工程物探思考题解答

1. 什么是工程物探？工程物探，是地球物理勘探的一个分支，它是应用地球物理学的原理进行工程地质调查的一种勘探方法。

2. 物探定义：以岩矿石间的地球物理性质的差异为基础，通过接收和研究地质体（构造或矿体等）在地表及其周围空间产生的地球物理场的变化和特征来推断地质体存在状态（产状、埋深、规模等）的一种地质勘探方法3. 常用物探方法有哪些？目前常用的方法主要有地震勘探、电法勘探、重力勘探、磁法勘探、地球物理测井等。

地震勘探介质弹性差异勘探地震学波场重力勘探介质密度差异•磁法勘探介质磁性差异非地震学•电法勘探介质电性差异•放射性勘探介质放射性差异辐射场。

地热测量地下热能分布和介质导热性地温场3. 简述工程物探的应用范围.1、第四系覆盖层探测；2、隐伏构造破碎带探测；3、岩体风化和卸荷带探测；4、滑坡体探测；5、岩溶探测；6、地下水探测；7、隧洞施工掌子面超前预报；8、桩基质量检测；9、4. 工程与环境物探的特点1、勘探深度、勘探规模变化大，场地条件多变，勘探方法不能拘泥于常规，应灵活多变，综合应用。

2、探测对象结构复杂，具非稳定性或随机性，探测精度要求高，指标参数多，时常要求实时解释。

3、工作环境一般较差，噪声水平较高，场源选择时常受环境限制，要求仪器具有高灵敏度、高精度、高分辨率、高保真，且性能稳定可靠，抗干扰强，智能便携。

要求工作人员要有一定的专业技术素质，且具有现场工作经验。

4、工期短，速度快，成本低，效益好。

能清晰、无损地描绘探测对象的空间展布状态。

5、要加强新技术、新方法与新装备的研究应用，充分利用现代电子技术与计算机数字处理技术。

5.工程物探的主要研究内容1、研究地质构造2、研究介质体的状态和性质3、环境检测与灾害调查6. 地震波有哪些类型？简要说明各类地震波的特点地震波有：纵波、横波与面波，在地震勘探中还有利用转换波、槽波等进行勘探的。

纵波以速度vp传播，其传播速度较其它波快，纵波比较容易激发与接收，地震勘探经常使用纵波来进行；横波以速度vs传播，其传播速度与纵波相比较慢，横波在液体中不能传播，其与纵波联合勘探，可以得到岩土体的工程地质动态参数，为工程设计提供丰富数据；面波包括瑞雷波与拉夫波，大多利用瑞雷波的频散特性进行勘探，面波在工程勘察中有较多的应用。

纵波在具有各向异性的岩体中会发生分裂形成转换波，利用转换波进行勘探可以获得介质层中诸如裂隙分布和各向异性特征。

槽波是在软弱夹层中传播的地震波，煤层中形成的槽波又称煤层波，可用于煤矿井下进行勘探。

7、举例介绍浅震中的特殊观测方法（试举三例）（1）反射波高密成像：采用小偏移距或等偏移距，单点激发，单点接收或多点接收，经实时数据处理，以大屏幕密集显示波阻抗界面的方法形成彩色数字剖面，再现地下结构形态。

（2）透射CT成像：在钻孔或结构体两侧密集布点，获得大量透射地震数据，经叠代运算后反演成像。

只要测得介质的纵波速度及横波速度，即可求解诸如介质密实度、杨氏模量、泊松比等岩土力学参数。

（3）自激自收：震源附近为折射波盲区，不存在极浅层折射波对浅层反射波的干扰，其他规则干扰波大多为远区场的解，在震源附近无法满足其边界条件，如面波等都不存在。

因此，在震源附近一个极窄小的区域内存在着一个最佳反射波观测接收窗口。

自激自收反射波法就是利用这一窗口在有限区域内进行探测的。

8、常用浅震震源（检波器）有哪些？简述它们的特点及其应用场地条件。

常用浅震震源有：（1）雷管和炸药震源：频段宽，能量大，不适用于周边有居民或建筑物的场地；（2）锤击震源：频带宽，能量有限，易产生面波，常用于市政工程和建筑工程勘探；（3）其他震源（板，枪，架）：机械式，常用于特殊场地的地震勘探；（4）电火花震源、电磁激励震源、稀土超磁致伸缩震源等：用于特殊场地的地震勘探。

