电法勘探
通过对人工或天然电场(或电磁场)的研究,获得岩石不同电学特性的资料,以判断有关水文地质及工程地质问题。常用的是直流电法勘探,主要研究岩石的电阻率和电化学活动性,可分为电阻率法、自然电场法和激发极化法等。
电阻率法
自然界中各种岩石的导电性能不同。一般情况下,岩浆岩、变质岩和沉积岩中的致密灰岩的电阻率都很高,超过10~欧姆·米,只有当它受风化,构造破碎时,由于含泥量增多,水分增加时,其电阻率值才降到102)欧姆·米级或更小。含泥质沉积物或含高矿化度地下水的砂砾石层,其电阻率较低(10~102)欧姆·米级)。电阻率法常用于探测风化壳的厚度,覆盖层下新鲜基岩面的起伏、盆地结构形态、储水构造,追索古河道,圈定岩溶发育带,确定断层位置等。电阻率法的工作原理如图1所示,通过A、B两个电极向地下供入电流(IAB),并通过M、N两个电极测量供电所形成的电位差(ΔUMN)。代入ρ=K·ΔUMN/IAB式,便可计算出电阻率ρ。式中K为装置系数,由各电极间的相互距离确定。一般地下并非单一均匀地层,由上式计算的电阻率并不代表某一地层的真电阻率,故称为视电阻率ρs。电极排列方式(装置)不同,其探测效果亦异。例如,固定装置,沿剖面测线逐点测量视电阻率值,可获得沿剖面线的视电阻率曲线,它反映岩性沿剖面线变化的情况,称为电剖面法(图2)。若固定测点,不断扩大供电电极A、B的距离,使电流在地下分布空间不断扩大,相应的勘探深度则越来越深。其相应于不断增加的电极距(AB/2)的视电阻率曲线(电测深曲线),反映了电阻率随深度变化的情况,即为电测深法。用量板或计算机程序对曲线作解释,可划分出不同深度、具有不同电阻率的地层。
反射波法
反射波形成的条件是界面两侧的波阻抗(地层速度与密度的乘积)有差异,差异越大反射波越强。图5是反射波传播示意图。由S点激发的地震波遇到 RR′界面时将产生反射波。根据反射波从激发点到检波器的传播时间,以及地层的速度,便可计算从激发点S到反射界面RR′的垂直距离以及界面的倾向和倾角。由于采用信号叠加技术以及轻便的可控振动器做振源,已经可以获得深度约50米,甚至更浅的浅层反射记录。
以上所涉及的激发方式主要产生纵波(压缩波)。在测定岩石动弹性模量时,常用垂直于测线方向水平激发的方式产生横波(剪切波)。水是不传递横波的,故在水文地质、工程地质勘察中发展横波技术是有前景的。
声波探测
利用声波(或超声波)对岩体进行探测的方法。由于频率高、波长短,因此分辨率高。主要用于测定岩体的物理力学参数、确定洞室岩石应力松弛范围、探测溶穴及检查水泥灌浆效果等。但是,由于岩石对高频波的吸收、衰减和散射比较严重,因而探测的距离不大。声波探测可分为主动和被动两种方式。
主动方式
由声源信号发生器(发射机)向压电材料制成的换能器发射一电脉冲激励晶片振动,产生声波向岩石发射。声波在岩体中传播,经接收换能器接收并转换成电信号送至接收机,放大之后在示波管屏幕上显示波形图。从波形图上可直接读出声波的初至时间,再根据已知的探测距离,计算出声波速度。
被动方式
观测岩体由于受力变形过程中所释放出来的应变能引起的声波。可用以了解岩体内部应力状态等。
地下管线探测
主要检测内容:
(1)金属管线探测
地下金属管线适宜用管线探测仪和探地雷达进行探测,管线仪对于金属管线探测具效率高、仪器轻便、结果准确等优点;探地雷达可用于埋深较大和密集管线的探测。
(2)非金属管线探测
地下非金属管线探测的方法是探地雷达。探地雷达具有连续无损探测、、高精度、易反演解释等优点。
使用探地雷达具有独特的天线阵技术,可以极大提高探测结果的精度和有效性。