最有利反射波法瑞雷波法聲波探測(cè)地基微動(dòng)測(cè)定卓越周期重力勘探重力加速度測(cè)定地球重力異常分布變化，分析地下地質(zhì)情況探區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造，深部斷層；微伽重力儀探大溶洞探測(cè)地質(zhì)體與圍巖有明顯密度差（重力法）或磁差異。探測(cè)對(duì)象規(guī)模與埋探比要足夠大磁法勘探磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁化強(qiáng)度測(cè)各點(diǎn)地磁場(chǎng)，求出磁異常區(qū)，作地質(zhì)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(qiáng)度測(cè)定巖土的天然或人工放射性γ強(qiáng)度及氡、釷衰變物的異常探尋基巖裂隙水、斷層帶、測(cè)土濕度、密度，環(huán)境監(jiān)測(cè)探測(cè)對(duì)象與圍巖有放射性差異，所探對(duì)象埋深淺分類名稱利用參數(shù)基本原理在工程地質(zhì)勘測(cè)中的應(yīng)用適用條件

核磁共振探視法巖石中水的氫質(zhì)子旋進(jìn)幅度在線圈中通電流在地下造成一個(gè)磁場(chǎng)，斷電后引起巖石中重力水的氫質(zhì)子在地磁場(chǎng)中旋進(jìn)，用接收線圈收測(cè)旋進(jìn)信號(hào)的幅度（它與巖石中水的數(shù)量成正比），以層析裝置可直接測(cè)含水層的分布、深度及厚度直接探視100m深內(nèi)含水層的埋深、厚度及水量，計(jì)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(zhì)體及巖溶裂隙與圍巖存在的溫度差異，用熱紅外儀器探測(cè)局部溫度異常的變化分布，以探查地質(zhì)問(wèn)題探查巖溶水、地?zé)峒岸囱?，判釋泥石流，預(yù)報(bào)環(huán)境污染所探測(cè)地質(zhì)體與圍巖有明顯的溫度差異

地下物探

電測(cè)井

電阻率用儀器觀測(cè)鉆井及井間巖石物性差異所引起的天然或人工物理場(chǎng)變化規(guī)律，以研究井壁和井周空間地質(zhì)構(gòu)造，測(cè)定巖體自然狀態(tài)下物理力學(xué)和水文地質(zhì)參數(shù)劃分軟弱夾層、風(fēng)化層厚度；測(cè)斷裂帶、巖溶位置；測(cè)井中出水位置及水文地質(zhì)參數(shù)；測(cè)巖層物理力學(xué)性質(zhì)。監(jiān)測(cè)地下水污染，核處理場(chǎng)地選址電測(cè)井和無(wú)線電波透視及聲速測(cè)井應(yīng)在地有泥漿（水）無(wú)套管的孔中進(jìn)行，水文測(cè)井應(yīng)在無(wú)套管或有濾管經(jīng)洗井后的清水井中進(jìn)行放射性測(cè)井放射性強(qiáng)度水文測(cè)井

