早在17世纪人们便尝试用罗盘寻找磁铁矿,20世纪初,各种物探方法才广泛地用于找矿勘探与工程勘察。60年代以来,由于物理学、数学、特别是电子技术、计算机技术的发展,大大促进了各种物探方法以及仪器设备的发展与改革。例如,50年代工程物探常用的光点地震仪已被信号增强型地震仪以及轻便的数字磁带地震仪所替代。地球物理场的观测空间已从地面发展到地下(如地下物探)、水域(如海洋物探)、低空(如航空物探)以至空间的遥感技术等。
折射波法
当地震波遇到上下速度v1、v2)不同的界面时,有一部分波将透过界面形成透射波,其透射角β与入射角α的关系符合斯涅耳定律sinα/sinβ=v1/v2)。对于sinα=v1/v2)的入射波可产生透射角β=90°的透射波,并以v的速度沿界面滑行。这种滑行波又引起个介质中质点的振动而产生可传到地面的折射波(也称首波)。图4是折射波的传播示意图,在B点以前不形成折射波,称为盲区。因v大于v1在C点以外,折射波可比直达波先到达检波器。根据折射波时距曲线,可算出v1及v,从而推算出界面的深度、产状等。v的变化反映了界面以下岩性的变化,配合地震波振幅衰减的资料,可确定界面以下岩层软弱带或断层破碎带。但是折射波法在盲区得不到记录,因此需要加大检波距。当下层速度v2)小于上层速度v1时,不可能形成折射波。
在很多大型工程中,工程物探是至关重要的一部分。实践证明,工程物探已经在工程建设的各个时期起到了十分关键的作用。工程物探检测方法
1)电法勘探
包括电测深法、电剖面法、高密度电法、自然电场法、充电法、激发极化法、音频大地电磁测深法(包括可控源)、瞬变电磁法等。2)探地雷达
可选择剖面法、宽角法、环形法、透射法、 单孔法、多剖面法等。3)地震勘探
包括浅层折射波法、浅层反射波法和瑞雷波法。
4)弹性波测试
包括声波法和地震波法。声波法可选用单孔声波、穿透声波、表面声波、声波反射、脉冲回波等;地震波法可选用地震测井、穿透地震波速测试、连续地震波速测试等。
5)层析成像
包括声波层析成像、地震波层析成像、电磁波吸收系数层析成像或电磁波速度层析成像等。
岩土工程检测
在岩土工程检测中,工程物探技术主要用于评价地基的加固效果检测基桩的作用和检测路基的密实度。工程建设质量是工程中重要的部分之一,工程物探在保证工程质量方面功不可没。工程物探技术可以对建筑中的裂缝进行检查,利用了电磁波在不同介质中传播的速度不同的原理,根据电磁波在被测物体里的传播情况,利用电脑对裂缝进行分析和评价,从而制定有效的解决办法,提高工程质量,防止工程事故的发生。在众多勘测方法中,工程师们喜欢利用声波来勘测,此法的原理简单来说就是利用弹性波在不同介质间传递速度不同,通过分析传播速度来评判工程质量的好坏。这种方法操作方便,实施起来也比较容易,勘测面积较大,而且还能节省工程资金。