地球物理勘探简称物探。凡是以各种土、石物理性质的差别为基础,采取专门的仪器,观测天然或人工的物理场变化,来判断地下地质情况的方法,统称为物探。
物探的优点是:效率高,成本低,仪器和工具较轻便。由于不同土、石可能具有某些相同的物理性质,或同一种土、石可能具有某些不同的物理性质,有时较难得出肯定的结论,必须使用钻探加以校核、验证,所以物探有其一定的适用条件。当与调查测绘、挖探、钻探密切配合时,对指导地质判断、合理布置钻孔、减少钻探工作量等方面都能起到良好的效果。恰当地运用多种物探方法,互相配合,进行综合物探,也能取得较好的效果。
物探按其所利用的土石物理性质的不同可分为声波探测、电法勘探、地震勘探、重力勘探、磁力勘探与放射性勘探等。前三者在工程地质工作中得到较为广泛的使用。
(1)声波探测
声波探测是利用声波段在岩体(岩石)中的传播特性及其变化规律,测试岩体(岩石)的物理力学性质。利用在应力作用下岩体(岩石)的发声特性还可对岩体进行稳定性监测。
(2)电法勘探
电法勘探简称电探,是通过仪器测定土、石导电性的差异,来判断地下地质情况的一种物探方法。在具备如下条件时,电法勘探能取得较好的效果:地层之间具有一定的导电差异;所测地层具有一定的长度、宽度和厚度,相对的埋藏深度不太大;地形比较平坦,游散电流与工业交流电等干扰因素不大。电探的种类很多,按电场性质可分为人工电场法和自然电场法,人工电场法可再分为直流电场法和交流电场法。用得较多的是直流电探,按其电极装置的不同,又可分为电阻率法(包括电测深法与电测断面法)和充电法。
①电阻率法 它是利用不同岩层或同一岩层由于成因、结构等不同而具有不同电阻率的性质,将直流电通过接地电极供入地下,建立稳定的人工电场,在地表测某点垂直方向(电探深法)或某剖面水平方向(电测剖面法)的电阻率变化,从而判别岩层的分布或地质构造特点的方法。(www.daowen.com)
②充电法 它是将A极置于要观测的地质体内,将B极置于远处,供电后,量测A极处电场等位线的形状或等位线随时间的变化情况,以推求地质体的状态、大小或运动情况。
(3)地震勘探
地震勘探是根据土、石弹性性质的差异,通过人工激发的弹性波的传播快慢,来探测地下地质情况的一种物探方法。它又分为直达波法、反射波法和折射波法。由敲击或爆炸震源直接传播到接收点的波称为直达波,引起弹性波在不同地层的分界面上发生反射和折射,产生可返回地面的反射波和折射波。直达波法是利用地震仪记录它们传播到地面各接受点的时间和距离,就可推求出地基土的动力参数——动弹性模量、动剪变模量及动泊松比来;反射波法和折射波法是利用传播到地面各点的时间,并研究振动波的特性,就可以确定引起反射或折射的地质界面的埋藏深度、产状以及岩石性质等。
地震勘探直接利用岩石的固有性质(密度与弹性),较其他物探方法准确,且能探测很大深度,在工程地质勘探中日益得到推广使用。
几种物探方法的应用范围及适用条件,详见表6.1。它们的具体方法可参阅有关规程或专著。
表6.1 几种物探方法的应用范围及适用条件
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