物探——地球物理勘探的简称,它是以地下岩土层(或地质体)的物性差异为基础,通过仪器观测自然或人工物理场的变化,确定地下地质体的空间展布范围(大小、形状、埋深等)并可测定岩土体的物性参数,达到解决地质问题的一种物理勘探方法。 按照勘探对象的不同,物探技术又分为三大分支,即石油物探、固体矿物探和水工环物探(简称工程物探),我们使用的为工程物探。 工程物探技术方法门类众多,它们依据的原理和使用的仪器设备也各有不同,随着科学技术的进步,物探技术的发展日趋成熟,而且新的方法技术不断涌现,几年前还认为无法解决的问题,几年后由于某种新方法、新技术、新仪器的出现迎刃而解的实例是常见的。它是地质科学中一门新兴的、十分活跃、发展很快的学科,它又是工程勘察的重要方法之一,在某种程度上讲,它的应用与发展已成为衡量地质勘察现代化水平的重要标志。
电法勘探 方法种类繁多,水利工程勘察中常用的有下列各种。 ①电阻率法是利用地质体导电性的差异,建立人工电场并进行观测,求得某个测点下面不同深度或剖面上不同测点的视电阻率后,再进行推断和地质解释。前者称为电测深法,后者称为电剖面法。电测深法用以探测比较平缓的岩层和成层地质体的垂向分布,如测定覆盖层、风化层厚度等。电剖面法则可探查水平向地质情况的变化,如寻找断层破碎带、进行地质填图等。 ②充电法是对良导电体充电,在地面观测电场的形态,用来测定地下水的流向流速及追索岩溶暗河等。 ③自然电场法是测量地层过滤吸附作用造成的渗透电场,用来进行地下水流向测定等水文地质调查工作,还可用于探查水库的渗漏地段和岩溶。 ④激发极化法是利用离子导体的激发极化效应,测定岩体的视极化率等参数,可进行岩溶调查、寻找断层破碎带、测定含水层位置等有关地下水资源和水库渗漏方面的探查工作。 ⑤甚低频法、无线电波透视法和地质雷达法是利用地质体对电磁波的传播、吸收、反射特性,分别用以查找浅部的、两个钻孔(或探洞)之间和地下洞室周围存在的岩溶、断层破碎带等。
声波探测 利用声波(或超声波)对岩体进行探测的方法。由于频率高、波长短,因此分辨率高。主要用于测定岩体的物理力学参数、确定洞室岩石应力松弛范围、探测溶穴及检查水泥灌浆效果等。但是,由于岩石对高频波的吸收、衰减和散射比较严重,因而探测的距离不大。声波探测可分为主动和被动两种方式。 主动方式 由声源信号发生器(发射机)向压电材料制成的换能器发射一电脉冲激励晶片振动,产生声波向岩石发射。声波在岩体中传播,经接收换能器接收并转换成电信号送至接收机,放大之后在示波管屏幕上显示波形图。从波形图上可直接读出声波的初至时间,再根据已知的探测距离,计算出声波速度。 被动方式 观测岩体由于受力变形过程中所释放出来的应变能引起的声波。可用以了解岩体内部应力状态等。
反射波法 反射波形成的条件是界面两侧的波阻抗(地层速度与密度的乘积)有差异,差异越大反射波越强。图5是反射波传播示意图。由S点激发的地震波遇到 RR′界面时将产生反射波。根据反射波从激发点到检波器的传播时间,以及地层的速度,便可计算从激发点S到反射界面RR′的垂直距离以及界面的倾向和倾角。由于采用信号叠加技术以及轻便的可控振动器做振源,已经可以获得深度约50米,甚至更浅的浅层反射记录。 以上所涉及的激发方式主要产生纵波(压缩波)。在测定岩石动弹性模量时,常用垂直于测线方向水平激发的方式产生横波(剪切波)。水是不传递横波的,故在水文地质、工程地质勘察中发展横波技术是有前景的。