探测岩溶的物探方法
目前，探测岩溶所采用的物探方法主要有以下几种：高密度电法、探地雷达、地震反射法、大地电磁及电磁波CT。
高密度电法、地震发射法、探地雷达探测由于受方法和仪器设备的限制，主要解决地表浅部异常，常常用来进行地表探测。地表探测的大地电磁法（EH4）要求测区现场满足所选用的场源布设要求，被探测目的层或地质体位于探测盲区以下，受场源及方法的限制，浅表异常可能会在探测盲区内而被忽视，因此其常常用于中深部异常探测。电磁波CT在孔中进行，可解决空间异常，且解释深度较准确，常用来进行孔间剖面探测。
高密度电法原理上属于电阻率法的范畴，特点是观测点密度高、获得信息量丰富，是能较详尽了解水平方向和垂直方向上的电性变化的一种电阻率勘探；
高密度电法可用于探测构造破碎带、岩性分界、喀斯特、洞穴、提防和防渗帷幕隐患等，也可用于探测覆盖层厚度、地层分层、风化分带、岩性分层等。
物探领域的层析成像技术（简称CT）有电磁波CT、地震波CT、声波CT 等。电磁波CT有两种成像方法：一种为绝对衰减层析成像，另一种为相对缩减层析成像。
当电磁波穿越不同的地下介质（如不同的岩石、岩体及溶洞、破碎带等）时，由于不同介质对电磁波的吸收存在差异（如充填溶洞、破碎带等的吸收系数比其围岩的吸收系数要大的多），因此在高吸收介质背后接受到的电磁波场强小得多，从而呈现负异常，就像阴影一样。我们就是利用这一差异来推断目标地质体的结构和形状的。
可控源音频大地电磁法（CSAMT）是利用人工可控源产生电磁场，不同频率电磁波具有不同的穿透深度，根据电磁场的趋肤效应，通过测定地表电磁场的频率响应而获得不同深度介质电阻率分布信息，以达到探测地质构造和目的的一种电磁勘探方法。
大地电磁法可用于探测隐伏断层破碎带、覆盖层、地下古河道、喀斯特、洞穴等，也可用于提防和防渗帷幕隐患探测、地下水和地热源探测、岩性分层等。
探地雷达探测时利用电磁波的反射原理，用仪器向地下发射和接收具有一定频率的高脉冲电磁波，通过识别和分析反射电磁波来探测与周边介质具有一定电
性差异的目的体的一种电磁勘探方法。探地雷达具有分辨率高，成果、图像直观等优点，在浅层、超浅层工程勘探和检测中广泛应用。
浅谈野外地质工作方法及要点 地质, 野外, 要点 地质工作包括： 1、基础性地质调查（测量），诸如：1：20万、1：5万区调-矿调，区域物、化探测量，区域水文测量等。 目的：具战略意义，提高研究程度。为开展进一步普查找矿工作和其它有关的地质工作提供依据。即总结规律、优选（缩小）靶区。 2、矿产勘查：包括特定矿产勘查、固体矿产勘查、地下水资源勘查等。 3、矿山生产勘探。等等。 固体矿产地质勘查工作 分为预查、普查、详查、勘探四个阶段。 矿产地质勘查工作方法 1、系统收集资料，综合分析、研究，根据目的任务制定“方案”编写“设计”。 2、地质测量（填图）—剖面测制，最直接的找矿方法。通过地质填图，工作区内自燃地理条件、景观，成矿地质背
景、有利地段、可能的成矿类型、地表蚀变带（构造带）、矿化带、矿体地表直接露头（铁锰冒、碎石或转石等），主成（控）矿构造及产状、规模等基本摸清，为下一步部署工作提供充分依据。如：重点工作区、采用何种方法及范围、网度、方向等。 3、化探测量：水系沉积物、土壤测量方法为主，还有水化学、汞气、植物等。包括地表面积（自由网和规则网）和剖面及钻孔原生晕等形式。关键是采样介质和层位，“代表性”和“有效性”，该加密的必须加密、该放稀的一定放稀、无意义的样不取，不做无用功。尤其大比例尺化探测量若地质人员亲自做，那更应该得心应手。最间接的找矿方法。缩小靶区，为下一步部署工作提供可靠依据。如：槽探（异常带、高值点等），物探范围、网度、方法、测向等。大比例尺规则网及剖面一定要注意测线方向。 4、物探测量：常规高精磁、激电中梯方法为主，还有重力、放射性及瞬变电磁、SIP、V8等。注重“适用性”和“有效性”及“多解性”（每种方法都不是万能的）。最有力的辅助找矿方法。只有在与化探异常、矿化蚀变带、成矿有利地区（段）密切相关的物探异常才有找矿意义。注意测线方向－垂直目的体，一般要求上测量，若物化探工作只给一次工作量，一定要用到此处，化探可用GPS。