[常用浅层地震勘探中的检波器有：电动式、压电、涡流检波器]9、浅层地震地质条件（1）疏松覆盖层（低速带）吸收高频成分，产生多次反射波，使反射波走时产生‘滞后’现象。

（2）潜水面和含水层疏松层含水而增大波速，减小了影响程度。

含水层下激发可丰富信号频率，改善勘探效果。

（3）地质剖面的均匀性剖面在横向和纵向的不均匀，如岩性变异、发育构造等，都是不利因素。

（4）地震界面和地质界面的差异不同岩性的地层其波速与密实度可能很接近；或者岩层很薄，难以识别；有时同一层中也可能出现不同的波速层。

（5）地震标志层的确定选择分布稳定且具有较明显的地震波运动学和动力学特征的层位作为判别信号质量与剖面追踪的标志。

10、小断层的地震波识别特征和判别准则反射同相轴明显错断，落差大于或近于半个地震波长，断距一般3～5m，反射波同相轴在断层处形成台阶，由于断层面对地震波的散射、绕射和反射作用，断面处一定范围内波形时有紊乱，下盘之下近断面附近反射波组相位有时模糊不清。

反射同相轴扭曲，落差较小（2～3m左右）的小断层其断层破碎带一般不明显，在地震剖面上仅造成断面两侧相应地层反射波同相轴的小幅错开，视觉上同相轴在该处仅发生波动或扭曲或转折，没有明显断开迹象。

反射同相轴分叉或合并，由于断面两侧地层因断层作用形成明显的楔形，造成断层反射波容易与附近上下地层的波形发生复合，形成同相轴分叉或合并的假象。

同相轴发生强相位转换或振幅强弱变化，断距一般1～3m。

正断层和逆断层在时间剖面上的对比，同相轴断开一般视为正断层断点，反射波同相轴重叠为逆断层的断点。

断层的解释应该注意其多解性，对于地震剖面上所出现的同相轴变化应综合工作区地质构造特点与地震波组特征仔细分析，并加强验证对比，寻找判据，增加判定的可靠度。

11、瑞雷波勘探法的特点，可用来解决哪些工程地质问题1）.波前面是高度为z=λR 的柱体；瑞雷面波是椭圆极化波; 面波振幅A随距离r衰减比体波慢，，面波能量强于体波。

2）. 在分层介质中，瑞雷波具有频散特性，在层状介质中瑞雷波随着波长或频率的变化而变化，即发生频散。

3).瑞雷波的波长不同，穿透深度也不同，其能量主要集中在一个波长范围内，而传播速度代表着半个波长范围内介质振动的平均传播速度，因此，一般认为瑞雷波法的勘探深度和波长密切相关。

4).面波速度与横波速度相当;当泊松比σ=0.5时，，一般岩石的泊松比为0.25，而土的泊松比在0.45～0.49之间，因此，对于岩土工程勘察而言，可用面波速度代替横波速度12、槽波探测当煤层中激发了体波，包括纵波与横波，其部分能量由于顶底界面的多次全反射被禁锢在煤层及其邻近的岩石（简称煤槽）中，不向围岩辐射，在煤槽中相互叠加、相长干涉，形成一个强的干涉扰动，即槽波。

它以煤层为波导沿着煤槽向外传播，因此槽波又称煤层波或导波。

槽波的最大特点是具有频散特性，即槽波的传播速度是频率的函数。

激发的短促脉冲，由于频散随着传播距离的增大而‘散开’，逐渐形成变频的长波列，频散使槽波在传播过程中相位与能量包络极大值的传播速度不同，即相速度与群速度不同。

1、电法勘探深度与哪些因素有关？当供电与测量极距变化时对勘探深度有何影响？1）、介质电性、产状和规模大小以及地电断面结构2）、探测装置原则上说，要想加大勘探深度，只有相应地增大供电极距，从而使分配到一定深度范围的电流密度的百分数相对增大。

