地震勘探
通過(guò)研究人工激發(fā)的彈性波在地殼內(nèi)的傳播規(guī)律來(lái)勘探地質(zhì)構(gòu)造的方法。由錘擊或爆炸引起的彈性波,從激發(fā)點(diǎn)向外傳播,遇到不同彈性介質(zhì)的分界面,將產(chǎn)生反射和折射,利用檢波器將反射波和折射波到達(dá)地面所引起的微弱振動(dòng)變成電信號(hào),送入地震儀經(jīng)濾波、放大后,記錄在像紙或磁帶中。經(jīng)整理、分析、解釋就能推算出不同地層分界面的埋藏深度、產(chǎn)狀、構(gòu)造等。常用于探測(cè)覆蓋層或風(fēng)化殼的厚度,確定斷層破碎帶,在現(xiàn)場(chǎng)研究巖土的動(dòng)力學(xué)特性等??煞譃檎凵洳ǚê头瓷洳ǚ▋煞N。
折射波法
當(dāng)?shù)卣鸩ㄓ龅缴舷滤俣葀1、v2)不同的界面時(shí),有一部分波將透過(guò)界面形成透射波,其透射角β與入射角α的關(guān)系符合斯涅耳定律sinα/sinβ=v1/v2)。對(duì)于sinα=v1/v2)的入射波可產(chǎn)生透射角β=90°的透射波,并以v的速度沿界面滑行。這種滑行波又引起個(gè)介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)而產(chǎn)生可傳到地面的折射波(也稱首波)。但是折射波法在盲區(qū)得不到記錄,因此需要加大檢波距。當(dāng)下層速度v2)小于上層速度v1時(shí),不可能形成折射波。
反射波法
反射波形成的條件是界面兩側(cè)的波阻抗(地層速度與密度的乘積)有差異,差異越大反射波越強(qiáng)。由于采用信號(hào)疊加技術(shù)以及輕便的可控振動(dòng)器做振源,已經(jīng)可以獲得深度約50米,甚至更淺的淺層反射記錄。
以上所涉及的激發(fā)方式主要產(chǎn)生縱波(壓縮波)。在測(cè)定巖石動(dòng)彈性模量時(shí),常用垂直于測(cè)線方向水平激發(fā)的方式產(chǎn)生橫波(剪切波)。水是不傳遞橫波的,故在水文地質(zhì)、工程地質(zhì)勘察中發(fā)展橫波技術(shù)是有前景的。
鉆孔地震波測(cè)速法
在鉆孔中利用直達(dá)波測(cè)定地層波速的方法。有單孔法和跨孔法兩種。單孔測(cè)速法是在孔口附近激振,在鉆孔內(nèi)的不同深度上安置探頭測(cè)定直達(dá)波的初至?xí)r間。探頭是由兩個(gè)互為正交的水平檢波器和一個(gè)垂直檢波器組成。利用氣壓附壁裝置,可使探頭緊貼井壁。測(cè)定縱波速度(vp)時(shí),須作垂直激振。測(cè)定橫波速度(vs)時(shí),須作水平激振,通常是在壓有重物的厚木板兩端作水平振擊以激發(fā)橫波。根據(jù)直達(dá)波穿過(guò)某地層所需的時(shí)間及該地層的厚度可算出地層速度。在較深的鉆孔中可用“附壁式井下錘”激發(fā)橫波。已知激振點(diǎn)到檢波器的距離以及直達(dá)波的行進(jìn)時(shí)間便可算出地層波速。
井中無(wú)線電波透視法
無(wú)線電波是指頻率在幾十萬(wàn)赫至幾十兆赫電磁波。當(dāng)它在地下介質(zhì)中傳播遇到低阻的地質(zhì)體時(shí)常被強(qiáng)烈吸收而大大衰減。在巖溶地區(qū),用它探測(cè)溶洞效果甚好。工作時(shí),將發(fā)射機(jī)和接收機(jī)分別置于相隔一定距離的兩個(gè)鉆孔內(nèi),若兩孔之間都是均質(zhì)的高阻灰?guī)r時(shí),沿井軸各點(diǎn)接收到的無(wú)線電波信號(hào)較強(qiáng),如果在透視剖面上有低阻的充水溶洞等存在時(shí),則在低阻體的背面形成一個(gè)無(wú)線電波信號(hào)被強(qiáng)烈衰減的陰影。運(yùn)用“交會(huì)法”即可圈定被測(cè)異常體的位置和輪廓。
磁法勘探
根據(jù)巖石的磁性差異所形成的局部磁性異常來(lái)判斷地質(zhì)構(gòu)造的方法。在工程勘察中,主要用于圈定巖漿巖體,特別是磁性較強(qiáng)的基性巖漿巖體,尋找有巖漿巖活動(dòng)的斷裂接觸帶,追索第四紀(jì)沉積物覆蓋下的巖性界線等。大面積航空磁測(cè)資料可提供有關(guān)區(qū)域性的斷裂構(gòu)造、結(jié)晶基底的起伏等,為評(píng)價(jià)區(qū)域穩(wěn)定性及尋找有利的儲(chǔ)水構(gòu)造提供依據(jù)。
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。