物探——地球物理勘探的簡稱,它是以地下巖土層(或地質(zhì)體)的物性差異為基礎(chǔ),通過儀器觀測自然或人工物理場的變化,確定地下地質(zhì)體的空間展布范圍(大小、形狀、埋深等)并可測定巖土體的物性參數(shù),達(dá)到解決地質(zhì)問題的一種物理勘探方法。 按照勘探對象的不同,物探技術(shù)又分為三大分支,即石油物探、固體礦物探和水工環(huán)物探(簡稱工程物探),我們使用的為工程物探。 工程物探技術(shù)方法門類眾多,它們依據(jù)的原理和使用的儀器設(shè)備也各有不同,隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,物探技術(shù)的發(fā)展日趨成熟,而且新的方法技術(shù)不斷涌現(xiàn),幾年前還認(rèn)為無法解決的問題,幾年后由于某種新方法、新技術(shù)、新儀器的出現(xiàn)迎刃而解的實例是常見的。它是地質(zhì)科學(xué)中一門新興的、十分活躍、發(fā)展很快的學(xué)科,它又是工程勘察的重要方法之一,在某種程度上講,它的應(yīng)用與發(fā)展已成為衡量地質(zhì)勘察現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。
電法勘探 方法種類繁多,水利工程勘察中常用的有下列各種。 ①電阻率法是利用地質(zhì)體導(dǎo)電性的差異,建立人工電場并進(jìn)行觀測,求得某個測點下面不同深度或剖面上不同測點的視電阻率后,再進(jìn)行推斷和地質(zhì)解釋。前者稱為電測深法,后者稱為電剖面法。電測深法用以探測比較平緩的巖層和成層地質(zhì)體的垂向分布,如測定覆蓋層、風(fēng)化層厚度等。電剖面法則可探查水平向地質(zhì)情況的變化,如尋找斷層破碎帶、進(jìn)行地質(zhì)填圖等。 ②充電法是對良導(dǎo)電體充電,在地面觀測電場的形態(tài),用來測定地下水的流向流速及追索巖溶暗河等。 ③自然電場法是測量地層過濾吸附作用造成的滲透電場,用來進(jìn)行地下水流向測定等水文地質(zhì)調(diào)查工作,還可用于探查水庫的滲漏地段和巖溶。 ④激發(fā)極化法是利用離子導(dǎo)體的激發(fā)極化效應(yīng),測定巖體的視極化率等參數(shù),可進(jìn)行巖溶調(diào)查、尋找斷層破碎帶、測定含水層位置等有關(guān)地下水資源和水庫滲漏方面的探查工作。 ⑤甚低頻法、無線電波透視法和地質(zhì)雷達(dá)法是利用地質(zhì)體對電磁波的傳播、吸收、反射特性,分別用以查找淺部的、兩個鉆孔(或探洞)之間和地下洞室周圍存在的巖溶、斷層破碎帶等。
地球物理測井 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井、自然電位測井、天然放射性測井、聲波測井等。綜合分析幾條測井曲線可劃分鉆孔地層巖性剖面。用中子-伽瑪測井或聲波測井方法可以測定地層的孔隙度。自然電位測井方法還可以在泥漿鉆孔中分層測定地下水的礦化度。利用井液電阻率測井或井中流速儀可以研究鉆井中地下水的運(yùn)動。井中攝影和井中光學(xué)電視可以獲得鉆井剖面的實際圖像,而超聲電視測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。不同測井方法的井下探測器各有其特點。但是所測量的參數(shù)均將轉(zhuǎn)換成電訊號,通過電纜傳輸?shù)降孛鏈y井儀中并記錄在像紙、紙帶或磁帶上。
聲波探測 利用聲波(或超聲波)對巖體進(jìn)行探測的方法。由于頻率高、波長短,因此分辨率高。主要用于測定巖體的物理力學(xué)參數(shù)、確定洞室?guī)r石應(yīng)力松弛范圍、探測溶穴及檢查水泥灌漿效果等。但是,由于巖石對高頻波的吸收、衰減和散射比較嚴(yán)重,因而探測的距離不大。聲波探測可分為主動和被動兩種方式。 主動方式 由聲源信號發(fā)生器(發(fā)射機(jī))向壓電材料制成的換能器發(fā)射一電脈沖激勵晶片振動,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)已知的探測距離,計算出聲波速度。 被動方式 觀測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??捎靡粤私鈳r體內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)等。