工程与环境物探__课程介绍
工程与环境物探(3-4章)
经验公式
Em Es 5.3 Em 200000
Es
Em
1550 645 Em
❖ 科学院：
Es aEmb
Es
0.25E
1.3 m
（适合完整的岩体）
Es
0.25E
1.7 m
（适合破碎的岩体）
Es
0.25E
2.0 m
（适合破碎含水的岩体）
上述经验公式，可以借鉴，在一个新区工作时，
最好做一定试验，建立适合本区的公式（非线性 回归）。如上表：
Es aEmb lg(Es ) lg(a) b lg(Em ) Y A bX
a 0.00363 b 2.3
Es
0.00363E
2.3 m
四、岩土波速的应用
不同性质的岩土介质波速不同，可通过波速评价 岩体的性质。而波速测定具有经济快速和无破坏性 的优点，该方法在工程勘察的各个方面得到了广泛 的应用。
(v2 v1)
(h)
vR
2
vR
v1 v2
v3
(v3 v2 v1)
(h)
2
还可以用反演软件计算各层的层速度。
o
vR
o
vR
v1
v2
v3
(v3 v2 v1)
(h)
2
h(m)
震源
x1
x2 A
u1(t)
三、瞬态瑞利波法
B
u2 (t)
原理：
这个脉冲波包含各种各种频 率，由不同频率的间谐波叠加 而成，可用傅氏变 分离出这 些间谐波，求出不同频率的间 谐波的波速即可。
第二节 瑞利面波法
理论研究表明：当有震源存在时，除产生纵、
横波外，还产生一种沿地表表层传播的面波 （1887年英国学者瑞利发现）。传统地震勘探中 是干扰波。
水文、工程与环境物探(绪论)
精选ppt
4
• (2)物探工作具有效率高、成本低的特点；
以往的物探工作为矿产资源的调查、水文地质及 工程地质工作提供了大量的、获得实践检验的重要 资料；尤其是在覆盖地区对研究地质构造、指导勘 探、成井等方面发挥了重要作用，加快了勘探速度， 降低了施工成本，提高了水文地质钻孔的成井率。
在工程勘察方面正确采用物探的方法，不仅可 以减少钻探工作量，而且还能提高勘探精度。
精选ppt
5
• （3）物探工作相对而言能从整体上了解隐伏 的勘探目标的全貌，避免钻孔勘探‘一孔之见’ 的弱点；
物探工作能提供勘探区域内二维、甚至三维 的地下岩溶分布状态，克服钻孔‘一孔之见’的 具限性。跨孔声波、电磁波透视法能了解两孔 之间的岩体的完整性，能从整体上评价岩体的 完整性与基础的稳定性。
精选ppt
3
(2). 地球物理勘探方法的基本特点
• （1）地球物理勘探是一种间接的勘探方法；
用钻机或其它的机械手段从地下取出岩样来认识地质构 造是直接的勘探方法（或称为侵入方法，invasive method)。 物探无须从地下取出岩样，而是通过使用专门的仪器装备 在地面（或钻孔中）观察由地下介质引起的某种物理场的 分布状态，收集和记录某些物理信息随空间或时间的变化， 并对这些信息的分布特征作出解释和推断，从而揭示地球 内部介质物理状态的空间变化和分布规律，以此来了解矿 产资源的分布及赋存状态、查明地质构造；在工程勘察与 检测方面不会对勘探对象造成破坏。
精选ppt
8
2、近似性及概略性：
影响物探资料解释精度的主要原因有：
1. 物探仪器自身的观测精度总是有一定的限度， 其观测数据必然带有一定的误差；
2. 由于受观测系统的影响和限制，观测数据的 空间有限；
《工程与环境物探》课程教学大纲
本科生课程大纲课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修一、课程介绍1.课程描述：《工程与环境物探》是勘查技术与工程专业卓越班、地球信息科学与技术专业本科生的选修课程。
主要包括工程物探方法与技术、工程勘探综合应用、工程检测综合应用、工程监测综合应用及针对不同工程地质条件下的目标体的探测实践。
使学生重点掌握工程地球物理勘探多种方法的行业规范、数据采集、室内资料处理和解释方法，以及提交最终成果的规范，并熟识地球物理勘探常用的多种仪器，为今后从事地质工作和物探工作打下基础。
