工程地球物理勘探(engineering geophysical exploration)解决土木工程勘察中工程地质、水文地质问题的一种物理勘探方法,简称工程物探。它是以研究地下物理场(如重力场、电场等)为基础的。不同的地质体在物理性质上的差异,直接影响地下物理场的分布规律。通过观测、分析和研究这些物理场,并结合有关地质资料,可判断与工程勘察有关的地质构造问题。
磁法勘探
根据岩石的磁性差异所形成的局部磁性异常来判断地质构造的方法。在工程勘察中,主要用于圈定岩浆岩体,特别是磁性较强的基性岩浆岩体,寻找有岩浆岩活动的断裂接触带,追索第四纪沉积物覆盖下的岩性界线等。大面积航空磁测资料可提供有关区域性的断裂构造、结晶基底的起伏等,为评价区域稳定性及寻找有利的储水构造提供依据。
重力勘探
根据岩体密度差异所形成的局部重力异常来判断地质构造的方法。常用以探测盆地基底的起伏和断层构造等。采用高精度重力探测仪有可能探测一些埋深不大并且具有一定体积的地下空洞。
放射性勘探
不同岩石所含放射性元素的含量不同。因此通过探测由放射性元素在蜕变过程中产生的 у射线强度,可以区分岩性。近年来利用天然放射性测量探测基岩裂隙地下水(如用测量у强度、能谱、α径迹法等找水)获得成功。此外,放射性同位素常用作研究地下水及其溶质运动的示踪剂。
弹性波测试 在岩体或土层中激发弹性波(地震波或声波),用仪器测定岩土体传播这些弹性波(包括纵波与横波) 的速度以及传播过程中能量的衰减等特征,从而求得岩土体的动态弹性系数,评价岩土体的力学特性。此法与地震勘探不同,它多数是利用直达波。弹性波测试可为岩体的工程地质分类提供依据,测定地下洞室围岩的松弛范围,进行灌浆效果的检查,坝基建基面和桩基质量的无损检测,还可为工程建筑物的抗震设计和砂层液化研究提供参数。测井 各种地球物理探测技术在钻孔中的应用。工程物探采用的测井方法主要有:①电测井,包括电阻率与自然电位测井;②声测井,包括声速和声幅测井;③放射性测井,包括自然伽玛、伽玛-伽玛、中子-伽玛测井和放射性同位素示踪等;④温度测井;⑤超声成象测井;⑥电磁波测井。此外,还有利用工业电视设备对孔壁直接观察的钻孔电视以及对钻孔直径和井斜的测量等。测井方法的综合运用,可以详细划分钻孔地质剖面,探测软弱夹层,确定断层及裂隙、破碎带的位置与产状,测定地层的电阻率、弹性波速度、孔隙度、密度、含泥量、含水量,确定含水层的位置,测定地下水的矿化度和流速、流向等。
此外,水利工程勘察中应用还不很普遍的几种物探方法有:放射性勘探是在地面测量放射线强度以探查断层或进行环境放射性污染的检测;微重力勘探是利用微重力仪测量重力场异常以探测岩溶洞穴等地质现象;磁法勘探是测量地磁场异常以探查含磁性矿物的地质体。
各种物探方法均有各自的特长,也都有其方法原理所决定的局限性,且在很多情况下单一方法的资料有多解性,为了取得比较理想的勘测效果,必须针对具体的工作任务,因地制宜,选择几种有效的方法进行综合物探。
常用物探方法及特点
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、可控源音频大地电磁测深法、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;