電法勘探

通過對(duì)人工或天然電場(chǎng)（或電磁場(chǎng)）的研究，獲得巖石不同電學(xué)特性的資料，以判斷有關(guān)水文地質(zhì)及工程地質(zhì)問題。常用的是直流電法勘探，主要研究巖石的電阻率和電化學(xué)活動(dòng)性，可分為電阻率法、自然電場(chǎng)法和激發(fā)極化法等。

電阻率法

自然界中各種巖石的導(dǎo)電性能不同。一般情況下，巖漿巖、變質(zhì)巖和沉積巖中的致密灰?guī)r的電阻率都很高，超過10～歐姆·米，只有當(dāng)它受風(fēng)化，構(gòu)造破碎時(shí)，由于含泥量增多，水分增加時(shí)，其電阻率值才降到102）歐姆·米級(jí)或更小。含泥質(zhì)沉積物或含高礦化度地下水的砂礫石層，其電阻率較低（10～102）歐姆·米級(jí)）。電阻率法常用于探測(cè)風(fēng)化殼的厚度，覆蓋層下新鮮基巖面的起伏、盆地結(jié)構(gòu)形態(tài)、儲(chǔ)水構(gòu)造，追索古河道，圈定巖溶發(fā)育帶，確定斷層位置等。電阻率法的工作原理如圖1所示，通過A、B兩個(gè)電極向地下供入電流（IAB），并通過M、N兩個(gè)電極測(cè)量供電所形成的電位差（ΔUMN）。代入ρ=K·ΔUMN/IAB式，便可計(jì)算出電阻率ρ。式中K為裝置系數(shù)，由各電極間的相互距離確定。一般地下并非單一均勻地層，由上式計(jì)算的電阻率并不代表某一地層的真電阻率，故稱為視電阻率ρs。電極排列方式（裝置）不同，其探測(cè)效果亦異。例如，固定裝置，沿剖面測(cè)線逐點(diǎn)測(cè)量視電阻率值，可獲得沿剖面線的視電阻率曲線，它反映巖性沿剖面線變化的情況，稱為電剖面法（圖2）。若固定測(cè)點(diǎn)，不斷擴(kuò)大供電電極A、B的距離，使電流在地下分布空間不斷擴(kuò)大，相應(yīng)的勘探深度則越來越深。其相應(yīng)于不斷增加的電極距（AB/2）的視電阻率曲線（電測(cè)深曲線），反映了電阻率隨深度變化的情況，即為電測(cè)深法。用量板或計(jì)算機(jī)程序?qū)η€作解釋，可劃分出不同深度、具有不同電阻率的地層。

鉆孔地震波測(cè)速法

在鉆孔中利用直達(dá)波測(cè)定地層波速的方法。有單孔法和跨孔法兩種。單孔測(cè)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(cè)定直達(dá)波的初至?xí)r間。探頭是由兩個(gè)互為正交的水平檢波器和一個(gè)垂直檢波器組成。利用氣壓附壁裝置，可使探頭緊貼井壁。測(cè)定縱波速度（vp）時(shí)，須作垂直激振。測(cè)定橫波速度（vs）時(shí)，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(dá)波穿過某地層所需的時(shí)間及該地層的厚度可算出地層速度。跨孔法（圖6）是在一個(gè)鉆孔中激振，在相隔一定距離的另一個(gè)鉆孔中觀測(cè)直達(dá)波的到達(dá)時(shí)間。對(duì)于淺孔，可用木桿插入井底，在地面敲擊木桿的一端進(jìn)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(diǎn)到檢波器的距離以及直達(dá)波的行進(jìn)時(shí)間便可算出地層波速。

聲波探測(cè)

利用聲波（或超聲波）對(duì)巖體進(jìn)行探測(cè)的方法。由于頻率高、波長(zhǎng)短，因此分辨率高。主要用于測(cè)定巖體的物理力學(xué)參數(shù)、確定洞室?guī)r石應(yīng)力松弛范圍、探測(cè)溶穴及檢查水泥灌漿效果等。但是，由于巖石對(duì)高頻波的吸收、衰減和散射比較嚴(yán)重，因而探測(cè)的距離不大。聲波探測(cè)可分為主動(dòng)和被動(dòng)兩種方式。

主動(dòng)方式

由聲源信號(hào)發(fā)生器（發(fā)射機(jī)）向壓電材料制成的換能器發(fā)射一電脈沖激勵(lì)晶片振動(dòng)，產(chǎn)生聲波向巖石發(fā)射。聲波在巖體中傳播，經(jīng)接收換能器接收并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送至接收機(jī)，放大之后在示波管屏幕上顯示波形圖。從波形圖上可直接讀出聲波的初至?xí)r間，再根據(jù)已知的探測(cè)距離，計(jì)算出聲波速度。

被動(dòng)方式

觀測(cè)巖體由于受力變形過程中所釋放出來的應(yīng)變能引起的聲波?？捎靡粤私鈳r體內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)等。

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(chǎng)并進(jìn)行觀測(cè)，求得某個(gè)測(cè)點(diǎn)下面不同深度或剖面上不同測(cè)點(diǎn)的視電阻率后，再進(jìn)行推斷和地質(zhì)解釋。前者稱為電測(cè)深法，后者稱為電剖面法。電測(cè)深法用以探測(cè)比較平緩的巖層和成層地質(zhì)體的垂向分布，如測(cè)定覆蓋層、風(fēng)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(jìn)行地質(zhì)填圖等。

②充電法是對(duì)良導(dǎo)電體充電，在地面觀測(cè)電場(chǎng)的形態(tài)，用來測(cè)定地下水的流向流速及追索巖溶暗河等。

③自然電場(chǎng)法是測(cè)量地層過濾吸附作用造成的滲透電場(chǎng)，用來進(jìn)行地下水流向測(cè)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(cè)定巖體的視極化率等參數(shù)，可進(jìn)行巖溶調(diào)查、尋找斷層破碎帶、測(cè)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(dá)法是利用地質(zhì)體對(duì)電磁波的傳播、吸收、反射特性，分別用以查找淺部的、兩個(gè)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。