2.设计思路：本课程以研究各种地球物理场在空间（或时间）上的局部变化，即地球物理异常为主线，利用专门的仪器来观测这些地球物理异常，取得它们(在时间和空间上)的分布及形态等有关地球物理资料，然后结合已知地质资料进行分析研究，推断地下地质构造，或确定岩土介质的性质，从而达到解决地质问题的目的。
培养学生掌握这些地球物理异常的原理、学会使用相应的观测仪器、采集有关的异常数据资料，学会异常数- 1 -据资料的处理、解释和成果提交的方法。
课程内容主要包括：地球与地球物理、工程物探方法与技术、工程勘探综合应用、工程检测综合应用、工程监测综合应用、覆盖层探测实践、地下管线探测实践、防空洞探测实践、堤坝及公路质量检测实践。
由于该课程属于必修的实践课程部分，所以课程内容的设置以相关理论讲授为辅，重点让学生具体掌握地震映像法、浅层反射波法、浅层折射波法、高密度电阻率法、探地雷达法、地下管线探测方法和磁力测量法等方法的野外工作流程，熟悉相关仪器的使用、现场的采集方法、资料处理、解释方法及工程地震勘察报告的编写。
3.课程与其他课程的关系：《工程与环境物探》是综合性很强的一门多学科集合体，是地球物理勘探在工程、水文及环境地质工作中的一个应用分支，通过观察和研究各种地球物理场的变化来解决地质问题的一种勘查方法。
以《地质学基础》、《地震勘探原理》、《地震勘探数据处理》、《磁法勘探》和《电法勘探》等为基础课程。
工程与环境物探教程重点资环版
学会H、A、K、Q四种曲线的画法。
视电阻率:若进行测量的地段地下岩石电性分布不均匀时，上式计算出的电阻率称为视电阻率，它不是岩石的真电阻率，是地下岩石电性不均匀体的综合反映，通常以rs表示纵向电导:是指电流沿水平方向流过某一电性层时，该层对电流导通能力的大小。
视速度:沿射线方向Ds传播的波称为射线速度，是波的真速度V。
而位于测线上的观测者看来，似乎波前沿着测线Dx，以速度V*传播，是波的视速度均方根速度:在水平层状介质中，取各层层速度对垂直传播时间的均方根值就是均方根速度静校正:对由于地表不同检波点的高程和地表低速层的厚度、速度变化等的影响所产生时差的校正称为静校正，它包括井深校正、地形校正、低速带校正。
同相轴:同一波相同相位的连线称为同相轴应力：单位面积上所承受的附加内力。
应变：单位长度所产生的形变。
杨氏模量：相同轴向上应力与应变的比值，又称拉伸模量。
--E泊松比：正交情况下横向与轴向应变比的负值。
σ（介于）视速度：非射线方向地震波的传播速度。
视速度定理：满足函数关系V*=V/sinα的表示视速度和真速度关系的定理。
理解：入射角为0度和90度时，视速度分别是无穷和真速度，前者时测线方向传播速度好像无穷大；入射角增大时，视速度减小至真速度，一般，前者大；V不变，故视速度反映入射角的变化。
地震波分类：体波（纵波P-press，横波S-second----SV，SH），面波（瑞利波，勒夫波）体波：在介质整个体积内传播的波。
面波：沿介质自由面或两种不同介质的分界面传播的波。
纵波：弹性介质发生体积形变（拉伸和压缩形变）所产生的波。
亦称压缩波。
特点：传播方向与质点的振动方向相同。
横波：弹性介质发生剪切变形时所产生的波。
（剪切波）特点：传播方向与指点振动方向垂直。
抽道集：为了进行叠加和计算速度谱方便，先把每一个共深度点的所有道集抽出的过程。
纵向电导：当电流平行岩柱体底面流过时，所测得的电导值，称为纵向电导，用符号S来表示，单位为1/?。
环境与工程地球物理勘探02第一章 环境与工程物探的物质1
目前地震勘探中主要利用纵波，但横波和 瑞雷面波在工程勘探中研究岩体力学性质是很 重要的。
纵波速度最快，能量高，频率高。爆炸时 主要产生纵波，故地震勘探几乎就是纵波勘探 ，今后如不加特指，地震波皆指纵波。横波速 度低，能量低。来自同一界面的横波总比纵波 到达晚，以续至波形式出现，但它分辨率高。 此外，若能测定横波的速度VS作为补充资料， 就可根据VP和VS计算弹性模量，并可判别孔隙 性岩石的孔隙度与孔隙中流体的性质。横波法 一直在发展过程中。
σ=E·ε
(1-2)