工程勘察中物探方法的应用于春友 发表时间：2019-04-16T10:33:30.737Z 来源：《防护工程》2018年第36期作者：于春友 [导读] 物探方法的探测对于各种场的变化及利用具有重要的现实作用，如电场、磁场、重力场等方面，这种场源有人工的，有天然的。黑龙江省第一地质勘查院黑龙江牡丹江 157011 摘要：作为一门新兴的勘探技术，工程物探能够检查地球物理场变化找出地质问题并加以解决，我国岩土勘察中广泛应用这项新兴的技术已经取得较好的成果。在工程勘察中物探方法作为辅助手段，根据前期物探结果，有利于提高勘察工作效率及降低成本。在我国工程勘察技术和质量不断升级的背景下，我国工程勘察逐渐在工程行业得到了普及和推广。在勘察技术得到推广的过程中，尤其是工程勘察技术中的物探技术得到广泛的好评和肯定。鉴于此，本文对工程勘察技术中的物探技术进行相关分析，并对工程勘察物探技术的使用提出可行性建议。 关键词：工程勘察；物探方法；应用 1引言 物探方法的探测对于各种场的变化及利用具有重要的现实作用，如电场、磁场、重力场等方面，这种场源有人工的，有天然的。地质体的空间结构和物质成分的变化导致场的变化。因此在一定的基准面探测其场的变化，则可对地质体的空间结构和物质成分的变化进行推论。工程物探技术从属于地球物理勘察技术，针对现阶段的地质问题，一般采用这种技术来勘察地球物理场变化从而找出解决问题的办法。通过物探技术，全面彻底地了解这些变化。物探技术的技术方法十分广泛，在我国，这些技术已被广泛应用于岩土工程测量和勘察工作中，且已经取得十分优秀的成果。 2物探技术应用于岩土工程的分析 2.1检测应用分析 对岩土的的检测是工程物探技术应用于岩土工程的基本工作，主要检测工作有评价地基加固效果的检测、路基密实度检测、基桩质量检测，在检测工作进行过程中，要严格遵守正确的测量方式。从现阶段的技术水平而言，对于岩土工程应用工程物探技术检测的主要方式有地质雷达检测法、瞬态面波检测等方面，检测工作要在岩土工程开始前和结束后要全面开展，利用岩土工程开始前后的不同数据进行全方位对比和仔细研究，找出不相一致的数据。针对不相一致的数据一定要仔细找出具体原因，做好总结工作。 此外，检测工程建筑裂缝还可以利用电磁波检测法，工程物探技术在控制建筑质量工程工作中同样起着十分巨大的作用。一般情况下，检测建筑工程质量时应用的工程物探技术主要有声波测桩检测法和动力测桩检测法，其共同的检测原理是分析被测对象传递出的弹性波和反射特征还有传递速度的不同检测应用于工程的混凝土质量是否合格。工程物探的检测方法不但花费较低、工艺上简便易行而且对于工程的检测效率非常高，适合应用于检测整体工程，因此工程物探技术的检测应用十分广泛。 2.2实际应用分析 钻探勘察法是应用在岩土勘察中的传统方法，使用的时间长久，缺点是勘察结果的连续性不强，从而影响对于勘察结果的全面分析，加大对于地质情况分析的难度。为了更加连续的获得勘察结果，更加简便地分析全面的地质情况，我们可以在岩土勘察中使用工程物探技术，工程物探技术不但可以连续获得勘察结果，其勘察的准确性也大大高于传统的钻探勘察法，漏洞很少。此外，工程物探技术的应用范围要超出传统的钻探勘察法，其不受地形和天气因素的限制，操作性强，精确度较高，最关键的是勘察成本较低，吸引了市场的注意力，工程物探技术迅速在岩土勘察工作上迅速铺展开来。在以后的勘察工作中，工程物探技术能够和传统的勘察方法相结合，争取勘察更广泛的地质情况。工程物探技术采用高密度电勘察法和地质雷达勘察法进行工程勘察。 3布置物探工作应注意的问题分析 在岩土工程勘察项目中先期投入物探工作能够大大提高钻探工作的效率和准确性，但物探方法有很多，投入物探方法需要策划和设计，而且物探方法是间接的勘探方法，物探结论是对异常的推论，因此物探方法是不能完全替代钻探的。因此，选用物探方法应注意如下问题： 3.1选用物探方法应有针对性 物探方法在岩土工程勘察中的作用是毋庸置疑的，布置物探方法应该有针对性，而不应该滥用，更不能任意夸大或缩小物探方法的作用。物探方法的选择应具备主要的物性前提和场地条件，例如潮湿的地面对于地质雷达勘测会产生明显的干扰，应采取适当措施降低干扰或采用其他的物探方法，而在煤矿采空区进行勘探发现低阻异常既要考虑到可能是采空区反应，也要考虑到是否为煤层的影响。某一物探方法获得的解释成果不能简单地否认另一种方法所确定的异常的存在，即物探方法之间只是对异常的补充而不是对异常的否定。 3.2物探推论需要验证多种物探方法 综合勘测确定的异常并不能保证推论100％正确，验证仍是最需要的关键环节，在没有验证的情况下，物探异常的推论仅仅是一种理论和经验的推断。 3.3选用物探方法要综合考虑经济性 通常在地质情况简单的情况下，如果由一种或一种以上的物探方法能获得较一致的异常反应，是没有必要投入更多的物探手段来重复获得同样的异常认识的，物探方法同样也需要成本。