水文、工程與環(huán)境物探緒論課件

工程與環(huán)境

地球物理勘探Engineering&EnvironmentalGeophysicalExploration緒論一、地球物理勘探方法的特點(diǎn)及分類（1）什么是地球物理勘探？（2）地球物理勘探的基本特點(diǎn)；（3）地球物理勘探方法的分類。二、地球物理勘探在水文、工程與環(huán)境地 質(zhì)勘察中的應(yīng)用三、水工環(huán)物探的特點(diǎn)四、水工環(huán)物探的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(1).什么是地球物理勘探？

地球物理勘探簡稱為“物探”，是用物理的方法通過觀察和研究各種地球物理場的變化來解決地質(zhì)問題的一種勘查方法。它是根據(jù)地下巖層在物理性質(zhì)上的差異并借助一定的裝置和專門的物探儀器，測量物理場的空間與時(shí)間分布狀況，并通過分析和研究物理場的變化規(guī)律，結(jié)合相關(guān)地質(zhì)資料推斷出地下一定深度范圍內(nèi)地質(zhì)體的分布規(guī)律及物理屬性，為地質(zhì)勘探、工程勘察、環(huán)境調(diào)查及地下資源分布規(guī)律的研究提供依據(jù)。此外，地球物理探測技術(shù)還可用于工程施工質(zhì)量的檢測和監(jiān)測。(2)物探工作具有效率高、成本低的特點(diǎn)；

以往的物探工作為礦產(chǎn)資源的調(diào)查、水文地質(zhì)及工程地質(zhì)工作提供了大量的、獲得實(shí)踐檢驗(yàn)的重要資料；尤其是在覆蓋地區(qū)對(duì)研究地質(zhì)構(gòu)造、指導(dǎo)勘探、成井等方面發(fā)揮了重要作用，加快了勘探速度，降低了施工成本，提高了水文地質(zhì)鉆孔的成井率。在工程勘察方面正確采用物探的方法，不僅可以減少鉆探工作量，而且還能提高勘探精度。（3）物探工作相對(duì)而言能從整體上了解隱伏的勘探目標(biāo)的全貌，避免鉆孔勘探‘一孔之見’的弱點(diǎn)；

物探工作能提供勘探區(qū)域內(nèi)二維、甚至三維的地下巖溶分布狀態(tài)，克服鉆孔‘一孔之見’的具限性。跨孔聲波、電磁波透視法能了解兩孔之間的巖體的完整性，能從整體上評(píng)價(jià)巖體的完整性與基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。（4）物探工作有其自身的局限性，物探方法的應(yīng)用具有條件性；

物探方法的應(yīng)用總是受到一定的地質(zhì)及地球物理?xiàng)l件的限制。物探工作能否有效地解決地質(zhì)問題，首先決定于探測對(duì)象與圍巖之間是否存在物理性質(zhì)上的差異以及使物理場分布狀態(tài)及強(qiáng)度發(fā)生足夠的變化的體積；即要求探測對(duì)象要有一定的規(guī)模、且埋深不太大，以產(chǎn)生現(xiàn)代儀器可以發(fā)現(xiàn)和圈定的地球物理異常；其次，物探工作的效果還受地形條件的影響、勘探場地的局限、地表覆蓋層的性質(zhì)及厚度、以及勘探現(xiàn)場的噪聲與地質(zhì)環(huán)境中的一些干擾體的影響；2、近似性及概略性：影響物探資料解釋精度的主要原因有：物探儀器自身的觀測精度總是有一定的限度，其觀測數(shù)據(jù)必然帶有一定的誤差；由于受觀測系統(tǒng)的影響和限制，觀測數(shù)據(jù)的空間有限；3.環(huán)境因素的干擾影響使觀測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確；4.實(shí)際地質(zhì)條件的復(fù)雜性以及地質(zhì)體的物理性質(zhì)和形狀、產(chǎn)狀要素的多變性的影響；5.正演與反演的數(shù)學(xué)物理方法的水平有限。(3).物探方法的分類1.按工作原理可分為:重力勘探(gravimetermethod)、磁力勘探(magneticmethod)、電(磁)法勘探(electricor electromagneticmethod)、地震勘探(seismicmethod)、放射性勘探(radioactivitymethod)等；2.按工作場所可分為：航空物探、地面物探、海洋物探及井中物探；3.按勘探對(duì)象的埋藏深度可分為:深部物探、中深部物探、以及近地表物探；4.按用途可分為：金屬、非金屬物探、石油及天然氣物探、煤田物探、以及水文、工程、環(huán)境物探。

不存在一種對(duì)所有地質(zhì)問題都有效的地球物理方法，各種不同的地球物理方法與技術(shù)有一定的互補(bǔ)性；可以綜合運(yùn)用多種地球物理方法解決復(fù)雜的地質(zhì)問題。2.工程地質(zhì)環(huán)境調(diào)查

為工程選址和工程設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)工程地質(zhì)資料（包括構(gòu)造、巖層分布、不良地質(zhì)現(xiàn)象及巖土力學(xué)參數(shù)等）；對(duì)工程周圍可能出現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害（包括滑坡、巖溶塌陷、泥石流、地下工程的涌水和塌方等）進(jìn)行預(yù)測。實(shí)例古河道探測GPR斷面某電站壩基CT測量速度等值線圖等值線間隔為200米/秒，該圖表示了橫穿河床底部斷面的基巖速度分布情況。3.工程施工質(zhì)量的檢測和監(jiān)測及工程現(xiàn)狀檢測

