巖土工程勘察 與傳統(tǒng)鉆探手段不同,工程物探技術(shù)能測(cè)到連續(xù)的地質(zhì)情況,這樣就避免了以點(diǎn)帶面造成勘探不準(zhǔn)確的缺點(diǎn),而且能地解決很多巖土工程問題。而且工程物探技術(shù)的適用條件比傳統(tǒng)鉆探更為廣泛,受外界條件的限制較少,不僅能降低成本,縮短工期,而且勘探精度高。 在目前的勘察市場(chǎng)中,若能合理有效地將工程物探技術(shù)與傳統(tǒng)手段結(jié)合,無(wú)疑會(huì)大大提升競(jìng)爭(zhēng)力。彈性波技術(shù)是巖土工程的勘探中很重要的一項(xiàng)技術(shù),其應(yīng)用在不斷的發(fā)展中。彈性波是一種應(yīng)力波,是由于振動(dòng)在彈性介質(zhì)中的傳播引起的,在實(shí)際勘探過程中,通過對(duì)彈性波的分析,能反應(yīng)巖層的地質(zhì)特性,如果地下物體的界面性質(zhì)差異大,彈性波就會(huì)表現(xiàn)出異常。目前的彈性波技術(shù)已經(jīng)比較成熟,廣泛地應(yīng)用于地震、地質(zhì)勘探、采礦、巖土動(dòng)力學(xué)等方面。
應(yīng)用地球物理學(xué)的原理進(jìn)行工程地質(zhì)、水文地質(zhì)調(diào)查的勘探和測(cè)試方法。它是地球物理勘探的一個(gè)分支,簡(jiǎn)稱工程物探。由于各種巖石或地質(zhì)體在密度、磁性、導(dǎo)電性、彈性、放射性等物理性質(zhì)上存在著差異,人們用不同方法和不同儀器,測(cè)量其天然或人工的地球物理場(chǎng),并分析研究由于這些物理性質(zhì)差異而引起物理場(chǎng)的變異,再經(jīng)推斷解釋,以了解地下地質(zhì)情況;或利用儀器直接測(cè)定巖體的物理特性,提供工程設(shè)計(jì)需要的參數(shù)。水利工程地質(zhì)勘察中廣泛而正確地運(yùn)用工程物探,可加快勘測(cè)速度,降低成本,還可得到巖體原位的物性參數(shù),對(duì)工程地質(zhì)條件的定量評(píng)價(jià)起到促進(jìn)作用。中國(guó)水利工程地質(zhì)勘察中應(yīng)用工程物探始于20世紀(jì)50年代初。常用的方法主要有地震勘探、電法勘探、彈性波測(cè)試和測(cè)井,此外還有放射性勘探、微重力勘探、磁法勘探等。
反射波法 反射波形成的條件是界面兩側(cè)的波阻抗(地層速度與密度的乘積)有差異,差異越大反射波越強(qiáng)。圖5是反射波傳播示意圖。由S點(diǎn)激發(fā)的地震波遇到 RR′界面時(shí)將產(chǎn)生反射波。根據(jù)反射波從激發(fā)點(diǎn)到檢波器的傳播時(shí)間,以及地層的速度,便可計(jì)算從激發(fā)點(diǎn)S到反射界面RR′的垂直距離以及界面的傾向和傾角。由于采用信號(hào)疊加技術(shù)以及輕便的可控振動(dòng)器做振源,已經(jīng)可以獲得深度約50米,甚至更淺的淺層反射記錄。 以上所涉及的激發(fā)方式主要產(chǎn)生縱波(壓縮波)。在測(cè)定巖石動(dòng)彈性模量時(shí),常用垂直于測(cè)線方向水平激發(fā)的方式產(chǎn)生橫波(剪切波)。水是不傳遞橫波的,故在水文地質(zhì)、工程地質(zhì)勘察中發(fā)展橫波技術(shù)是有前景的。
折射波法 當(dāng)?shù)卣鸩ㄓ龅缴舷滤俣葀1、v2)不同的界面時(shí),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(duì)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(gè)介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)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(diǎn)以前不形成折射波,稱為盲區(qū)。因v大于v1在C點(diǎn)以外,折射波可比直達(dá)波先到達(dá)檢波器。根據(jù)折射波時(shí)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(dāng)下層速度v2)小于上層速度v1時(shí),不可能形成折射波。