工程地球物理勘探(engineering geophysical exploration)解決土木工程勘察中工程地質(zhì)、水文地質(zhì)問題的一種物理勘探方法,簡稱工程物探。它是以研究地下物理場(如重力場、電場等)為基礎的。不同的地質(zhì)體在物理性質(zhì)上的差異,直接影響地下物理場的分布規(guī)律。通過觀測、分析和研究這些物理場,并結合有關地質(zhì)資料,可判斷與工程勘察有關的地質(zhì)構造問題。
電法勘探
通過對人工或天然電場(或電磁場)的研究,獲得巖石不同電學特性的資料,以判斷有關水文地質(zhì)及工程地質(zhì)問題。常用的是直流電法勘探,主要研究巖石的電阻率和電化學活動性,可分為電阻率法、自然電場法和激發(fā)極化法等。
電阻率法
自然界中各種巖石的導電性能不同。一般情況下,巖漿巖、變質(zhì)巖和沉積巖中的致密灰?guī)r的電阻率都很高,超過10~歐姆·米,只有當它受風化,構造破碎時,由于含泥量增多,水分增加時,其電阻率值才降到102)歐姆·米級或更小。含泥質(zhì)沉積物或含高礦化度地下水的砂礫石層,其電阻率較低(10~102)歐姆·米級)。電阻率法常用于探測風化殼的厚度,覆蓋層下新鮮基巖面的起伏、盆地結構形態(tài)、儲水構造,追索古河道,圈定巖溶發(fā)育帶,確定斷層位置等。
自然電場法
當?shù)叵滤诳紫兜貙又辛鲃訒r,毛細孔壁產(chǎn)生選擇性吸附負離子的作用,使正離子相對向水流下游移動,形成過濾電位。因此作面積性的自然電位測量,可判斷潛水的流向。在水庫的漏水地段可出現(xiàn)自然電位的負異常,而在隱伏上升泉處則可獲得自然電位的正異常。
遙感技術
根據(jù)電磁波輻射(發(fā)射、吸收、反射)的理論,應用各種光學、電子學探測器對遠距離目標進行探測和識別的綜合技術。航空攝影地質(zhì)是早的一種遙感地質(zhì)方法,至今仍然是遙感地質(zhì)中一個重要的組成部分。60年代以來,在運載工具、傳感器及圖像處理、解釋方法上都有了迅速發(fā)展。除可見光波段攝影黑白像片和彩色像片外,還發(fā)展了紅外線,多波段、雷達、激光等技術。利用地物反射人工發(fā)射的電磁波進行遙感的稱為主動遙感;利用地物反射太陽輻射的或由地物自身發(fā)射的電磁波進行遙感的稱為被動遙感。遙感技術可以提供有關地貌、巖性、地層、褶皺、斷層、構造、巖漿巖以及隱伏構造和深部構造的資料。紅外遙感技術在水文地質(zhì)勘察中具有特別重要的意義。遙感技術不僅能克服地面點、線調(diào)查的局限性及視野的阻隔,使人們能從整體上宏觀地進行地質(zhì)研究,而且還能提供各種電磁波的地質(zhì)信息,其中微波能穿透植被和第四紀地層,提供一定深度范圍的地質(zhì)信息。此外,還可以對一個地區(qū)反復成像,以取得的的地質(zhì)動態(tài)資料。
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)體導電性的差異,建立人工電場并進行觀測,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、進行地質(zhì)填圖等。
②充電法是對良導電體充電,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體的激發(fā)極化效應,測定巖體的視極化率等參數(shù),可進行巖溶調(diào)查、尋找斷層破碎帶、測定含水層位置等有關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。