式中E是比例系数，称为弹性模量或杨氏模量。
当杆沿纵向拉伸时，产生轴向应变。与此同时，横向 却发生压缩，产生横向应变为二者之比值为ν：
d
d l l
(1-3)
式中ν称为泊松系数或泊松比。它表示纵向应变为 一单位时的横向应变。对于大多数岩石来说，ν约在 0.25左右。
E与ν只与物体的性质有关，而与其形状无关。它们表征了 物体的弹性性质，是物体的弹性常数。(1-2)式是虎克定律在这 种简单情况下的表达式。
K
P V /V
可得
K
2 3
(1-6)
剪切模量(即刚度) μ等于剪应力与剪应变之比。 总之，拉梅系数λ及μ及常用的四个弹性常数E、ν 、K及μ中，若已知二个，则其余的就已决定。换言之 ，这些常数中只有两个是独立的。表1-1为几种常见介 质的弹性模量。
表1-1 几种介质的弹性模量
参量 材料名称
在弹性限度内，外力既然能引起物体形变，为什 么不能使物体无限制地形变下去呢？外力去掉以后， 物体又为什么能恢复原状呢?
图1-1 (a)体积形变；(b)形状形变
工程与环境物探教程绪论
随着世界上其他先进工业国家应用地球物 理学的迅速发展，我国的物探事业也紧紧跟上， 各种分支(fēnzhī)物探方法均逐渐形成与发展起来
当 然，我国的物探工作，在解放〈 1949 年〉前 的基础十分薄弱，仅有少数地球物理学家李善 邦、顾功叙、翁文波等在湖南、云 南、甘肃 等省少数几个矿区进行过零星的重力法、磁法 和电法工作，规模较小，而且有些是属于试验 研究性质的。
第二十一页，共35页。
某油田大型底辟构造时间剖面 (pōumiàn)
（双程反射时间2500ms）
第二十二页，共35页。
荷兰(hé lán)某盐丘构造时间剖面图
第二十三页，共35页。
抚顺市活断层横波(héngbō)探测的试验剖面
第二十四页，共35页。
第二十五页，共35页。
中卫(zhōngwèi)-同心活动断裂带一碗泉西断 层隐伏段高密度电阻率反演剖面
第三十四页，共35页。
近年来在国内外已出现了可喜的崭新苗头， 即在应用地球物理学的某些分支方法中, 提出了 所谓岩性勘探方法与技术, 依此根据场的观测和 分析研究, 可以制定某些岩层或矿体的物质属 性，尽管当前这些新的方法、技术仍有一定的 局限性 , 尚未成为在任何条件(tiáojiàn)下均行之
例如，自二十世纪初，随着工业的发展，对石 油、天然气和金属原材料的需求猛增，促使
(cùshǐ)应 用地球物理学在这方面发挥重要作用，应用地 球物理学也随之发展。到了四十年代，不仅地 面物探方法得到了普遍应用，而且航空物探、 地下物探和海洋物探等也均已蓬勃发展起来， 几乎在国民经济各个领域中均取得了重要成 就，地质勘查效果显著。
破碎(pò suì)等〉中路基、桥基、坝基和环 境勘查中
的一些问题。
工程与环境物探_第1.3节_工程地震勘察_折射波法
OM 2h1 tan c 2 1500 tan 41.81 2683.3m
O M
P
C C
A
P
v1=2000m/s h1=1500m P v2 =3000m/s
（华东）
2 P / 2
二层水平模型折射波的时距方程
0 1 1000 2000 3000 4000 5000 6000
t (0)
1.0
2h0 cos c v1
①上、下倾方向的斜 率不同，分别为：
sin(c ) k v1 ) ②上、下倾方向的盲 区“半径”不同； ③交叉时间相同。
2h cos c x sin(c ) t1 ( x) 0 v1 v1
1.5
2.0
t2 ( x)
2 P / 2
B
（华东）
初至区的意义
• 由于各层波速差异使得各层折射波时距曲线的斜率也 不同，会出现多个界面的折射波相互干涉的情况。 • 浅层折射波不一定总表现为初至，而深层折射波也不 一定永远在续至区，有时也可能某些深层折射波为初 至，而浅层折射进入续至区。 • 由于记录上只有初至波是在平静的背景上出现的，能 够较准确、清楚地判断其时间，所以在进行折射波工 作的时候，检波器应该布臵在与勘探目的层相对应的 折射波的初至区内，以提高工作质量。采集工作前应 先做实验，确定勘探目的层的最佳接收地段。