在实际工程中投入物探方法应提倡够用就行。 4岩土工程应用发展方向 工程物探技术能够在保全被测对象的情况下对地质情况进行非常全面的测量，这就大大优于传统的勘察技术。此外，其高精确度、高工作效率和低廉的勘察成本都使其拥有非常广阔的发展前景，并且科技水平的逐渐提高，工程物探技术的水平和精确度还在不断提高。以下简要分析工程物探技术的发展方向。 4.1地震波层析成像勘察 使用地质钻探法在浅层成像仪的帮助下对岩土工程剖面测试和勘察就是地震波层析成像勘察。此种勘察方法能够摆脱地标障碍物和岩土风化层给勘察工作带来的影响。从现阶段的勘察实践工作来看，由于受井深和其附近的电缆的影响，地震波层析成像勘察所测量的岩土
地球物理勘探 一、物探及其分类 二、物探方法简介 三、物探方法的特点: 四、物探方法的应用范围与应用条件 五、物探在工程勘探中的应用
一、物探及其分类 1、地球物理勘探 地球物理勘探，简称物探，是以地下岩体的物理性质的差异为基础，通过探测地表或地下地球物理场，分析其变化规律，来确定被探测地质体在地下赋存的空间范围（大小、形状、埋深等）和物理性质，达到寻找矿产资源或解决水文、工程、环境问题为目的的一类探测方法。 物理性质：岩体的物理性质主要有密度、磁性、电性、弹性、放射性等。主要物性参数密度、磁场强度、磁化率、电阻率、极化率、介电常数、弹性波速、放射性伽马强度等。 地球物理场：物理场可理解为某种可以感知或被仪器测量的物理量的分布。地球物理场是指由地球、太空、人类活动等因素形成的、分布于地球内部和外部近地表的各种物理场。可分为天然地球物理场和人工激发地球物理场两大类。 天然场；天然存在和形成的地球物理场主要有地球的重力场、地磁场、电磁场、大地电流场、大地热流场、核物理场（放射性射线场）等 人工场：由人工激振产生弹性波在地下传播的弹性波场、向地下供电在地下产生的局部电场、向地下发射电磁波激发出的电磁等，发球人工激发的地球物理场。人工场源的优点是场源参数书籍、便于控制、分辨率高、探测效果好，但成本较大。
地球物理场还可分为正常场和异常场。 正常场：是指场的强度、方向等量符合全球或区域范围总体趋势、正常水平的场的分布。 异常场：是由探测对象所引起的局部地球物理场，往往叠加于正常场之上，以正常场为背景的场的局部差异和变化。例如富存在地下的磁铁矿体或磁性岩体产生的异常磁场，叠加在正常磁场之中；铬铁矿的密度比围岩的密度大，盐丘岩体的密度比围岩的密度小，分别引起重力场局部增强或减弱的异常现象。 2、地球物理勘探分类 二、物探方法简介 1、重力勘探 重力勘探是研究地下岩层与其相邻层之间、各类地质体与围岩之间的密度差而引起的重力场的变化（即“重力异常”）来勘探矿产、
1:5000激电中梯剖面测量 1:5000激电中梯剖面测量采用长导线，针对重要异常带、矿化带进行，为寻找隐伏矿提供依据。 1、1:5000剖面敷设 剖面端点用全站仪或GPS RTK布设，用木桩标记；测点采用GPS RTK分段控制、罗盘定向、测绳量距布设，用带有编号的红布标记。质量检查按“一同三不同”的原则进行，检查点在空间上、时间上大致均匀，总检查量不低于5%，精度要求达到“B级”精度要求，即在相应比例尺图上平面点位限差＜±2.5mm，点位中误差不超过12.5m；相邻点距误差限差10%，均方相对误差不超过5%。 2、野外工作方法 激电剖面法采用中间梯度装置，AB＝1200米，MN=40米，点距=20米。 采用时间域激电测量，正反向标准直流脉冲供电，脉冲宽度2秒。 以上参数可根据野外实际情况，通过现场试验进行适当调整。 激电观测参数为一次电位Vp、供电电流强度I及视充电率Ms，计算视电阻率ρs。观测时，测量电极MN在供电电极AB的2/3区间移动，旁线距小于AB/5。全区装置大小、观测参数设置应保持一致。一条剖面不能在一个供电装置内完成时，每个装置接头处应有三个以上的重复观测点。供电电流应使二次电位观测值大于最小可靠值，一般应使一次电位观测的观测值绝大部分在30mV以上。野外要经常检查仪器、导线的漏电情况，对突变点、异常点应进行重复观测和加密观测，确保观测数据可靠。 3、电性参数测定 电性参数测定主要采用露头法测定，有条件时，应采集一定的岩矿石标本，用标本法测定，并分别统计。每类岩（矿）石标本不少于30块，参数测定的质量评定应以采用某一种岩性测定的全部标本检查结果来衡量，即用基本观测统计出来的常见值与检查观测结果统计出来的常见值相对误差不得超过20%。 4、质量标准 视电阻率观测精度（＜±7％），视充电率观测精度（＜±12％），达到B 级精度；电性参数总平均相对误差≤±20%。