水電阻率跨孔電波透視導(dǎo)電率跨孔聲波探測(cè)巖石波速鉆孔技術(shù)測(cè)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(jié)構(gòu)、濕度和溫度等不同，而具有不同的電學(xué)性質(zhì)。以巖層電學(xué)性質(zhì)的不同為基礎(chǔ)，用儀器觀測(cè)天然或人為的電場(chǎng)變化或電性差異，來(lái)解決某些地質(zhì)問(wèn)題的勘探方法，稱為電法勘探，簡(jiǎn)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(jié)構(gòu)等不同，因而具有不同的電阻率。通常在地表觀測(cè)某點(diǎn)的電阻率變化，從而了解巖層的分布或地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)的方法，稱電阻率法無(wú)線電波透視法基本原理由于巖石電性的不同，對(duì)電磁波的吸收具有差異。當(dāng)?shù)刭|(zhì)體的電性與圍巖差異較大時(shí)，通過(guò)它們的電磁能的衰減亦明顯的不同。良導(dǎo)體對(duì)電磁能強(qiáng)烈地吸收，對(duì)無(wú)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(xiàn)良導(dǎo)體，則接收的訊號(hào)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(wú)線電波，可以得到不同的陰影區(qū)，從而判釋出該地質(zhì)體存在的位置和形狀。工程地質(zhì)勘察中，已比較廣泛應(yīng)用無(wú)線電波透視法來(lái)探測(cè)溶洞，2.觀測(cè)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(shí)提升或降落相同的距離，使發(fā)射源至接收點(diǎn)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(duì)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(diǎn)法：在一個(gè)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(dòng)發(fā)射天線（或接收天線），進(jìn)行逐點(diǎn)觀測(cè)。地震勘探地震勘探是通過(guò)人工激發(fā)的彈性波在地下傳播的特點(diǎn)來(lái)解決某一地質(zhì)問(wèn)題.由于巖石的彈性性質(zhì)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(zhì)構(gòu)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(dá)波法、反射波法和折射波法。直達(dá)波法由震源直接（不經(jīng)過(guò)界面的反射和折射)傳播到接收點(diǎn)的波稱直達(dá)波。利用直達(dá)波的時(shí)距曲線（彈性波到達(dá)觀測(cè)點(diǎn)的時(shí)間t和到達(dá)觀測(cè)點(diǎn)所經(jīng)過(guò)的距離S的關(guān)系曲線稱為時(shí)距曲線）可求得直達(dá)波速，從而解決某些勘探問(wèn)題。在工程地質(zhì)勘察中，一般用此法測(cè)定表土中某一特定波的波速，從而計(jì)算土層的動(dòng)力參數(shù)。反射波法彈性波從震源向地層中傳播（圖8-2-5），遇到性質(zhì)不同的地層界面時(shí)，遵循反射定律發(fā)生反射現(xiàn)象。形成反射面的條件是界畫(huà)兩側(cè)介質(zhì)的密度和傳播波的速度的乘積（稱為介質(zhì)的波阻抗）不相等。反射波回到地面所需的時(shí)間，與界面的深度有關(guān)。如果測(cè)得反射波到達(dá)地面所需的時(shí)間，作出反射波的時(shí)距曲線，就可推求出所需探測(cè)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(jīng)涌濟(jì)地對(duì)測(cè)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(yīng)用瞬態(tài)頑多道熊瑞利四波勘這探技杏術(shù)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(duì)肆于土東層波脆速測(cè)猛試、晝場(chǎng)地圣類別劃分腎、土廊層劃甚分、隨不良薄地質(zhì)素體的脅探查膊等具敞有快淚速、靈活甲、準(zhǔn)巾確的木優(yōu)點(diǎn)融，地袍層分奸層的所準(zhǔn)確有度常專可達(dá)爹到分米級(jí)臺(tái)。聲波畝探測(cè)一、軌基本壓原理聲波寫(xiě)探測(cè)誓是彈提性波汽探測(cè)元技術(shù)析中的濾一種星，它框是利漂用頻率奏為數(shù)淋千赫刷－2購(gòu)0千員赫的降聲頻慎彈性痛波通灑過(guò)巖阿體，至研究其告在不蛾同性紫質(zhì)和嶼結(jié)構(gòu)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(zhì)繞問(wèn)題平。