工程地质物探

第二节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，简称物探，它是以地壳表部岩、土的物理性质（如电、磁、声、光、热、密度、弹性、放射性等）的差异为理论基础，用物探仪器探测地下天然的或人工的物理场变化，借以查明地层、构造，测定岩、土的物理力学性质及水文地质参数的一种勘探方法。优点：物探具有工效高、成本低、应用广、透视性强等。缺点：解释结果多解性等。（二）、物探方法的分类、应用范围与适用条件

分类名称利用参数基本原理在工程地质勘测中的应用适用条件

电法勘探

直流电法电阻率法电测深法电阻率以地下岩石的电磁差异为物质基础，借助物探仪器测量其天然或人工的电磁场空间与时间分布状况，通过分析和研究电、磁场变化规律，结合已知地质资料，推断出地下一定深度范围内地质体分布特性及含水条件1.探测覆盖层，古河床、古墓、寻找砂砾建材，2.探隐伏地质构造，如不同岩性陡立接触带、岩脉、断层带；3.探滑坡体的滑动面；4.探岩溶、地下暗河及人为坑洞；5.在第四系地层中和基岩断裂带及岩溶发育区寻找含水层富水带；划分咸淡水界线；测潜水流向、流速；测水库漏水点；6.测电力通讯线的大地导电率。

1.探测对象与围岩有明显电性差异；2.探测对象直径d与埋深h比（即d/h）≧0.2:3；信噪比大于3（即s/n﹥3）；4.单井充电法测潜水流向、流速，要求潜水深小于50m；自然电场法测流向，要求潜水深小于15m.水流坡度要大；5.交流电磁法适用于接地困难，存在高屏蔽的地区、地段

电剖面法高密度剖面法自然电场法自然电位差充电法电位激发极化法极化率、衰减时

交流电法大地电磁测深及剖面法

电阻率人工源电磁频率测深法甚低频法地质雷达介电常数

弹性波勘探地震勘探折射波法岩石的纵波速、横波速、面波速利用人工激发的地震波在岩体中的传播产生的反射、折射及瑞雷波变频测深的特性以研究地下地质体的几何形态及岩体的物理力学参数1.研究地质构造；2.探覆盖层厚度、断层破碎带、滑动面、潜水位等；3.测岩体动弹模量等；4.测地脉动卓越周期、桩基检测。1.折射波法；应满足U2﹥U­­­1，岩层视倾角与临界角之和小于900；2.反射波法：应满足U1P1≠U2P2地层倾角(30-150)时最有利反射波法瑞雷波法声波探测地基微动测定卓越周期重力勘探重力加速度测定地球重力异常分布变化，分析地下地质情况探区域地质构造，深部断层；微伽重力仪探大溶洞探测地质体与围岩有明显密度差（重力法）或磁差异。探测对象规模与埋探比要足够大磁法勘探磁场强度、磁化强度测各点地磁场，求出磁异常区，作地质解释探岩浆岩体界线、断层带、地下管道线、考古放射性勘探岩土的γ、α射线的强度测定岩土的天然或人工放射性γ强度及氡、钍衰变物的异常探寻基岩裂隙水、断层带、测土湿度、密度，环境监测探测对象与围岩有放射性差异，所探对象埋深浅分类名称利用参数基本原理在工程地质勘测中的应用适用条件

核磁共振探视法岩石中水的氢质子旋进幅度在线圈中通电流在地下造成一个磁场，断电后引起岩石中重力水的氢质子在地磁场中旋进，用接收线圈收测旋进信号的幅度（它与岩石中水的数量成正比），以层析装置可直接测含水层的分布、深度及厚度直接探视100m深内含水层的埋深、厚度及水量，计算孔隙度探深为100m，为直接探视地下水的方法地温及红外勘探岩石温度利用地下地质体及岩溶裂隙与围岩存在的温度差异，用热红外仪器探测局部温度异常的变化分布，以探查地质问题探查岩溶水、地热及洞穴，判释泥石流，预报环境污染所探测地质体与围岩有明显的温度差异

地下物探

电测井

电阻率用仪器观测钻井及井间岩石物性差异所引起的天然或人工物理场变化规律，以研究井壁和井周空间地质构造，测定岩体自然状态下物理力学和水文地质参数划分软弱夹层、风化层厚度；测断裂带、岩溶位置；测井中出水位置及水文地质参数；测岩层物理力学性质。监测地下水污染，核处理场地选址电测井和无线电波透视及声速测井应在地有泥浆（水）无套管的孔中进行，水文测井应在无套管或有滤管经洗井后的清水井中进行放射性测井放射性强度水文测井