（建筑工程管理）工程物探基础方法及案例分析
反射波法、折射波和透射波法在工程勘查中的基础方法 原理及其实测案例分析 前言 地震勘探是通过观测和分析大地对人工激发地震波的响应，推断地下岩层的性质和形态的地球物理勘探方法。地震勘探是钻探前勘测石油和天然气资源的重要手段。在煤田和工程地质勘察、区域地质研究和地壳研究等方面，地震勘探也得到广泛应用。20世纪80年代以来，对某些类型的金属矿的勘查也有选择地采用了地震勘探方法。目前的流行的地震勘探方法主要有反射波法、折射波法、透射波法、瑞雷波法和桩基无损检测法。本人认为桩基无损检测法实际上也是应用地震波发射波法检测桩基的完整性，故在本文中擅自将桩基无损检测法归纳入反射波法当中。 二、正文 1、反射波法的应用 反射波法是利用地震反射波进行地质勘探的方法。通常在激发点附近，即深层折射波的盲区以内接收反射波。在巨厚沉积岩分布的地区，壹般在几公里的深度范围内能有几个到几十个反射界面，故能详细研究浅、中、深层地质构造。根据反射波的资料，可求地震波在覆盖层的传播速度和大段地层的层速度，进而能准确地求得界面的埋藏深度且进行大段的地层对比。由于反射波法壹般在激发点附近观测，受激发时产生的干扰及地表结构的影响较大，故随时都必须注意消除干扰，以获取质量良好的反射资料。 1、1桩基无损性检测 下面例举利用地震反射波法进行桩基完整性检测的试验: 1、1、1桩基无损性检测原理 桩基础是建筑结构工程重要的基础形式之壹,由于工程地质及施工技术等方面的原因,部分桩常出现断裂、离析、夹泥、缩颈,严重影响基桩的承载力。为了保证工程质量,需要对基桩进行检测。对于桩基的低应变动态检测通常采用低应变反射波法。它的主要检测方法是通过激励锤在桩顶施加激振力,在桩顶产生压缩波。该波沿桩身向下传播过程中,遇到不连续界面、截面大小发生变化至桩底时,由于波阻抗发生变化,将产生反射波。利用传感器、信号线及数据采集系统将反射波的时程、幅值和波形特征记录下来,然后通过分析系统来判定桩的完整性情况。 反射波法的理论基础是壹维波动理论,当弹性波沿着垂直截面的方向从壹种介质到另壹阻抗不同的介质,在界面将会产生扰动,分别以反射波和透射波在俩种介质中传播。 （杆的壹维波动微分方程） （通解采用行波形式） 波的阻抗其中ρ为桩的质量密度,c为波速,A为面积,根据阻抗发生变化界面处的连续条件可得: 其中Z1和Z2分别桩界面变化处的上、下部的阻抗。当VR和VI同号,说明反射波和入射波同相位,即Z1>Z2,桩阻抗由大变小,此处桩发生了断裂、砼离析、夹泥、缩颈或摩擦桩底反射。当VR和VI异号,说明反射波和入射波反相位,即Z2>Z1,桩阻抗由小变大,此处桩发生了嵌岩桩底反射或扩颈。 假设桩为壹维线弹性杆,其长度为L,横截面积为A,弹性模量为E,质量密度为ρ,弹性波速为C(C=E/ρ),广义波阻抗为Z=AρC;推导可得桩的壹维波动方程: 假设桩中某处阻抗发生变化,当应力波从介质Ⅰ(阻抗为 Z1)进入介质Ⅱ(阻抗为Z2)时,将产生速度反射波Vr和速度透射 波Vt。 令桩身质量完好系数β=Z2/Z1,则有
第一章野外工作方法和技术 3.1频率域激电工作程序 3.1.1 踏勘 根据地质任务在选择测区时，应组织力量进行踏勘，踏勘的目的在于了解测区的地质特点和地球物理前提以及接地条件、干扰水平、生活驻地、交通运输等情况。 3.1.2试验工作 对新的工作测区，在编写设计时应在典型的地质剖面上或具有代表性的地段，做一定数量的试验工作，具体实验工作量以能对测区的地球物理特征有一定的了解为宜。 3.1.3草查与普查 对于１:５万～１:２.５万的大面积草查与普查时，其工作方法的选择以偶极法或近场源法（ＡMＢN）为宜。就某一具体测区而言，应根据地质任务，通过分析所掌握的地质及以往的物化探资料或通过试验，确定一个适当的极距进行面积性的工作，以迅速得到面积性的资料，达到发现异常的目的。 3.1.4 详查 在普查所发现异常的基础上，开展１：１万～１：２千的详查工作，这时可用中梯装置扫面。建议采用一线供电多线测量的工作方式，以便在短时间内圈出异常的形态、做出成果的解释推断以及对异常进行轻型山地工程揭露。 对精测剖面，可采用偶极装置，根据不同极距（一般４－６个）
