工程物探具有“透視性”、效率高、成本低以及可以在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行原位巖土物理力學(xué)性質(zhì)測(cè)試等優(yōu)點(diǎn),在工程勘察中日益得到重視和發(fā)展。但是各種物探方法都具有條件性和局限性,多數(shù)方法還存在多解性,因此正確選擇和運(yùn)用各種物探方法,進(jìn)行綜合物探,并與現(xiàn)有的地質(zhì)、鉆探資料作對(duì)比,才能獲得好的地質(zhì)效果。
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。
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。可用以了解巖體內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)等。
地球物理測(cè)井
地球物理方法在鉆井中的應(yīng)用。工程物探中常用的有視電阻率測(cè)井、自然電位測(cè)井、天然放射性測(cè)井、聲波測(cè)井等。綜合分析幾條測(cè)井曲線可劃分鉆孔地層巖性剖面。用中子-伽瑪測(cè)井或聲波測(cè)井方法可以測(cè)定地層的孔隙度。自然電位測(cè)井方法還可以在泥漿鉆孔中分層測(cè)定地下水的礦化度。利用井液電阻率測(cè)井或井中流速儀可以研究鉆井中地下水的運(yùn)動(dòng)。井中攝影和井中光學(xué)電視可以獲得鉆井剖面的實(shí)際圖像,而超聲電視測(cè)井則可以在泥漿中獲得清晰的孔壁圖像,可區(qū)分巖性、查明裂隙、溶穴、套管的裂縫等,甚至可以確定巖層的產(chǎn)狀。不同測(cè)井方法的井下探測(cè)器各有其特點(diǎn)。但是所測(cè)量的參數(shù)均將轉(zhuǎn)換成電訊號(hào),通過電纜傳輸?shù)降孛鏈y(cè)井儀中并記錄在像紙、紙帶或磁帶上。