钻孔地震波测速法
在钻孔中利用直达波测定地层波速的方法。有单孔法和跨孔法两种。单孔测速法是在孔口附近激振,在钻孔内的不同深度上安置探头测定直达波的初至时间。探头是由两个互为正交的水平检波器和一个垂直检波器组成。利用气压附壁装置,可使探头紧贴井壁。测定纵波速度(vp)时,须作垂直激振。测定横波速度(vs)时,须作水平激振,通常是在压有重物的厚木板两端作水平振击以激发横波。根据直达波穿过某地层所需的时间及该地层的厚度可算出地层速度。跨孔法(图6)是在一个钻孔中激振,在相隔一定距离的另一个钻孔中观测直达波的到达时间。对于浅孔,可用木杆插入井底,在地面敲击木杆的一端进行激振。在较深的钻孔中可用“附壁式井下锤”激发横波。已知激振点到检波器的距离以及直达波的行进时间便可算出地层波速。
井中无线电波透视法
无线电波是指频率在几十万赫至几十兆赫电磁波。当它在地下介质中传播遇到低阻的地质体时常被强烈吸收而大大衰减。在岩溶地区,用它探测溶洞效果甚好。工作时,将发射机和接收机分别置于相隔一定距离的两个钻孔内,若两孔之间都是均质的高阻灰岩时,沿井轴各点接收到的无线电波信号较强,如果在透视剖面上有低阻的充水溶洞等存在时,则在低阻体的背面形成一个无线电波信号被强烈衰减的阴影。运用“交会法”即可圈定被测异常体的位置和轮廓。
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。
岩土工程勘察
与传统钻探手段不同,工程物探技术能测到连续的地质情况,这样就避免了以点带面造成勘探不准确的缺点,而且能地解决很多岩土工程问题。而且工程物探技术的适用条件比传统钻探更为广泛,受外界条件的限制较少,不仅能降低成本,缩短工期,而且勘探精度高。
在目前的勘察市场中,若能合理有效地将工程物探技术与传统手段结合,无疑会大大提升竞争力。弹性波技术是岩土工程的勘探中很重要的一项技术,其应用在不断的发展中。弹性波是一种应力波,是由于振动在弹性介质中的传播引起的,在实际勘探过程中,通过对弹性波的分析,能反应岩层的地质特性,如果地下物体的界面性质差异大,弹性波就会表现出异常。目前的弹性波技术已经比较成熟,广泛地应用于地震、地质勘探、采矿、岩土动力学等方面。