工程地球物理勘探

工程地球物理勘探解决土木工程勘察中工程地质、水文地质问题的一种物理勘探方法，简称工程物探。它是以研究地下物理场（如重力场、电场等）为基础的。不同的地质体在物理性质上的差异，直接影响地下物理场的分布规律。通过观测、分析和研究这些物理场，并结合有关地质资料，可判断与工程勘察有关的地质构造问题。

工程地球物理勘探简称：工程物探

• 概念：通过观测和研究各种地球物理场的变化解决地质问题的一致勘察方法。
• 场包括：重力场、电磁场、波场等。
• 异常场：组成地壳的不同岩土介质往往在密度、弹性、电性、磁性、放射性及导热性等方面存在差异，这些差异将引起相应地球物理场的局部变化，对于这种与地下岩土介质局部变化有关的地球物理场的变化，称之为异常场。
• 地震波法
  • 反射波法
    • 概念：利用地下介质的密度差异，通过接收到的地震透射波或反射波信号，识别地下介质在纵、横向上的地质力学特征，进而推断地质异常体的范围。
    • 瑞士的TSP，日本的HSP,美国的TRT，
    • 最大探测距离为掌子面前方150m，最高分辨率为不小于1m的地质体
    • 特点：探测距离远、分辨率高、抗干扰能力强
    • 缺点：缺乏明确的判读指标，更多依赖于经验，对于隧道走向近乎平行的断裂带、饱水带以及几何形状为圆柱体、圆锥体的溶洞等，尚无法识别。
  • 透射波法（CT法）
    • 地震CT概念：通过地震波射线对地质体（结构）进行透视，通过地震波走时和能量的衰减的观测对地质体（结构）成像。地震波穿越岩土地质时，其速度快慢与岩土介质的弹性模量、剪切模量、密度有关，密度大、强度高的岩石模量大，波速高，走时短，反之亦然。
    • 完整坚硬的岩体波速高，破碎岩体和松散的土体的波速低。孔隙度小的密实岩体地震波的能量衰减小，破碎的岩体和松散的土体能量衰减大。
    • 用途：常用于探查断裂带、密集节理带、含水带、溶洞、风化带等不良地质体（结构）的位置、形态、力学强度等。作为首选方法查明隧道围岩坍塌的地质原因、范围和岩体中断裂带的发育、延伸情况及其力学性状。
• 电法
  • 概念：利用地下介质中所观测的有人工源所产生的电场的差异，感知地下地质异常体电性参数（视电阻率或者介电常数）变化，进而可以对地下结构、含水量等参数进行推断。
  • 分为：电阻率法和电磁波法。
  • 高密度电法是电阻率法的代表。电磁波法的代表是地质雷达。
  • 高密度电法
    • 通过电极向地下形成人工电场，根据地下介质视电阻率的分布，推断解释地下地质结构。
    • 特点：对围岩含水情况特别敏感，围岩破碎含水，其视电阻率明显降低，完整坚硬的视电阻率明显高于断层带、破碎带、和富水围岩的视电阻率。
  • 地质雷达法
    • 发射高频电磁波（一般100MHz-2GHZ），通过观测接收到的反射波波形的变化来感知地下地质异常体电性参数（介电常数e和电导率）的变化，进而可以推导孔隙率、含水率、矿化度等水文地质参数。
    • 特点：对含水地质体异常敏感，弥补了地震波法在这方面的不足，与之互补。