水电阻率跨孔电波透视导电率跨孔声波探测岩石波速钻孔技术测量井斜、井温、井径二直流电法勘探（一）、直流电法勘探的种类自然界的岩层由于其种类、成分、结构、湿度和温度等不同，而具有不同的电学性质。以岩层电学性质的不同为基础，用仪器观测天然或人为的电场变化或电性差异，来解决某些地质问题的勘探方法，称为电法勘探，简称电探。电探又分为直流电法勘探和交流电法勘探两大类1、电阻率法基本原理不同岩层或同一岩层由于成分和结构等不同，因而具有不同的电阻率。通常在地表观测某点的电阻率变化，从而了解岩层的分布或地质构造特点的方法，称电阻率法无线电波透视法基本原理由于岩石电性的不同，对电磁波的吸收具有差异。当地质体的电性与围岩差异较大时，通过它们的电磁能的衰减亦明显的不同。良导体对电磁能强烈地吸收，对无线电波起屏蔽作用。因此，如果在电磁波发射与接收之间出现良导体，则接收的讯号大大减弱，甚至接收不到，形成所谓阴影区。从不同角度和方向发射和接收无线电波，可以得到不同的阴影区，从而判释出该地质体存在的位置和形状。工程地质勘察中，已比较广泛应用无线电波透视法来探测溶洞，2.观测方法(1)同步法：发射天线和接收天线分别在两钻孔中同时提升或降落相同的距离，使发射源至接收点的距离保持不变。如果发射天线和接收天线在用一水平高度上升或降落，则称为水平同步；如果发射天线和接收天线是在有一相对高差的情况下上升或降落，则称为高差同步或斜同步。(2)定点法：在一个钻孔中固定接收天线（或发射天线），在另一钻孔中向上（或向下）移动发射天线（或接收天线），进行逐点观测。地震勘探地震勘探是通过人工激发的弹性波在地下传播的特点来解决某一地质问题.由于岩石的弹性性质不同,弹性波在其中的传播速度也有差异，利用这种差异可判定地层岩性、地质构造等。弹性波的激发方法，一般用敲击法或爆炸法。按弹性波的传播方式，地震勘探又分为直达波法、反射波法和折射波法。直达波法由震源直接（不经过界面的反射和折射)传播到接收点的波称直达波。利用直达波的时距曲线（弹性波到达观测点的时间t和到达观测点所经过的距离S的关系曲线称为时距曲线）可求得直达波速，从而解决某些勘探问题。在工程地质勘察中，一般用此法测定表土中某一特定波的波速，从而计算土层的动力参数。反射波法弹性波从震源向地层中传播（图8-2-5），遇到性质不同的地层界面时，遵循反射定律发生反射现象。形成反射面的条件是界画两侧介质的密度和传播波的速度的乘积（称为介质的波阻抗）不相等。反射波回到地面所需的时间，与界面的深度有关。如果测得反射波到达地面所需的时间，作出反射波的时距曲线，就可推求出所需探测界面的深度。瞬态链瑞利糊波勘希探法瞬态扇瑞利及波勘代探方税法是叔一种馆新的卵地震傅方法糟。它可以捐快速李和经涌济地对测定始岩土蜂层的近瑞雷庸波速茄度。慕由瑞雷波薪速度肤可换劈燕算成钩横波聪速度袭。工程券应用瞬态顽多道熊瑞利四波勘这探技杏术在百岩土脸工程仁勘察饮中是一种伙有效涛的方态法。宗它对肆于土东层波脆速测猛试、昼场地圣类别划分肾、土廊层划甚分、随不良薄地质素体的胁探查膊等具敞有快泪速、灵活甲、准巾确的木优点融，地袍层分奸层的所准确有度常专可达爹到分米级台。声波亩探测一、轨基本压原理声波写探测誓是弹提性波汽探测元技术析中的滤一种星，它框是利漂用频率奏为数淋千赫刷－2购0千员赫的降声频慎弹性痛波通洒过岩阿体，至研究其告在不蛾同性紫质和屿结构孙的岩更体中锣的传谋播特馆性，宿从而解决晨某些睁工程但地质绕问题平。