的观测结果勾绘出断面图，以判断矿体的埋深、倾向和形态，然后根据综合解释结果建议施钻验证，进而达到对异常的再解释。 在上述工作的同时，还要进行岩矿石物性测定和幅频特性的研究。 一、联合剖面法 图2-10 联合和剖面装置 如图2-10所示，装置系数计算方法和三极装置相同 联合剖面法是两个三极排列AMN∞和MNB∞的联合。所谓三极排列是指供电电极之一位于无穷远的排列。采用联合剖面装置时，可以用A电极，也可以用B电极供电，而A和B有一个共同的无穷远电极C。也就是当A或B供电时，供电迴路中另一电极C位于无穷远。如果以O表示测量电极M和N的中点，则在联合剖面装置时，四个电极A、M、N和B极位于同一直线上（这条直线就是测线），且AO=BO。无穷远极C一般铺设在测线的中垂线上，与测线之间的距离大于AO的五倍（CO＞5AO） 工作中将AMNB四个电极沿测线一起转动，并保持各电极间距离不变，中点O就作为测点的位置。在每个测点上分别测出AMN∞排列和MNB∞排列Fs、ρs。对于同一极化体，AMN、BMN的测量结果将在极化体上方形成交点。利用这种交点性质和曲线的不对称性可判断极化体的产状、形态。
不一、填空题 1. 组成地壳的不同岩土介质往往在密度、弹性、电性、磁性、放射性及导热性等方面存在差异，这些差异将会引起相应的地球物理场在空间(或时间)上的局部变化，这种变化称为_____地球物理变化______。 2. 按照介质的物理性质分类，物探方法可以分为__纵波___、_磁场____、__电磁___、_振动____、__放射____、__地热___大类。 3. 工程物探的特点主要要求探查目标对象_____、埋藏____、分辨率_高___。 4. 电法勘探是以岩、矿石之间的 电学性质 差异为基础，通过观测和研究这些差异有关的电场或电磁场在空间或时间上的分布特点和变化规律，从而查明地下地质结构和解决工程地质问题。 5. 电法勘探按照场源分为_天然_____和___人工_____，按电流性质分为___直流____和____交流_____。 6. 影响岩石电阻率的主要因素有：_矿物结构______、___空隙排列_____、__含水性______、_温度______。 7. 高密度电阻率法是集 剖面法 和 测探法 法于一体的一种多装置、多极距的组合测量方法，它具有一次布极即可进行多装置数据采集以及通过求取比值参数而能突出异常信息的特点。 8. 视电阻率计算公式中，I U K MN S ?=ρ，其中K 称为___装置系数________，主要与_电极距____有关。 9. 影响水的电阻率的主要因素是_矿化度______和__温度______。 10. 激发极化法是以岩、矿石的 激发极化效应 的差异为基础，通过观测和研究大地激发效应来探查地下地质情况或解决某些水文地质问题的一种勘探方法，其视极化率的定义为_二次场______和___总场_____比值，它表征了不同岩矿石的激发极化性质。 11. 地下溶洞、采空区等是一种地质灾害，在通常情况下，视电阻率值为高阻，但在实际测量中，常常为低阻，原因是__封闭性不好，有低阻填充物____。 12. 地震勘探按照有效波类型分___反射波_______地震法、_折射波_____地震法和__投射波___地震法三种。反射波地震勘探,首先用人工方法使__人工方法使地表________产生振动,振动在地下__传播______形成地震波,地震波遇到岩层__分界面_______时,会产生__反射____成反射波.反射波到达地表时,引起地表的_质点振动________.检波器把地表的__机械振动_______转换成____电信号_______,通过电缆把电振动输送到数字地震仪器里, 记录在磁带上的,这就成为_____数字__________地震记录。对数字磁带地震记录,用电子计算机进行地震资料__处理_________,得到各种时间剖面,再对时间剖面进行地震资料___解释_______,并根据解释的结果做出工程设计，完成地震勘探。 13. 物体在外力作用下发生了_____形变_______,当外力去掉以后,物体能立刻__恢复__原状,这样的特性称为___弹性________.具有这种性能的物体叫___弹性波_______；弹性体在___外力______作用下所发生的___体积______或___形状_____的变化,就叫做_____弹性________形变. 14. 根据炮点和接收点的相对位置,地震测线分为__纵测线___和____非纵测线观测系数___两大类。 15. 地震勘探工作主要分为_采集___， 处理 和_解释 三大部分工作。 16. 炮点和接收点之间的___相对位置______关系,被称为___观测系数________ 17. 反射系数的大小取决于弹性分界面上下地层的__波阻抗______的大小.