显然，在电源功率不变的情况下，随着极距的加大，电流密度值也将随之减小。

所以，当考虑加大极距的同时，也必须考虑加大电源功率。

能够在地表产生可靠异常的最大深度，即为所用电极装置及相应极距的勘探深度。

2、电剖面法有哪些最主要的电极装置类型？说明其应用范围并比较其优缺点。

电剖面法主要有：联合剖面法、对称剖面法、中间梯度法和高密度电阻率法。

联合剖面法在每个测点可用两个三极装置进行测量，可以得到两条视电阻率曲线，一般在低阻体上出现正交点，比较容易判别低阻体的位置，具有分辨能力强，异常明显等优点，但它需要一个无穷远极，野外工作装置笨重、地形影响大。

对称剖面曲线的异常幅度和分辨能力都不如联合剖面，但不需要无穷远极，野外工作轻便、效率高。

中间梯度法工作时只在AB的中部移动测量电极MN，并可在AB连线的1/6AB范围内进行中间梯度法测量，工作效率大大提高。

高密度电法可以实现数据的快速采集和微机处理，智能化程度高，信息量丰富，具有极高的工作效率，并减轻了劳动强度。

3、三层地电断面的测深曲线类型有哪些？如何从测深曲线形态的变化来判断中间层参数的改变？4、充电法与自然电场法能用来解决哪些水文地质问题，其应用的地质－地球物理前提是什么？充电法可用来查明金属矿体的产状、分布及其与相邻矿体的连接情况，也被用来测定地下水的流速、流向，追索岩溶发育区的地下暗河等。

充电法是以地质对象与围岩间导电性的差异为基础并且要求这种差异必须足够大，通过研究充电电场的空间分布来解决地质问题。

自然电场法可解决找矿勘探或水文、工程地质问题，也常用于地质填图、寻找含水破碎带、上升泉、渗漏点及确定地下水的流向。

自然电场和地下水的运动和岩矿的电化学活动性有关，无需人工施加电场，只需能够测量电位的装备即能开展工作。

5、说明地质雷达的基本原理及其能解决的主要地质问题。

地质雷达利用主频为数十兆赫至千兆赫波段的电磁波，以宽频带短脉冲的形式，由地面通过天线发射器发送至地下，经地下目的体或地层的界面反射后返回地面，为雷达天线接受器所接受，以电磁波反射振幅的形式成像。

6、画图说明高密度电法的三电位电极系测量系统，并推导三种电极排列的视电阻率关系，写出三种电极排列的视电阻率公式。

瞬变电磁勘探瞬变电磁法勘探原理是在地面铺设不接地回线，在发射线圈里通以脉冲阶跃电流向地下发送一次脉冲磁场，当发射线框中的电流突然断开时，根据楞次定律，地下的良导体在一次脉冲磁场的激发下为了维持电流断开前已经存在的磁场，就会引起感应涡流场，激发出的涡流场随着时间延迟将以等效涡流环的形式向下传播与向外扩散，即像“烟圈”一样随着时间的延迟逐渐扩散到大地深处，它的半径会随着时间的推移而增大，速度与电导率成反比，深度也随着时间而不断变深；关断脉冲电流，一次场消失，但是二次瞬变磁场由于暂态过程并不会立刻消失，二次磁场将有一个衰减的过程，二次场会随着时间延迟按指数规律衰减变化，衰减的快慢由地质体的体积形态、结构构造、电性参数等因素影响来决定。

一般来说，导体的导电性愈好,其产生的二次场的衰减就愈慢，反之也亦然。

因此在一次脉冲磁场的间断期间，通过不接地线圈来测量二次场，通过测得的感应电动势的剖面曲线分布特征来判断异常体的产状、规模与电性结构，再通过软件反演、成像解释即可以获得比较丰富的地下介质的电性结构信息。

瞬变电磁探测技术，对地下良导电介质具有较强的响应能力，适用于断层及裂隙带富水性评价，陷落柱探测，煤层顶底板含（隔）水层划分等，具有突出地电异常响应。