巖土工程物探的概念

  地震波的分類(lèi)：

 

  （1）體波：地震縱波和地震橫波是貫穿于整個(gè)地球傳播的波，稱(chēng)為體波

 

  （2）面波：當地震波縱波和地震橫波傳播到地球表面或內部界面時(shí)，產(chǎn)生的沿地球表面或內部界面傳播的波

 

  （3）自由振蕩波：為駐波，在任意給定時(shí)刻內運動(dòng)的是地球整體?

 

  1.?工程地質(zhì)勘察中的物探分類(lèi)：

 

  （1）以巖土介質(zhì)的彈性力學(xué)性質(zhì)差異為基礎的彈性波類(lèi)勘探方法，包括

 

  地震反射剖面法、折射法、面波勘探法

 

  （2）以巖土介質(zhì)的導電性差異為基礎的直流電勘探方法

 

  （3）以巖土介質(zhì)的電磁性差異為基礎的電磁類(lèi)勘探方法?

 

  2.?地質(zhì)雷達：

 

  （1）電磁波反射原理，利用地質(zhì)介質(zhì)之間的電磁性質(zhì)差異，包括導電率、介電系數、導磁率等參數

 

  （2）應用：主要用于淺層地基勘察、混凝土介質(zhì)?

 

  3.?電法勘探：

 

  （1）常規電法：點(diǎn)電源、異性點(diǎn)電源、電測深法、電剖面法

 

  （2）高密度電法

 

  （3）并行電法?

 

  4.?電阻率剖面法：是用以研究地電斷面橫向電性變化的一類(lèi)方法，采用固定的電極距，并使電極裝置沿

 

  剖面運動(dòng)，可觀(guān)測到一定范圍深度內視電阻率沿剖面變化情況。相對電測深法而言，電剖面法適合探測產(chǎn)狀陡立高、低阻體?

 

  5.?電阻率測深法：在勘察區內布置一定測網(wǎng)，在地表某點(diǎn)令測量電極不動(dòng)，按規定不斷加大供電極距，

 

  從而加大勘察深度，研究和了解測深點(diǎn)垂向地質(zhì)情況?

 

  6.?無(wú)線(xiàn)電法：由于介質(zhì)對電磁波的吸收特征的變化，利用無(wú)線(xiàn)電波透視原理，發(fā)射并接收一種單頻電磁

 

  波，進(jìn)行層析成像處理，獲得勘測區域的場(chǎng)強分布和吸收系數分布特征，從而分析其內部結構或構造變化?

 

  7.?電磁法勘探：以地質(zhì)介質(zhì)的導電性、異磁性和介電性差異為基礎?

 

  8.?瞬變電磁法：利用不接地回線(xiàn)或接地線(xiàn)源向地下發(fā)射一次脈沖電磁場(chǎng)，在該一次磁場(chǎng)的激發(fā)下，地下

 

  導電體中產(chǎn)生渦流，在一次場(chǎng)消失后，該渦流不會(huì )立刻消失，它將有一個(gè)過(guò)渡過(guò)程，隨之將產(chǎn)生一個(gè)衰變的感應電磁場(chǎng)（二次場(chǎng)）向地表傳播，在地表用線(xiàn)圈或接地電極所觀(guān)察到的二次場(chǎng)隨時(shí)間變化及剖面曲線(xiàn)特征，將反映地下導體的電性分布情況，從而判斷不均勻體的賦存位置、形態(tài)和電學(xué)特征?特點(diǎn)：?

 

  （1）穿透高阻能力強（2）人工源方法干擾?。?）斷電后觀(guān)測純二次場(chǎng)，可進(jìn)行近區觀(guān)測，減少旁側影響，增強電性分辨能力（4）可用加大發(fā)射功法，增強二次場(chǎng)，提高信噪比。從而增強勘探深度（5）通過(guò)多脈沖激發(fā)場(chǎng)的重復測量與空間域擬地震多次覆蓋技術(shù)應用，提高信噪比和觀(guān)測精度（6）可通過(guò)選擇不同視窗進(jìn)行觀(guān)測，有效壓制噪聲，可獲得不同勘探深度?存在問(wèn)題：?

 

  （1）淺層垂向分層能力不強?

 

  （2）小邊長(cháng)同點(diǎn)裝置時(shí)測量U/I偏大，計算的視阻率偏小?

 

  （3）定量解釋水平有待提高??