浅谈岩溶及超前探测技术在岩溶隧道中的应用摘要：当隧道穿越可溶性岩层时，常遇到大小不等，部位不同、充填物及充填程度不同和含水量不等的溶洞。它们都给施工带来一定困难，有的甚至是灾难性的。如隧道底部充填深而充填很松软，隧道基底难于处理；有的溶洞岩质破碎，易坍；有时遇到大水囊或暗河，岩溶水或泥沙水大量涌入隧道，形成突水突泥，造成重大伤亡事故；有时遇到填满饱含水分的充填物的溶槽，掘进至边缘时，含水充填物不断涌入隧道，难以遏止，以至地表下沉，山体压力聚增，如大瑶山隧道竖井涌水；有的溶洞、暗河迂回交错，分支错综复杂，范围宽广，处理十分困难，甚至被迫改线等。 关键词：岩溶；超前探测；施工技术 abstract: when the tunnel through the soluble rock, often encountered in varying sizes, different parts of the filling and the filling degree and water content ranging from the cave. they gave the construction of certain difficulties, and some may even be disastrous. filling, such as the tunnel at the bottom of a deep and filled with very soft tunnel substrate is difficult to handle; some cave rock crushing, easy to collapse; sometimes encounter large bladders or underground river, karst water or sediment water influx of the tunnel, the formation of water inrush sudden mud, resulting in heavy casualties; sometimes encountered fill the melting of the
工程物探
《工程物探》课程地震部分 实验报告 系别：土木工程学院 专业：勘查技术与工程 姓名： 学号：
折射波法实验内容 一﹑实验仪器 检波器、大线、铁锤、炮线、地震仪主机 二、现场仪器布置 1. 振源和一组检波器布置在一条直线上（纵测线），排列相对较长； 2.采用相遇法观测系统接收； 3.检波器用大线与仪器相接，检波器个数与通道数和大线类型有关。 4.振源激振时通过触发开关控制检测仪开始记录。 三、实验参数设置 记录号：工区名称+序号 记录道数：24 每道采样数：1024 采样间隔：0.5ms 偏移距：5m 四、实验数据的整理与编写实验报告 1．实验数据整理步骤 （1）从仪器中把采集的地震记录数据导出，显示、选择质量好的可用于解释的资料，并打印。 （2）在地震记录上解释直达波和折射波，人工读或利用地震波显示软件拾取直达波和折射波的距离和初至时间。 （3）绘制相遇法时距曲线观测系统图。 （4）利用t0 解释法获得地质剖面图。 2.折射波法基本原理 以水平界面的两层介质进行简要的说明，假设地下深度为h，有一个水平的速度分界面R，上、下两层的速度分别为V1和V2，且V2>V1。 如图 4 所示。从激发点O 至地面某一接收点 D 的距离为X，折射波旅行的路程为OK、KE、ED 之和，则它的旅行时t 为：