二、古基本貍探測(cè)腹方法在巖歷體的風(fēng)某一況點(diǎn)激砍發(fā)（配發(fā)射支）聲思波，姓在另屆一點(diǎn)送進(jìn)行接鞋收，暈測(cè)出躬聲波捕自發(fā)周射點(diǎn)炒到達(dá)仗接收渣點(diǎn)的兵間隔萄時(shí)間，原已知輸發(fā)射哄和接嶄收兩默點(diǎn)間哄的距蠅離，賴計(jì)算蠶波速抵：聲波塊探測(cè)稼的應(yīng)忙用按下窯式計(jì)編算巖漸體的插完整烏性系互數(shù)Cm式中υm——音—在球巖體武中測(cè)模得的舟波速飾；υc——骨—在青同一類巖體練的巖艇樣中域測(cè)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(shù)計(jì)效算巖貧體的難準(zhǔn)強(qiáng)盾度：式中Rc來(lái)m、Rt應(yīng)m——絞—巖店體的楊準(zhǔn)抗鞭壓強(qiáng)犧度和總準(zhǔn)抗數(shù)拉孫強(qiáng)度盤(pán)（KP法a）；Rc、Rt——勾巖樣修的單浴軸抗就壓、茅抗拉皮強(qiáng)度謎（KP曉a）測(cè)定叮洞室劫圍巖壁松動(dòng)巡壽圈和遲應(yīng)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(jù)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(yīng)力處后波夜速增雨大的附現(xiàn)象專，可奇按曲疾線的巧形態(tài)旅推求松動(dòng)睬圈和傭應(yīng)力匆集中紅區(qū)的悉范圍脹。洞壁砌附近禿波速禾較低紀(jì)，表束示此覆處巖腦體松蠟動(dòng)；減繼深度增賊加出異現(xiàn)一莊個(gè)高虛速區(qū)碗，即源為應(yīng)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(yīng)夠力狀盈態(tài)。洞壁慈附近過(guò)波速宜較高桑，表殖示巖榆體堅(jiān)冠硬完整，宏僅出艷現(xiàn)應(yīng)遼力集茄中區(qū)彩,無(wú)澆松動(dòng)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(nèi)無(wú)明襯顯變逃化，逮表示暗無(wú)松何動(dòng)區(qū)體和無(wú)并應(yīng)力舊集中區(qū)。洞壁高附近勒出現(xiàn)似松動(dòng)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(wú)斧應(yīng)力經(jīng)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(xiàng)度差異，凈使地照球的艘重力施場(chǎng)發(fā)銜生局叉部變單化，對(duì)而引錘起重力柏異常幸。重仙力勘濱探是印通過(guò)揭測(cè)定玻地球卷表面沈重力場(chǎng)哭的變畝化來(lái)稍解決饑地質(zhì)啞問(wèn)題粉的。常見(jiàn)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(diǎn)的社重力帖觀測(cè)堂值與變?cè)擖c(diǎn)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(shuō)來(lái)亭，在諸解決孕區(qū)域縮慧性地迷質(zhì)問(wèn)姨題時(shí)允，往教往需要以飄理論戀重力詢值作怨為正雷常場(chǎng)叢，這尼時(shí)所噸獲得諷的為柜絕對(duì)重力箱異常習(xí)。在積局部呀構(gòu)造退及礦暈產(chǎn)評(píng)妹價(jià)中希，則藍(lán)往往久根據(jù)一定虹的原善則選躍擇一件個(gè)點(diǎn)好作為桿測(cè)區(qū)攏重力炊的起客算點(diǎn)崇，以此點(diǎn)塞實(shí)測(cè)其的重塞力值文作為辭正常受場(chǎng)值決，測(cè)嬌得其對(duì)他測(cè)繳點(diǎn)相對(duì)于農(nóng)此點(diǎn)污的重梳力差襖值作柔為重疾力異貧常值科，這悲時(shí)所鑒獲得的為鼻相對(duì)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(biāo)上煮測(cè)點(diǎn)的位獎(jiǎng)置編兩號(hào)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(nèi)插遭法把鈔異?？嬷迪鄤h等的塑點(diǎn)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(cè)賭點(diǎn)位階置點(diǎn)自在橫滲座標(biāo)件軸上盜，縱最座標(biāo)沉表示之重力異常謊，相粥鄰點(diǎn)晨用折俘線連浮接起鏈來(lái)，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(cè)量片中，撤作法賽是把各咱剖面串按照宋其實(shí)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(qián)率向供量；3-魚(yú)球形毀地質(zhì)遣體在控地面膽投影供圖幾種丘情況課下的礎(chǔ)重力漁異常飾圖1.墨在密箏度較斃小的洞球狀購(gòu)地質(zhì)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(zhì)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(zhì)哨體頂擴(kuò)部最飄小，盡重力到變化皂率絕對(duì)開(kāi)值最毯大的銅位置恩對(duì)應(yīng)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(zhì)箱體上揪的重?zé)袅Ξ惖瘸D地質(zhì)健體埋閘藏愈曠淺，援引起貌的異自常強(qiáng)中度愈哨大，聞寬度愈小間；地零質(zhì)體丟埋藏倍愈深載，異議常強(qiáng)對(duì)度愈剛