 

  1.1淺層地震反射映像法：基于反射勘探原理，采用小排列或小規模的觀(guān)測系統來(lái)采集數據，在處理上簡(jiǎn)化了流程，充分利用反射波組的動(dòng)力學(xué)特征來(lái)綜合解釋的輕便小規模地震勘探技術(shù)?

 

  ?特點(diǎn)（1）運用散射的原理（2）一般采用人工震源，激發(fā)點(diǎn)精度高（3）只需要過(guò)濾處理，振幅補償處理即可獲得成果圖??

 

  1.2?淺層初至折射波法：是國內公認的勘測淺層地震構造的有效方法之一。能探測基巖的深度、起伏、巖性接觸帶及斷裂破碎帶的位置和延伸方向，尤其能測定基巖中縱波速度的大小及其分布范圍，從而了解測區基巖的巖性變化和致密程度，廣泛應用于大型工程建設的地基勘探中。?

 

  1.3?瑞雷波法勘探：利用瑞雷波的傳播特性來(lái)檢測地表下一個(gè)波長(cháng)深度范圍內。巖土的平均剪切波波速隨深度變化的一種方法。在半無(wú)限空間彈性介質(zhì)的地表附近，可存在瑞雷波。沿地表傳播，質(zhì)點(diǎn)運動(dòng)呈橢圓形軌跡，成逆向振動(dòng)傳播。當在地面上施加豎向激震力，產(chǎn)生不同頻率的瑞雷面波，分布子啊彈性界面附近，對地層淺部，尤其對第四系松散堆積層的分層、對水位以下地層的分層及基巖界面的確定具有很高的分辨能力?

 

  10.礦井中瑞雷面波技術(shù)：穩態(tài)瑞雷面波勘探是由高到低逐漸改變振動(dòng)頻率的瑞雷波勘探方法，而瞬態(tài)瑞雷面波勘探是寬頻譜瑞雷波勘探。由于瞬態(tài)面波勘探數據采集方便，在井下多采用瞬態(tài)瑞雷波勘探，勘探距離在50M以?xún)??

 

  1.4?橫波勘測：同縱波勘測相似，根據波在介質(zhì)中的傳播特征，分直達波、回折波、反射波、折射波勘探，一般采用測井方式，在解決近地表的地質(zhì)問(wèn)題方面具有明顯的優(yōu)勢和較高的精度??

 

  2.1?高密度電法：通過(guò)A、B電極向地下供電，然后測量M、N電極間的電位差，即可求得該測點(diǎn)的視電阻率值。特點(diǎn)：測點(diǎn)密度、電極數量遠比常規電阻率法大，可根據需要自動(dòng)進(jìn)行電極排列形式、極距及測點(diǎn)的轉換，實(shí)現數據的快速采集和微機處理，獲得地下介質(zhì)電阻率分布情況。高密度電法進(jìn)行二維地電斷面測量，兼具剖面法與測深法的功能。自動(dòng)化程度高、數據采集豐富、成本低、效率高、解釋方便、勘探能力強等特點(diǎn)

 

  高密度電阻率法的特點(diǎn)：

 

  l 電極布設是一次完成的

 

  l 能有效進(jìn)行多種電極排列方式的掃描測量，可獲得較豐富的地點(diǎn)斷面結構特征的地質(zhì)信息

 

  l 數據采集實(shí)現自動(dòng)化和半自動(dòng)化，采集速度快，避免人工操作所出現的錯誤

 

  l 可對資料進(jìn)行預處理并顯示剖面曲線(xiàn)形態(tài)，脫機處理后還可自動(dòng)繪制和打印成果圖件

 

  l 與傳統電阻率方法比，成本低。效率高，信息豐富，解釋方便。能力顯著(zhù)提高

 

  2.2 三維直流電法：應用現有的直流電儀器和勘探方法，在施工方法上優(yōu)化改進(jìn)而來(lái)，是傳統直流電法的三維化，可是勘探精度得到很大提高。施工時(shí)，進(jìn)行加密采樣數據以取得三維數據體后，采取電阻率層析成像技術(shù)進(jìn)行資料處理和成圖，該方法在原有儀器設備條件下提高了傳統直流電法勘探的能力，以“時(shí)間換取空間上的高分辨率” 與傳統的直流電法勘探而言，該方法具有信息量大、精度高的優(yōu)點(diǎn)，在工程勘察中應用效果筆記哦啊好，還可延長(cháng)老式儀器的經(jīng)濟使用壽命，但同時(shí)該法又具有施工量大的缺點(diǎn)，性?xún)r(jià)比決定其適合與小區域的工程勘察

 