（1—1）为了简便起见，先作如下证明：从O，D 两点分别作界面R 的垂线，则OA ＝DG＝h，再自A、G 分别作OK，ED 的垂线，几何上不难证明∠BAK＝∠ EGF＝i，因已知，所以： （1—2）和（1—3）上式说明，波以速度V1旅行BK （或EF）路程与以速度V2旅行AK （或EC）路程所需的时间是相等的。将式（1—3）的关系和式（1—1）作等效置换，并经变换后可得： （1—4）这就是水平两层介质的折射波时距曲线方程。它表示时距曲线是一条直线，若令x＝0，则可得时距曲线的截距时间t0（时距曲线延长与t 轴相交处的时间值） （1—5） 2、折射波分层解释的t0法 折射波t0解释法是常用的地震折射波解释方法，它是针相遇时距曲线观测系统采集发展起来的解释方法。 t0法解释的主要原理与方法如下： t0法又称为t0差数时距曲线法，是解释折射波相遇时距曲线最常用的方法之。 当折射界面的曲率半径比其埋深大得很多的情况下，t0法通常能取得很好的效果，且具有简便快速的优点。 如图 6 所示，设有折射波相遇的时距曲线S1和S2，两者的激发点分别是O1和O2，
2021年浅谈工程地质勘查物探方法 1资源勘查与物探方法的简单阐述 对于矿产资源而言，其形成过程是非常复杂的，在多年的地质作用下逐渐形成的。在矿产资源的形成过程中，主要有三种形式，即液态、气态以及固态，并且这些状态的物质也是地表或者是地壳中的原生富集物。所以，一般情况下矿产资源主要集中于地表或是地壳，一旦形成，受到地质的长期作用，从而展现出液态、气态以及物态三种性质，并且可以利用现有的技术对矿产资源进行勘探与开采，其在当前的社会发展过程中所发挥的作用是举足轻重的。但是，由于矿产资源的形成过程是比较漫长，并且再生的速度极为缓慢，在被开发之后要再生的话是艰难的，所以，就需要对当前已开发的矿产资源加以珍惜，以免由于过度消耗而造成资源匮乏。 2地球物理勘探方法 2.1瑞雷波法 在瑞雷波法中，可以将其分成瞬态瑞雷波法与稳态瑞雷波法。但是由于稳态瑞雷波法所使用的设备比较笨重，而且花费的成本也比较高，所以在应用方面比较难以推广。而瞬态瑞雷波法具有速度快、使用简便以及分辨率高的优点，在岩土工程勘察以及环境灾害的调查与评估中得到了广泛的应用。在瞬态雷波测试中，利用一个与地面垂直的冲击震源发出信号，再使用两个或者是多个检波器从震源开始的地方，沿着与测线垂直的方向布置直线，并且对一定频率范围当中瑞利波信号进行详细的记录，对有效信息进行提取，然后再利用专门的软
件进行正演或是反演。一般情况下，瑞雷波法常用于层状岩土体的识别与探测当中。 2.2地质雷达 地质雷达的特点是具有较强的抗干扰性、轻便以及分辨率较高，所以在文物考古、地质勘探以及公路质量检测中得到广泛的应用。对于地质雷达而言，其分辨率与探测深度与设备的参数以及电磁波在地下介质中的传播速度等岩土层物理性质有关。当前，在双天线地质雷达中，主要有两种观测方式，即宽角法与剖面法。其中，宽角法观测就是将其中的一个天线进行固定，而另一个天线则沿着测线进行移动，对地下不同层面的反射波的双层走时进行记录，从而将地下介质的电性参数与电磁波传播速度求取。而剖面法就是接收天线以及发射天线对间隔沿测线进行固定并同步移动，移动一步就会得到一个有效的记录，地质雷达度地下探测的时间剖面图像就可以通过整条测线来进行记录，通过这种记录方式能够将测线下方的地下物变化情况准确的反映出来。 2.4瞬变电磁测深法 在电法勘探中，瞬变电磁测深法(TEM)是最近几年发展起来的，它对所采集的数据加以利用，对各个测点在不同深处的视电阻率进行求取，然后形成视电阻率的剖面图，从而对视电阻率异常加以利用，对地下目的物的几何形态加以定位与分辨。在瞬变电磁测深法中，其不仅具有电磁法的高分辨率、强穿透高阻层能力之外，还具有受地形影响小、方便耦合等特点，并且在用人工源随机干扰的话，具有成像
隧道隐伏岩溶探查方案 一、实施依据 1．《铁路隧道超前地质预报技术指南》铁建设〔2008〕105号； 2．《铁路隧道工程施工技术指南》TZ204-2008； 3．《铁路工程地质勘察规范》 TB10012—2007； 4．《铁路工程不良地质勘察规程》 TB10027—2001； 5．《铁路工程特殊岩土勘察规程》 TB10038—2001； 6．《铁路工程地质钻探规程》 TB10014—1998； 7．《铁路工程物理勘探规程》 TB10013—2004； 8．《铁路工程水文地质勘察规程》 TB10049—2004； 9．其他现行的有关标准、规范、规程、规定等。 二、工作内容及原则 1.隧道施工空间狭窄，围岩存在不稳定性，各类施工机具设备活动频繁，隧道隐伏岩溶探查实施难度较大。