高速公路路面的鋪設(shè)質(zhì)量，鐵路、公路、及水電站引水隧洞的襯砌質(zhì)量，洞壁附近巖層中隱藏的地質(zhì)問題，高填方碎石路基的邊坡穩(wěn)定性等工程施工質(zhì)量的檢測；各類工程建筑的樁基礎(chǔ)的質(zhì)量的無損檢測；評(píng)價(jià)強(qiáng)夯碎石樁復(fù)合地基（軟基）處理的施工質(zhì)量；對(duì)現(xiàn)有工程（公路、鐵路基礎(chǔ)、機(jī)場跑道，橋梁、隧道，水利設(shè)施等）的現(xiàn)狀及隱患等進(jìn)行探查、監(jiān)測和評(píng)價(jià)。地下管、線及其它埋設(shè)物的探測?；炷翝茶T質(zhì)量超聲CT檢測結(jié)果不密實(shí)隧道襯砌檢測完整摩擦樁理論波形示意圖摩擦縮頸樁理論波形示意圖4.工程施工或巷道掘進(jìn)過程中的超前預(yù)報(bào)

如公路、鐵路隧道及城市地鐵工程施工過程中對(duì)掌子面前方不良地質(zhì)現(xiàn)象（如溶洞、斷裂構(gòu)造帶、沙層及軟土層）的探查及圍巖分級(jí)等。深基坑及壩基開挖時(shí)軟弱夾層探查，大閘高邊坡構(gòu)造裂隙和卸荷裂隙的探查等。TSP隧道超前預(yù)報(bào)5.在水文地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用

（1）在區(qū)域水文地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用

（2）在水文地質(zhì)普查中的應(yīng)用（3）應(yīng)用于尋找山區(qū)基巖中的地下水（4）應(yīng)用于平原沉積覆蓋區(qū)找水（5）在勘定古河道水源中的應(yīng)用（6）在探測巖溶儲(chǔ)水構(gòu)造中的應(yīng)用（7）在濱海地區(qū)尋找淡水資源（8）勘察地?zé)豳Y源（9）地下水資源的評(píng)價(jià)與管理（10）為水災(zāi)治理提供服務(wù)

6.在環(huán)境地質(zhì)方面的應(yīng)用(1)應(yīng)用古地磁研究全球古環(huán)境與古氣候的變遷模式

古地磁學(xué)是根據(jù)巖石磁性的記憶功能，通過不同年代、不同地層巖石標(biāo)本的古地磁測定，研究古地磁場的極性變化，從而為地質(zhì)學(xué)及古地理學(xué)研究中古環(huán)境的恢復(fù)提供證據(jù)；通過研究古土壤到現(xiàn)代黃土之間磁學(xué)性質(zhì)的詳細(xì)變化特征，可以揭示古代氣候的變化模式。2）現(xiàn)代環(huán)境地質(zhì)變遷的調(diào)查

用地球物理方法探測活動(dòng)構(gòu)造，對(duì)滑坡進(jìn)行監(jiān)測與調(diào)查，地面塌陷、地裂縫、地面沉降的成因調(diào)查與監(jiān)測，礦山采空區(qū)的探測與圈定等。城市地下水污染、海水入侵、放射性污染等問題的調(diào)查、檢測及預(yù)報(bào)。用于極地冰川觀測,精確測定冰雪覆蓋層的厚度及寒冷地區(qū)凍土層厚度。 7.考古及文物保護(hù)方面的調(diào)查三、水工環(huán)物探的特點(diǎn)（1）大部分對(duì)象是淺、小的物體，探查深度從幾十厘米到幾十米，要求探測的分辨率高、定量解釋精度高；（2）不僅要求搞清探查對(duì)象的分布規(guī)律，還要求查明單個(gè)對(duì)象（如溶洞）的空間位置；（3）與工程及環(huán)境地質(zhì)工作結(jié)合緊密，探查資料通常要用于設(shè)計(jì)或施工，時(shí)間上銜接緊，這通常使得探測結(jié)論能及時(shí)得到驗(yàn)證和反饋，對(duì)物探工作的結(jié)論要求高。（4）探查對(duì)象復(fù)雜。淺、小的物體規(guī)律復(fù)雜，近地表的地質(zhì)條件和物性也不均勻，各向異性嚴(yán)重，甚至物性出現(xiàn)連續(xù)性漸變的情況。資料的定性及定量解釋帶來許多困難。四、水工環(huán)物探的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

從二十世紀(jì)80年代到90年代，水文、工程與環(huán)境地球物理勘探從裝備上和技術(shù)上都有很大的發(fā)展。當(dāng)前地球物理勘探所采用的儀器大都已數(shù)字化，儀器的測量精度以及野外使用的方便程度都有相當(dāng)程度的提高；地球物理資料的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理大都已實(shí)現(xiàn)微機(jī)化。一些新的物理參數(shù)已得到廣泛應(yīng)用，并已取得明顯的地質(zhì)效果。水工環(huán)物探方法從勘探深度、廣度、分辨