物探——地球物理勘探的簡稱,它是以地下巖土層(或地質(zhì)體)的物性差異為基礎(chǔ),通過儀器觀測自然或人工物理場的變化,確定地下地質(zhì)體的空間展布范圍(大小、形狀、埋深等)并可測定巖土體的物性參數(shù),達到解決地質(zhì)問題的一種物理勘探方法。 按照勘探對象的不同,物探技術(shù)又分為三大分支,即石油物探、固體礦物探和水工環(huán)物探(簡稱工程物探),我們使用的為工程物探。 工程物探技術(shù)方法門類眾多,它們依據(jù)的原理和使用的儀器設(shè)備也各有不同,隨著科學技術(shù)的進步,物探技術(shù)的發(fā)展日趨成熟,而且新的方法技術(shù)不斷涌現(xiàn),幾年前還認為無法解決的問題,幾年后由于某種新方法、新技術(shù)、新儀器的出現(xiàn)迎刃而解的實例是常見的。它是地質(zhì)科學中一門新興的、十分活躍、發(fā)展很快的學科,它又是工程勘察的重要方法之一,在某種程度上講,它的應(yīng)用與發(fā)展已成為衡量地質(zhì)勘察現(xiàn)代化水平的重要標志。
電法勘探 方法種類繁多,水利工程勘察中常用的有下列各種。 ①電阻率法是利用地質(zhì)體導(dǎo)電性的差異,建立人工電場并進行觀測,求得某個測點下面不同深度或剖面上不同測點的視電阻率后,再進行推斷和地質(zhì)解釋。前者稱為電測深法,后者稱為電剖面法。電測深法用以探測比較平緩的巖層和成層地質(zhì)體的垂向分布,如測定覆蓋層、風化層厚度等。電剖面法則可探查水平向地質(zhì)情況的變化,如尋找斷層破碎帶、進行地質(zhì)填圖等。 ②充電法是對良導(dǎo)電體充電,在地面觀測電場的形態(tài),用來測定地下水的流向流速及追索巖溶暗河等。 ③自然電場法是測量地層過濾吸附作用造成的滲透電場,用來進行地下水流向測定等水文地質(zhì)調(diào)查工作,還可用于探查水庫的滲漏地段和巖溶。 ④激發(fā)極化法是利用離子導(dǎo)體的激發(fā)極化效應(yīng),測定巖體的視極化率等參數(shù),可進行巖溶調(diào)查、尋找斷層破碎帶、測定含水層位置等有關(guān)地下水資源和水庫滲漏方面的探查工作。 ⑤甚低頻法、無線電波透視法和地質(zhì)雷達法是利用地質(zhì)體對電磁波的傳播、吸收、反射特性,分別用以查找淺部的、兩個鉆孔(或探洞)之間和地下洞室周圍存在的巖溶、斷層破碎帶等。
鉆孔地震波測速法 在鉆孔中利用直達波測定地層波速的方法。有單孔法和跨孔法兩種。單孔測速法是在孔口附近激振,在鉆孔內(nèi)的不同深度上安置探頭測定直達波的初至時間。探頭是由兩個互為正交的水平檢波器和一個垂直檢波器組成。利用氣壓附壁裝置,可使探頭緊貼井壁。測定縱波速度(vp)時,須作垂直激振。測定橫波速度(vs)時,須作水平激振,通常是在壓有重物的厚木板兩端作水平振擊以激發(fā)橫波。根據(jù)直達波穿過某地層所需的時間及該地層的厚度可算出地層速度??缈追ǎ▓D6)是在一個鉆孔中激振,在相隔一定距離的另一個鉆孔中觀測直達波的到達時間。對于淺孔,可用木桿插入井底,在地面敲擊木桿的一端進行激振。在較深的鉆孔中可用“附壁式井下錘”激發(fā)橫波。已知激振點到檢波器的距離以及直達波的行進時間便可算出地層波速。
折射波法 當?shù)卣鸩ㄓ龅缴舷滤俣葀1、v2)不同的界面時,有一部分波將透過界面形成透射波,其透射角β與入射角α的關(guān)系符合斯涅耳定律sinα/sinβ=v1/v2)。對于sinα=v1/v2)的入射波可產(chǎn)生透射角β=90°的透射波,并以v的速度沿界面滑行。這種滑行波又引起個介質(zhì)中質(zhì)點的振動而產(chǎn)生可傳到地面的折射波(也稱首波)。圖4是折射波的傳播示意圖,在B點以前不形成折射波,稱為盲區(qū)。因v大于v1在C點以外,折射波可比直達波先到達檢波器。根據(jù)折射波時距曲線,可算出v1及v,從而推算出界面的深度、產(chǎn)狀等。v的變化反映了界面以下巖性的變化,配合地震波振幅衰減的資料,可確定界面以下巖層軟弱帶或斷層破碎帶。但是折射波法在盲區(qū)得不到記錄,因此需要加大檢波距。當下層速度v2)小于上層速度v1時,不可能形成折射波。