二、古基本狸探测腹方法在岩历体的风某一况点激砍发（配发射支）声思波，姓在另届一点送进行接鞋收，晕测出躬声波捕自发周射点炒到达仗接收渣点的兵间隔萄时间，原已知输发射哄和接崭收两默点间哄的距蝇离，赖计算蚕波速抵：声波块探测稼的应忙用按下窑式计编算岩渐体的插完整乌性系互数Cm式中υm——音—在球岩体武中测模得的舟波速饰；υc——骨—在青同一类岩体练的岩艇样中域测得栗的波裳速完整性类别完整性好完整性较好完整性差Cm>0.750.75—0.45<0.45利用算岩体带完整磨性系痛数计效算岩贫体的难准强盾度：式中Rc来m、Rt应m——绞—岩店体的杨准抗鞭压强牺度和总准抗数拉孙强度盘（KP法a）；Rc、Rt——勾岩样修的单浴轴抗就压、茅抗拉皮强度谜（KP晓a）测定叮洞室劫围岩壁松动巡寿圈和迟应力唤集中散区的仇范围在洞阔室围裂岩的节不同毫位置度，求驻出波炭速沿券孔深怎的变化曲歪线，引根据魂裂隙老、断猛层、翠夹层律等使尝波速税降低略，岩体受姐应力处后波夜速增雨大的附现象专，可奇按曲疾线的巧形态旅推求松动睬圈和佣应力匆集中红区的悉范围胀。洞壁砌附近秃波速禾较低纪，表束示此覆处岩脑体松蜡动；减继深度增贼加出异现一庄个高虚速区碗，即源为应咸力集沸中区上；再亿深，接近穿完整痕岩体古波速悔，即居为原支始应够力状盈态。洞壁慈附近过波速宜较高桑，表殖示岩榆体坚冠硬完整，宏仅出艳现应辽力集茄中区彩,无浇松动摔区。波速潮接近聋完整通岩体胸波速六，并孙从洞愿壁向添内无明衬显变逃化，逮表示暗无松何动区体和无并应力旧集中区。洞壁高附近勒出现似松动碰区，息且范情围较疏大，欠再深，肢波速塘接近辉完整驶岩体扑波速酬，无斧应力经集中区。重力歼勘探组成血地壳中的各景种岩血石之旨间具俱有密项度差异，净使地照球的艘重力施场发衔生局叉部变单化，对而引锤起重力柏异常幸。重仙力勘滨探是印通过揭测定玻地球卷表面沈重力场哭的变亩化来稍解决饥地质哑问题粉的。常见慈岩石筹、矿圾物的祖密度齐值重力好异常恳及重纯力异赴常图将地基面某姨点的社重力帖观测堂值与变该点投正常梳值比搂较，二者禁之间玩的差妻别即跃为重蠢力异再常值麻。一般立说来亭，在诸解决孕区域缩慧性地迷质问姨题时允，往教往需要以飘理论恋重力询值作怨为正雷常场丛，这尼时所吨获得讽的为柜绝对重力箱异常习。在积局部呀构造退及矿晕产评妹价中希，则蓝往往久根据一定虹的原善则选跃择一件个点好作为杆测区拢重力炊的起客算点崇，以此点塞实测其的重塞力值文作为辞正常受场值决，测娇得其对他测缴点相对于农此点污的重梳力差袄值作柔为重疾力异贫常值科，这悲时所鉴获得的为鼻相对析重力翠异常1.这重力烘异常采平面间图重力滴异常行平面本图可月在一雅般的倚地形怕图上椅标上煮测点的位奖置编两号及然重力诱异常碰值。哪在图感上按事一定哪的异玩常线距用迅内插遭法把钞异常挎值相删等的塑点连既成平缩慧滑的坐曲线涛——等异尝常线帜。重力攀异常迷剖面嗓图把测赌点位阶置点自在横渗座标件轴上盗，纵最座标沉表示之重力异常谎，相粥邻点晨用折俘线连浮接起链来，某便为翠重力脆异常械剖面图重力唉异常培剖面丸平面括图一般挽用于耍大比朋例尺渔重力梢测量片中，撤作法赛是把各咱剖面串按照宋其实功际位鸡置展吓绘在铜平面粮图上1-跑等重裁力线2-脚重力凡变化钱率向供量；3-鱼球形毁地质遣体在控地面胆投影供图几种丘情况课下的础重力渔异常饰图1.墨在密筝度较毙小的洞球状购地质旱体上充的重叉力异福常图⑴等陵重力督线形增状和徒地质挂体的舞形状浆一致逝，重泪力变香化率，曲箭头乞指向况密度趁较大悟的围胜岩。重力谦值在初地质哨体顶扩部最飘小，尽重力到变化皂率绝对开值最毯大的铜位置恩对应终重力程曲线妈斜率丑最大娱的地方妈。在密爽度较往围岩倦大的呜脉状间地质箱体上揪的重灯力异等常图地质健体埋闸藏愈旷浅，援引起貌的异自常强中度愈哨大，闻宽度愈小间；地零质体丢埋藏倍愈深载，异议常强对度愈刚