物探——地球物理勘探的简称,它是以地下岩土层(或地质体)的物性差异为基础,通过仪器观测自然或人工物理场的变化,确定地下地质体的空间展布范围(大小、形状、埋深等)并可测定岩土体的物性参数,达到解决地质问题的一种物理勘探方法。 按照勘探对象的不同,物探技术又分为三大分支,即石油物探、固体矿物探和水工环物探(简称工程物探),我们使用的为工程物探。 工程物探技术方法门类众多,它们依据的原理和使用的仪器设备也各有不同,随着科学技术的进步,物探技术的发展日趋成熟,而且新的方法技术不断涌现,几年前还认为无法解决的问题,几年后由于某种新方法、新技术、新仪器的出现迎刃而解的实例是常见的。它是地质科学中一门新兴的、十分活跃、发展很快的学科,它又是工程勘察的重要方法之一,在某种程度上讲,它的应用与发展已成为衡量地质勘察现代化水平的重要标志。
电法勘探 方法种类繁多,水利工程勘察中常用的有下列各种。 ①电阻率法是利用地质体导电性的差异,建立人工电场并进行观测,求得某个测点下面不同深度或剖面上不同测点的视电阻率后,再进行推断和地质解释。前者称为电测深法,后者称为电剖面法。电测深法用以探测比较平缓的岩层和成层地质体的垂向分布,如测定覆盖层、风化层厚度等。电剖面法则可探查水平向地质情况的变化,如寻找断层破碎带、进行地质填图等。 ②充电法是对良导电体充电,在地面观测电场的形态,用来测定地下水的流向流速及追索岩溶暗河等。 ③自然电场法是测量地层过滤吸附作用造成的渗透电场,用来进行地下水流向测定等水文地质调查工作,还可用于探查水库的渗漏地段和岩溶。 ④激发极化法是利用离子导体的激发极化效应,测定岩体的视极化率等参数,可进行岩溶调查、寻找断层破碎带、测定含水层位置等有关地下水资源和水库渗漏方面的探查工作。 ⑤甚低频法、无线电波透视法和地质雷达法是利用地质体对电磁波的传播、吸收、反射特性,分别用以查找浅部的、两个钻孔(或探洞)之间和地下洞室周围存在的岩溶、断层破碎带等。
钻孔地震波测速法 在钻孔中利用直达波测定地层波速的方法。有单孔法和跨孔法两种。单孔测速法是在孔口附近激振,在钻孔内的不同深度上安置探头测定直达波的初至时间。探头是由两个互为正交的水平检波器和一个垂直检波器组成。利用气压附壁装置,可使探头紧贴井壁。测定纵波速度(vp)时,须作垂直激振。测定横波速度(vs)时,须作水平激振,通常是在压有重物的厚木板两端作水平振击以激发横波。根据直达波穿过某地层所需的时间及该地层的厚度可算出地层速度。跨孔法(图6)是在一个钻孔中激振,在相隔一定距离的另一个钻孔中观测直达波的到达时间。对于浅孔,可用木杆插入井底,在地面敲击木杆的一端进行激振。在较深的钻孔中可用“附壁式井下锤”激发横波。已知激振点到检波器的距离以及直达波的行进时间便可算出地层波速。
折射波法 当地震波遇到上下速度v1、v2)不同的界面时,有一部分波将透过界面形成透射波,其透射角β与入射角α的关系符合斯涅耳定律sinα/sinβ=v1/v2)。对于sinα=v1/v2)的入射波可产生透射角β=90°的透射波,并以v的速度沿界面滑行。这种滑行波又引起个介质中质点的振动而产生可传到地面的折射波(也称首波)。图4是折射波的传播示意图,在B点以前不形成折射波,称为盲区。因v大于v1在C点以外,折射波可比直达波先到达检波器。根据折射波时距曲线,可算出v1及v,从而推算出界面的深度、产状等。v的变化反映了界面以下岩性的变化,配合地震波振幅衰减的资料,可确定界面以下岩层软弱带或断层破碎带。但是折射波法在盲区得不到记录,因此需要加大检波距。当下层速度v2)小于上层速度v1时,不可能形成折射波。