工程地球物理勘探(engineering geophysical exploration)解決土木工程勘察中工程地質(zhì)、水文地質(zhì)問題的一種物理勘探方法,簡稱工程物探。它是以研究地下物理場(如重力場、電場等)為基礎(chǔ)的。不同的地質(zhì)體在物理性質(zhì)上的差異,直接影響地下物理場的分布規(guī)律。通過觀測、分析和研究這些物理場,并結(jié)合有關(guān)地質(zhì)資料,可判斷與工程勘察有關(guān)的地質(zhì)構(gòu)造問題。
工程物探具有“透視性”、效率高、成本低以及可以在現(xiàn)場進行原位巖土物理力學性質(zhì)測試等優(yōu)點,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,因此正確選擇和運用各種物探方法,進行綜合物探,并與現(xiàn)有的地質(zhì)、鉆探資料作對比,才能獲得好的地質(zhì)效果。
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。
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。圖5是反射波傳播示意圖。由S點激發(fā)的地震波遇到 RR′界面時將產(chǎn)生反射波。根據(jù)反射波從激發(fā)點到檢波器的傳播時間,以及地層的速度,便可計算從激發(fā)點S到反射界面RR′的垂直距離以及界面的傾向和傾角。由于采用信號疊加技術(shù)以及輕便的可控振動器做振源,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)。在測定巖石動彈性模量時,常用垂直于測線方向水平激發(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。