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。
早在17世紀(jì)人們便嘗試用羅盤尋找磁鐵礦,20世紀(jì)初,各種物探方法才廣泛地用于找礦勘探與工程勘察。60年代以來,由于物理學(xué)、數(shù)學(xué)、特別是電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,大大促進(jìn)了各種物探方法以及儀器設(shè)備的發(fā)展與改革。例如,50年代工程物探常用的光點(diǎn)地震儀已被信號增強(qiáng)型地震儀以及輕便的數(shù)字磁帶地震儀所替代。地球物理場的觀測空間已從地面發(fā)展到地下(如地下物探)、水域(如海洋物探)、低空(如航空物探)以至空間的遙感技術(shù)等。
激發(fā)極化法
實(shí)驗(yàn)室研究表明,含水砂層在充電以后,斷電的瞬間可以觀測到由于充電所激發(fā)的二次電位,該二次電位衰減的速度隨含水量的增加而變緩。在實(shí)踐中利用這種方法圈定地下水富集帶和確定井位已有不少成功的實(shí)例。但它在理論和觀測技術(shù)方面還有待改進(jìn)。
地震勘探
通過研究人工激發(fā)的彈性波在地殼內(nèi)的傳播規(guī)律來勘探地質(zhì)構(gòu)造的方法。由錘擊或爆炸引起的彈性波,從激發(fā)點(diǎn)向外傳播,遇到不同彈性介質(zhì)的分界面,將產(chǎn)生反射和折射,利用檢波器將反射波和折射波到達(dá)地面所引起的微弱振動變成電信號,送入地震儀經(jīng)濾波、放大后,記錄在像紙或磁帶中(圖3)。經(jīng)整理、分析、解釋就能推算出不同地層分界面的埋藏深度、產(chǎn)狀、構(gòu)造等。常用于探測覆蓋層或風(fēng)化殼的厚度,確定斷層破碎帶,在現(xiàn)場研究巖土的動力學(xué)特性等??煞譃檎凵洳ǚê头瓷洳ǚ▋煞N。
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)查的勘探和測試方法。它是地球物理勘探的一個(gè)分支,簡稱工程物探。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,測量其天然或人工的地球物理場,并分析研究由于這些物理性質(zhì)差異而引起物理場的變異,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,可加快勘測速度,降低成本,還可得到巖體原位的物性參數(shù),對工程地質(zhì)條件的定量評價(jià)起到促進(jìn)作用。中國水利工程地質(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、彈性波測試和測井,此外還有放射性勘探、微重力勘探、磁法勘探等。