工程地球物理勘探(engineering geophysical exploration)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。
激发极化法
实验室研究表明,含水砂层在充电以后,断电的瞬间可以观测到由于充电所激发的二次电位,该二次电位衰减的速度随含水量的增加而变缓。在实践中利用这种方法圈定地下水富集带和确定井位已有不少成功的实例。但它在理论和观测技术方面还有待改进。
地震勘探
通过研究人工激发的弹性波在地壳内的传播规律来勘探地质构造的方法。由锤击或爆炸引起的弹性波,从激发点向外传播,遇到不同弹性介质的分界面,将产生反射和折射,利用检波器将反射波和折射波到达地面所引起的微弱振动变成电信号,送入地震仪经滤波、放大后,记录在像纸或磁带中(图3)。经整理、分析、解释就能推算出不同地层分界面的埋藏深度、产状、构造等。常用于探测覆盖层或风化壳的厚度,确定断层破碎带,在现场研究岩土的动力学特性等。可分为折射波法和反射波法两种。
磁法勘探
根据岩石的磁性差异所形成的局部磁性异常来判断地质构造的方法。在工程勘察中,主要用于圈定岩浆岩体,特别是磁性较强的基性岩浆岩体,寻找有岩浆岩活动的断裂接触带,追索第四纪沉积物覆盖下的岩性界线等。大面积航空磁测资料可提供有关区域性的断裂构造、结晶基底的起伏等,为评价区域稳定性及寻找有利的储水构造提供依据。
重力勘探
根据岩体密度差异所形成的局部重力异常来判断地质构造的方法。常用以探测盆地基底的起伏和断层构造等。采用高精度重力探测仪有可能探测一些埋深不大并且具有一定体积的地下空洞。
放射性勘探
不同岩石所含放射性元素的含量不同。因此通过探测由放射性元素在蜕变过程中产生的 у射线强度,可以区分岩性。近年来利用天然放射性测量探测基岩裂隙地下水(如用测量у强度、能谱、α径迹法等找水)获得成功。此外,放射性同位素常用作研究地下水及其溶质运动的示踪剂。
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。