1.5
2
2.5
3
O P
M
G v1=2000m/s h1=1500m B P v2 =3000m/s
在盲区范围内有反射波， 无折射波； 在盲区半径点上，折射 路径等同于反射路径， 传播路程（时间）相同， 出射角（视速度）相同， 两曲线相切； 在盲区半径以外，折射 波旅行时间小于反射波 时间，折射波先到。
环境与工程物探之电法勘探介绍课件
1
案例背景：某地区地质构造复杂，需要进行地质构造探测
应用领域：广泛应用于地质灾害预警、地下水资源勘探等领域
电法勘探方法：采用电阻率法、激发极化法等电法勘探方法
探测结果：成功探测出地下地质构造，为工程设计提供依据
4
3
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
矿产资源探测
案例一：某地区金矿探测
案例二：某地区铜矿探测
案例五：某地区稀土矿探测
案例四：某地区煤矿探测
案例三：某地区铁矿探测
案例六：某地区石油探测
技术进步
仪器设备：更加轻便、高效、智能化
数据处理：更加快速、准确、自动化
勘探方法：更加多样化、适应性强
应用领域：更加广泛，如地下水、矿产、地质灾害等
01
02
03
04
应用领域拓展
地质灾害监测与预警
地下水资源勘探与评价
城市地下空间探测与规划
工程地质勘察与评价
03
电离层反射法：利用电离层反射信号进行勘探，如地震勘探、地磁勘探等
04
电法勘探应用
地质勘探：用于寻找矿产、地下水资源等
工程勘察：用于确定地下结构、地下障碍物等
环境监测：用于监测地下水污染、土壤污染等
考古研究：用于寻找地下文物、古墓等
城市规划：用于评估地下空间开发利用可行性
灾害预警：用于监测地质灾害、地震等
02
电法勘探的主要方法有电阻率法、激发极化法、电磁感应法等。
03
电法勘探的优点是无污染、速度快、成本低，可以广泛应用于地质调查、矿产勘探、工程勘察等领域。
04
电法勘探方法
电阻率法：通过测量地层电阻率来推断地下地质构造
01
自然电场法：利用天然电场进行勘探，如磁力勘探、重力勘探等
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
地球物理学
地球物理学（Geophysics）是以地球为研究对象的一门 应用物理学，利用物理学的电学、磁学、热学、运 动学、动力学等方面的原理和方法，研究地球各部 分的物理条件、物理性质、物理状态，及其时空发 展和联系，寻求其变化规律。 广义上包括研究研究固体地球部分的固体地球物理 学，研究地面形状的大地测量学，研究海洋运动的 海洋物理学，研究大气的大气物理学，研究近地空 间的空间物理学，研究天体的天体物理学等。 狭义的地球物理学特指固体地球物理学。
（华东）
地球物理勘探
• 地球物理勘探（Geophysical Prospecting）是以不同岩/矿 石间物理性质的差异为基础，利用物理学原理，通过 观测和研究地球物理场的空间与时间分布规律，借以 实现地质勘探和找矿目标的一门应用科学。也称勘探 地球物理（学），简称物探。 • 地球物理场是指存在于地球周围（或内部）的具有物 理作用的空间，可以是天然存在，也可以是人工建立 的。 • 应用地球物理（学）作为与理论地球物理学相对应的 应用学科，过去一直被认为等同于勘探地球物理，随 着地球物理技术在矿产资源勘探以外的应用，其应用 领域已扩展到工程、环境、军事、考古等领域。
个人简介
尹兵祥，汉族，山东德州人，1970年生。
1992年本科毕业于中国石油大学（华东） 勘查地球物理专业； 1999年硕士毕业于中国地质大学（北京） 地球探测与信息技术专业； 2006年博士毕业于中国石油大学（北京） 地质资源与地质工程专业。 研究方向为综合地球物理和储层地震预测。 办公室：工科楼C630 电 话： E-mail：Yinbx@ QQ： QQ群：20251256 （华东）
（华东）
工程与环境物探
