地球物理勘探

地球物理勘探简称物探。它是利用仪器在地面、空中、水上测量地质体物理场的分布情况，通过对测得的数据和分析判释，并结合有关的地质资料推断地质性状的勘探方法。不同成分、不同结构、不同产状的地质体，在地下半无限空间呈不同的物理场分布，如电场、重力场、磁场、弹性波应力场、辐射场等。

工程地质勘察可在下列方面采用物探：

（1）作为钻探的先行手段，了解隐蔽的地质界线、界面或异常点。

（2）作为钻探的辅助手段，在钻孔之间增加地球物理勘探点，为钻探成果的内插、外推提供依据。

（3）作为原位测试手段，测定岩土体的波速、动弹性模量、动剪切模量、卓越周期、电阻率、放射性辐射参数、土对金属的腐蚀等参数。

应用地球物理勘探方法时，应具备下列条件：

1）被探测对象与周围介质之间有明显的物理性质差异。

2）被探测对象具有一定的埋藏深度和规模，且地球物理异常有足够的强度。

3）能抑制干扰，区分有用信号和干扰信号。

4）在有代表性地段进行有效性试验。

地球物理勘探发展很快，不断有新的技术方法出现。如近年来发展起来的瞬态多道面波法、地震CT法、电磁波CT法等，效果很好。当前，常用的工程物探方法有：电法、电磁法、地震波法和声波法、地球物理测井等。在工程地质物探方法上，其中采用的最多、最普遍的是电法勘探。它常在初期的工程地质勘察中使用，初步了解勘察区的地下地质情况，配合工程地质测绘用，此外，常用于古河道、暗浜、洞穴、地下管线等勘测的具体查明。为此，在这里着重介绍有关电法勘探的基本知识。

自然界的各种岩石由于其矿物成分、结构、含水量、含盐量、温度等条件的不同而具有不同的导电性质。电法勘探就是以各种岩石所具有的不同的导电特性为基础，来探测某些工程地质问题的。下面介绍电法勘探中的电阻率法。岩土的电阻率及其测定方法如下：

电阻率在数值上等于电流在材料里均匀分布时，该种材料单位立方体所呈现的电阻。常用单位为欧姆·米，记作Ω·m。电阻率是岩土的一个重要电学参数，它表示岩土的导电特性。不同的岩土有不同的导电性，因而不同的岩土具有不同的电阻率。岩土的电阻率变化范围很大。表8-7列出了各类岩土的电阻率变化范围。

表8-7　各类岩土电阻率变化范围表

岩层电阻率的测定：设地下岩层为均质且各向同性，则其电阻率（ρ）可视为恒定的。如图8-6所示，A、 B为两个供电电极，M、 N为测量电极。用电位计可测得M、 N两点间的电流强度（I）及电位差（ΔuMN ），则可求得该点的视电阻率ρS为：

图8-7　第四系含水层电测深曲线图

注：①粉质粘土；②粘土；③砂砾石；
④泥灰岩；⑤灰岩

式中ΔuMN — M、 N两极的电位差，ΔuMN = uM-uN，其中uM、 uN分别为观测点M、 N处产生的电位。

K——装置系数，与供电和测量电极间距有关。

由于实际地面的岩层既非各向同性，又不均质，所得的电阻率并非真实电阻率，而是非均质体的综合反映，所以，称这个所得的电阻率为视电阻率。由于电极极距的装置不同，所反映的地质情况也不同，因此根据极距的装置可将电阻率法分为电测深法、电剖面法。

1.电测深法

电测深法是在地表以某一点为中心（此点称为常测点），用不同供电极距测量不同深度岩层的视电阻率值，以获取该点处的地质断面的方法。若测点沿勘探线布置时，可得出地质剖面情况。图8-7即为根据地下随深度增加的电阻变化情况而绘制的地层剖面情况。

2.电剖面法

电剖面法是测量电极和供电电极的装置不变，而测点沿某一方向移动，来探测某深度岩层ρs值的水平变化规律的方法。图8-8就是利用电剖面法测得某岩溶地区灰岩面的起伏情况。

图8-6　电法勘探原理示意图

注：虚线表示电流线分布图，实线表示电位线。