工程地球物理勘探(engineering geophysical exploration)解决土木工程勘察中工程地质、水文地质问题的一种物理勘探方法,简称工程物探。它是以研究地下物理场(如重力场、电场等)为基础的。不同的地质体在物理性质上的差异,直接影响地下物理场的分布规律。通过观测、分析和研究这些物理场,并结合有关地质资料,可判断与工程勘察有关的地质构造问题。
电法勘探
通过对人工或天然电场(或电磁场)的研究,获得岩石不同电学特性的资料,以判断有关水文地质及工程地质问题。常用的是直流电法勘探,主要研究岩石的电阻率和电化学活动性,可分为电阻率法、自然电场法和激发极化法等。
电阻率法
自然界中各种岩石的导电性能不同。一般情况下,岩浆岩、变质岩和沉积岩中的致密灰岩的电阻率都很高,超过10~欧姆·米,只有当它受风化,构造破碎时,由于含泥量增多,水分增加时,其电阻率值才降到102)欧姆·米级或更小。含泥质沉积物或含高矿化度地下水的砂砾石层,其电阻率较低(10~102)欧姆·米级)。电阻率法常用于探测风化壳的厚度,覆盖层下新鲜基岩面的起伏、盆地结构形态、储水构造,追索古河道,圈定岩溶发育带,确定断层位置等。
自然电场法
当地下水在孔隙地层中流动时,毛细孔壁产生选择性吸附负离子的作用,使正离子相对向水流下游移动,形成过滤电位。因此作面积性的自然电位测量,可判断潜水的流向。在水库的漏水地段可出现自然电位的负异常,而在隐伏上升泉处则可获得自然电位的正异常。
遥感技术
根据电磁波辐射(发射、吸收、反射)的理论,应用各种光学、电子学探测器对远距离目标进行探测和识别的综合技术。航空摄影地质是早的一种遥感地质方法,至今仍然是遥感地质中一个重要的组成部分。60年代以来,在运载工具、传感器及图像处理、解释方法上都有了迅速发展。除可见光波段摄影黑白像片和彩色像片外,还发展了红外线,多波段、雷达、激光等技术。利用地物反射人工发射的电磁波进行遥感的称为主动遥感;利用地物反射太阳辐射的或由地物自身发射的电磁波进行遥感的称为被动遥感。遥感技术可以提供有关地貌、岩性、地层、褶皱、断层、构造、岩浆岩以及隐伏构造和深部构造的资料。红外遥感技术在水文地质勘察中具有特别重要的意义。遥感技术不仅能克服地面点、线调查的局限性及视野的阻隔,使人们能从整体上宏观地进行地质研究,而且还能提供各种电磁波的地质信息,其中微波能穿透植被和第四纪地层,提供一定深度范围的地质信息。此外,还可以对一个地区反复成像,以取得的的地质动态资料。
电法勘探 方法种类繁多,水利工程勘察中常用的有下列各种。
①电阻率法是利用地质体导电性的差异,建立人工电场并进行观测,求得某个测点下面不同深度或剖面上不同测点的视电阻率后,再进行推断和地质解释。前者称为电测深法,后者称为电剖面法。电测深法用以探测比较平缓的岩层和成层地质体的垂向分布,如测定覆盖层、风化层厚度等。电剖面法则可探查水平向地质情况的变化,如寻找断层破碎带、进行地质填图等。
②充电法是对良导电体充电,在地面观测电场的形态,用来测定地下水的流向流速及追索岩溶暗河等。
③自然电场法是测量地层过滤吸附作用造成的渗透电场,用来进行地下水流向测定等水文地质调查工作,还可用于探查水库的渗漏地段和岩溶。
④激发极化法是利用离子导体的激发极化效应,测定岩体的视极化率等参数,可进行岩溶调查、寻找断层破碎带、测定含水层位置等有关地下水资源和水库渗漏方面的探查工作。
⑤甚低频法、无线电波透视法和地质雷达法是利用地质体对电磁波的传播、吸收、反射特性,分别用以查找浅部的、两个钻孔(或探洞)之间和地下洞室周围存在的岩溶、断层破碎带等。