• 工程与环境物探（Geophysical Prospecting for Engineering and Environment） 是以工作目的和应用范围而定的地球物理勘探分类名 称，是指各种应用在工程与环境领域的物探方法技术。 • 工程与环境勘探任务包括：
– – – – – – – 建筑工程基础勘查 工程施工质量检测 地下管线及其它埋设物的探测 地下水资源勘查与评价 考古调查 地质灾害成因调查 ……
1 8 15 22 29
清明
• 课表安排：21次 （实际19次）； 实验3次。 • 讲课：18次
– – – – – – 工程地震 高密度电法 探地雷达 激电找水 环境调查 ……
12 19 26 3 10 17 24 31 7 14 21 28
8 15 22 29 5 12 19 26
9 16 23
• 考试：
• 应用较为广泛的是前四种。
（华东）
物探方法的分类
• 根据岩石物性：重力勘探、磁法勘探、电法勘探、 地震勘探、放射性勘探、地热测量等。 • 根据地质目标，金属物探，石油物探，煤田物探， 工程物探，环境物探，考古物探，… • 根据工作场所 ，地面物探，航空物探，海洋物探 ，井中/地下物探，… • 根据场源特征，天然场（被动源）法，人工场（主 动源）法。
（华东）
为什么开设这门课
• 原因有很多：
– 有工程与环境领域对物探技术应用的需求； – 物探技术的发展使其可以解决相应的问题； – 拓宽我校相关专业的就业渠道；
（华东）
课程目标
• 通过学习本课程，掌握工程与环境领域几种常用物 探方法的基本原理、物理实质和应用条件；深入了 解这些方法的特点和资料的简单解释；了解工程与 环境物探方法技术的进展。 • 通过学习本课程，能根据具体的工程与环境探测任 务，合理地选用物探方法并采用合适的仪器设备及 相关参数进行资料采集；能结合物探成果及其他相 关资料进行综合解释；培养应用物探手段解决问题 的意识和能力。
（华东）
学时安排
日 周 次 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 六月 五月 四月 三月 星 期 月 二月 日 一 二 三 四 五 六
23 2 9 16 23 30 6 13 20 27 4 11 18 25 1 8 15 22
24 3 10 17 24 3Байду номын сангаас 7 14 21 28 5 12 19 26
（华东）
地球物理勘探所应用的物理性质
• 目前在地球物理学勘探中应用的岩（矿）石的物理性 质（或物性参数）主要有六种：
–1. –2. –3. –4. –5. –6. 密度（σ或ρ）； 磁性（磁导率μ，磁化率χ，剩余磁性Jr）； 电性（电导率σ或电阻率ρ、极化率J、介电常数ε）； 弹性（弹性模量，拉梅系数，密度，波速）； 放射性； 导热性。
（华东）
主要参考书
• 宋维琪. 工程地球物理[M]. 中国石油大学出版社, 2008. • 陈仲候, 王兴泰, 杜世汉. 工程与环境物探教程[M]. 地质出版社, 1993. • 王兴泰. 工程与环境物探新方法新技术[M]. 地质出 版社, 1996. • 雷 宛. 工程与环境物探教程[M]. 地质出版社, 2006.
端午
25 4 11 18 25 1 8 15 22 29 6 13 20 27 3 10 17 24
26 5 12 19 26 2 9 16 23 30 7 14 21 28 4 11 18 25
27 6 13 20 27 3 10 17 24
劳动
28 7 14 21 28 4 11 18 25 2 9 16 23 30 6 13 20 27
（华东）
（华东）
地球物理学
天文学 物理学 地质学
天体物理学 分 支 理论研究 应用研究 空间物理学 重力学 地球起源 重力勘探 大气物理学 地磁学 地球年龄 磁法勘探 勘探地球物理学 海洋物理学 地电学 地球自转 电法勘探 应用地球物理学 地热学 地球形状 地热测量 大地测量学 固体地球物理学 理论地球物理学 放射性 地球热源 核物探 地震学 地球动力 地震勘探 地球 岩石物理学