被動(dòng)方式
觀測(cè)巖體由于受力變形過(guò)程中所釋放出來(lái)的應(yīng)變能引起的聲波??捎靡粤私鈳r體內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)等。
地球物理測(cè)井
地球物理方法在鉆井中的應(yīng)用。工程物探中常用的有視電阻率測(cè)井、自然電位測(cè)井、天然放射性測(cè)井、聲波測(cè)井等。綜合分析幾條測(cè)井曲線可劃分鉆孔地層巖性剖面。用中子-伽瑪測(cè)井或聲波測(cè)井方法可以測(cè)定地層的孔隙度。自然電位測(cè)井方法還可以在泥漿鉆孔中分層測(cè)定地下水的礦化度。利用井液電阻率測(cè)井或井中流速儀可以研究鉆井中地下水的運(yùn)動(dòng)。井中攝影和井中光學(xué)電視可以獲得鉆井剖面的實(shí)際圖像,而超聲電視測(cè)井則可以在泥漿中獲得清晰的孔壁圖像,可區(qū)分巖性、查明裂隙、溶穴、套管的裂縫等,甚至可以確定巖層的產(chǎn)狀。不同測(cè)井方法的井下探測(cè)器各有其特點(diǎn)。但是所測(cè)量的參數(shù)均將轉(zhuǎn)換成電訊號(hào),通過(guò)電纜傳輸?shù)降孛鏈y(cè)井儀中并記錄在像紙、紙帶或磁帶上。
地震勘探 由人工激發(fā)的地震波,在往地下傳播時(shí)碰到密度、彈性不同的兩種介質(zhì)的分界面就要發(fā)生波的反射、透射和折射。其中反射波直接返回地面,透射波即透過(guò)界面進(jìn)入下部地層。唯有入射角θ1(射向界面時(shí)與界面法線的夾角)等于臨界角i(其值由上、下地層的地震波傳播速度υ1與υ2之比決定)的那部分地震波,在抵達(dá)分界面后將沿入射角平面產(chǎn)生折射,以界面速度(即下部地層的波速υ2)在界面上向前滑行,并在所到之處隨即形成一種新波,此新波以與界面法線呈臨界角i射向地面,稱(chēng)其為折射波。反射波和折射波返回地面被預(yù)置的檢波器接收,并由地震勘探儀記錄從震源出發(fā)到達(dá)檢波點(diǎn)的傳播時(shí)間和振動(dòng)特性。震源周?chē)薪邮詹坏秸凵洳ǖ膮^(qū)域稱(chēng)為盲區(qū),傳播時(shí)間是由這些波的行程和沿途介質(zhì)的地震波速度決定的。在震源與檢波點(diǎn)間的距離選定后,波的行程就取決于界面深度,故可借此進(jìn)行地質(zhì)勘探。利用反射波的稱(chēng)為反射波法,利用折射波的稱(chēng)為折射波法。
由于工程勘察的勘探深度較淺,折射波法比反射波法干擾少,容易識(shí)別,且能測(cè)定界面速度,從而了解下層的巖性和探查斷層等,因此應(yīng)用比較普遍。但折射波法要求震源強(qiáng)度大,又有盲區(qū)和下層波速必須高于上層的限制。為了避免這些缺點(diǎn),近年來(lái)工程勘察部門(mén)對(duì)淺層反射波法也在加強(qiáng)研究和實(shí)驗(yàn)。地震勘探在水利工程勘察中主要用來(lái)測(cè)定地質(zhì)界面的深度和形態(tài),如覆蓋層、風(fēng)化層、滑坡體的厚度和地下水位,以及探查斷層、破碎帶等(見(jiàn)彩圖)。反射波法還可探查巖溶洞穴。
彈性波測(cè)試 在巖體或土層中激發(fā)彈性波(地震波或聲波),用儀器測(cè)定巖土體傳播這些彈性波(包括縱波與橫波) 的速度以及傳播過(guò)程中能量的衰減等特征,從而求得巖土體的動(dòng)態(tài)彈性系數(shù),評(píng)價(jià)巖土體的力學(xué)特性。此法與地震勘探不同,它多數(shù)是利用直達(dá)波。彈性波測(cè)試可為巖體的工程地質(zhì)分類(lèi)提供依據(jù),測(cè)定地下洞室圍巖的松弛范圍,進(jìn)行灌漿效果的檢查,壩基建基面和樁基質(zhì)量的無(wú)損檢測(cè),還可為工程建筑物的抗震設(shè)計(jì)和砂層液化研究提供參數(shù)。測(cè)井 各種地球物理探測(cè)技術(shù)在鉆孔中的應(yīng)用。工程物探采用的測(cè)井方法主要有:①電測(cè)井,包括電阻率與自然電位測(cè)井;②聲測(cè)井,包括聲速和聲幅測(cè)井;③放射性測(cè)井,包括自然伽瑪、伽瑪-伽瑪、中子-伽瑪測(cè)井和放射性同位素示蹤等;④溫度測(cè)井;⑤超聲成象測(cè)井;⑥電磁波測(cè)井。此外,還有利用工業(yè)電視設(shè)備對(duì)孔壁直接觀察的鉆孔電視以及對(duì)鉆孔直徑和井斜的測(cè)量等。測(cè)井方法的綜合運(yùn)用,可以詳細(xì)劃分鉆孔地質(zhì)剖面,探測(cè)軟弱夾層,確定斷層及裂隙、破碎帶的位置與產(chǎn)狀,測(cè)定地層的電阻率、彈性波速度、孔隙度、密度、含泥量、含水量,確定含水層的位置,測(cè)定地下水的礦化度和流速、流向等。
此外,水利工程勘察中應(yīng)用還不很普遍的幾種物探方法有:放射性勘探是在地面測(cè)量放射線強(qiáng)度以探查斷層或進(jìn)行環(huán)境放射性污染的檢測(cè);微重力勘探是利用微重力儀測(cè)量重力場(chǎng)異常以探測(cè)巖溶洞穴等地質(zhì)現(xiàn)象;磁法勘探是測(cè)量地磁場(chǎng)異常以探查含磁性礦物的地質(zhì)體。
各種物探方法均有各自的特長(zhǎng),也都有其方法原理所決定的局限性,且在很多情況下單一方法的資料有多解性,為了取得比較理想的勘測(cè)效果,必須針對(duì)具體的工作任務(wù),因地制宜,選擇幾種有效的方法進(jìn)行綜合物探。