  2.3 巖土體電阻率測試技術(shù)：溫納裝置：A B供電極距逐漸加大，以增加勘察深度，測得不同電極距下的視電阻率。采取處理與解釋采用現場(chǎng)作圖的方式，快速測定電阻率及劃分巖性層位。特點(diǎn)：快速、準確。適合在解決地層劃分和電阻率測試。場(chǎng)地的巖土電阻率是設計接地裝置的重要參數，確定場(chǎng)地的巖土電阻率對電流盡快散入大地，達到足夠小的接地電阻及接地裝置地下部分的合理布局起到十分重要的作用，它沿地層深度的變化規律是懸著(zhù)接地裝置形式設計的主要依據

 

  27磁法特點(diǎn)：

 

  l 發(fā)射和接收裝置都不采用接地電極，是以感應方式建立和觀(guān)測磁場(chǎng)，因此航空電法才成為可能

 

  l 采用多種頻率測量，可以擴大方法上的應用范圍

 

  l 觀(guān)測磁場(chǎng)的多種量值，如振幅，相位等，可以提高地質(zhì)效果

 

  巖土物探分類(lèi)：1、按物性分類(lèi)（1）地震波探測（2）電法探測（3）電磁法探測（4）其他方法 2、按應用領(lǐng)域：公路、鐵路、橋梁、隧道、機場(chǎng)、民用、軍用、水利、電力等

 

  礦井物探的現狀與發(fā)展：

 

  （1）在理論上主要研究不同礦井的物理場(chǎng)特性、及部分空間物理場(chǎng)分布特征  （2）在應用技術(shù)方面，主要針對不同影響煤礦高效安全性生產(chǎn)的地質(zhì)因素而開(kāi)展的物探技術(shù)，如構造探查、水文條件檢查等  （3）物探設備的開(kāi)發(fā)研究：隨著(zhù)電子技術(shù)的發(fā)展，井下專(zhuān)用的物探設施無(wú)論在數量上還是質(zhì)量上都得到了極大的提升，但由于行業(yè)、尤其是施工環(huán)境的限制，影響了相關(guān)設備的應用范圍

 

  （4）隨著(zhù)煤礦生產(chǎn)向深部、復雜地質(zhì)條件方向采掘時(shí)，各種地質(zhì)問(wèn)題、安全問(wèn)題、逐漸增多，要求探查技術(shù)不斷的豐富發(fā)展  （5）礦井物探技術(shù)已經(jīng)成為生產(chǎn)、勘探重要方法之一，但仍存在該技術(shù)在精度與生產(chǎn)要求差距較大 （6）某些地質(zhì)人員不認同及從事人員較少制約了其推廣與發(fā)展  面波的特點(diǎn)：(1)頻率低、能量強（2）沿介質(zhì)表面傳播，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)呈螺旋型（3）具有頻散特征（面波的頻率隨介質(zhì)速度的改變而改變）

 

  （4）隨著(zhù)深度的增加表現為指數規律迅速衰減，在水平方向上波呈圓筒狀向四周擴散，為雙曲線(xiàn)(1/R)，在深度上的衰減比水平方向上快，在深度上的傳播面波集中在一個(gè)波長(cháng)（5）在泊松比0.25，面波速度和體波速度比較接近   震波CT技術(shù)：利用地震波在介質(zhì)中傳播時(shí)攜帶內部信息來(lái)重建介質(zhì)內部彈性信息圖像的探測技術(shù) 分類(lèi)：按所利用的波的參數分類(lèi) 時(shí)間 振幅 ，按內部彈性信息：波速CT、彈性模量CT 品質(zhì)因子CT 利用地震波CT技術(shù)探測圍巖破壞規律的前提：速度差異、彈性差異

 

  電法在工程中的應用過(guò)程：（1）獲得電性成果：測線(xiàn)設計、現場(chǎng)施工、數據處理（2）分析解釋?zhuān)捍_定電性差異值、圈定異常區、高阻/低阻 高極比/低極比、對異常區定性 定量分析 得出相關(guān)結論 （3）驗證   探測雷達（地質(zhì)雷達法）：利用高頻脈沖電磁波探測地下介質(zhì)分布(1-幾十m)   探地雷達與反射地震法的區別和聯(lián)系：（1）原理上要求介質(zhì)的反射系數不為零（2）都是基于波的反射現象，前者為高頻電磁波后者為彈性波（3）傳播的幾何原理相同（4）地震源是接觸式，探地雷達是非接觸式，所以地質(zhì)雷達適應性較強（5）地震勘探深度比地質(zhì)雷達大（6）數據處理的成果和類(lèi)型相似