因此，隧道开挖后的隧底及洞周隐伏岩溶探查应当根据具体情况采用适宜的方法。 2.对隧底及洞周开挖过程中揭露的大型岩溶工点，原则上有进出溶洞条件的须采用仪器进行跟踪探测，查明其空间形态与洞身的关系，测量精度应满足相关规范要求。 3.采用风枪对隧底及周边岩溶进行探查，是隐伏岩溶探查的最基本手段。 对风枪探查出的洞周异常及无法进入实测的洞周岩溶，原则上采用地质雷达法进一步探查，因地制宜布置测线，探查岩溶异常范围。 4.对隧底埋深较浅（埋深＜3m）的岩溶，需要增加钎探、风镐等手段进行探查。 5.对隧底隐伏较深（埋深≥3m）的岩溶，应采用钻探并结合物探查明岩溶空间形态。
探测隧底岩溶的物探方法主要有地质雷达法、直流电测深法（高密度电法）等。测线原则上沿隧道轴线、左右线中心及边墙脚等布置，开挖过程中分段探查。 6.各种探查方法须提交相应的探查说明（或报告）及相关图件。 7.大型岩溶工点需绘制相应的平面、地质纵横断面图并编写岩溶勘察报告（或说明）。 三、主要技术要求 1．隧底及洞周岩溶测量及素描 （1）工作要求 a.对隧底及洞周发现的溶蚀沟槽、溶洞（腔）、裂隙发育带、地下水发育段等进行测量，绘制洞壁、拱顶、隧底岩溶平、剖面图，比例尺原则上应采用1:50～1:500。 b.素描工作应在测量图件的基础上进行，并完成数码摄像。 c.岩溶暗河（泉）、涌突水点、涌突泥点的位置等应准确测量，水量、洪水期水位等应调查测量。 （2）资料整理要求 a.隧道洞底、拱顶岩溶发育平剖面图（比例尺1:50～1:500）； b.隧道洞壁岩溶发育平剖面图（比例尺1:50～1:500）； c.隧道岩溶洞穴（溶蚀沟槽）实测平、剖面及横断面图（比例尺1:50～1:500）； d.地下水流量等水文测量成果； e.岩溶涌、突水量等测量成果； f.数码影像成果等。 2．工程地质测绘 （1）工作要求 a.岩溶洞穴顶板节理、裂隙分布及充填、胶结程度，岩层产状，
5.3 物探工作 5.3.1 激电测量 布置于面积性异常查证区内，1：1万测量网度为100×40m，1：2万测量网度为200×40m。采用中梯（短导线）装置，极距AB＝1000-1500m、MN＝40m。观测范围限于AB极距2／3以内，测线长度大于2／3AB时，相邻测段需有2—3个重复观测点。一线供电多线观测时，主测线距旁测线间距应小于AB距的1／5，可以用时间域激电也可以采用双频激电。 1、时间域激电 具体要求如下： （1）参数选择 采用双向短脉冲供电方式，占空比为1：1，供电周期、延时、采样宽度通过该地区实验确定。 （2）发电、整流、发射与接收仪器校验 正式生产前，首先对生产设备进行技术校验，待所有参数满足要求后方可投入生产。要求发电机必须运转正常，输出电压变化不得超过5％；整流器和假负载工作正常；发射机输出功率必须稳定，电流显示应高于±1个字；接收机应性能稳定，抗干扰能力强。正式观测前应进行生产仪器的一致性对比试验，满足要求后方可投入生产。 （3）测量方法 观测参数为一次场电位差（ΔV1）、视极化率（ηs），发射机直读并记录供电电流（I），通过计算装置系数（K），最后用公式ρs=K×△V1/I计算出视电阻率（ρs）。 （4）技术要求 每日开工前与收工后要对供电电极、接收电极、接收线、发射线进行检查，确保不漏电、连接完整；每日供电前或每次布极后，检测AB两极的接地电阻，一般在1000欧姆米时开始供电；遇河流、水塘处导线必须悬空架设，不得放入水中；供电电极入土深度应保证在0.5m以上，测量电极必须接地良好；供电电流、总场电位差、视极化率必须保证三位有效数字；当观测困难时，应检查设备是否正常，查明原因后再继续工作；在野外观测中发现视极化率突变点或极化不稳时应进行重复观测，以合格观测结果的算术平均值作为最终观测结果。参与平
工程物探常用方法及技术 工程物探——工程地球物理勘探的简称，它是以地下岩土层（或地质体）的物性差异为基础，通过仪器观测自然或人工物理场的变化，确定地下地质体的空间展布范围（大小、形状、埋深等）并可测定岩土体的物性参数，达到解决地质问题的一种物理勘探方法。 按照勘探对象的不同，工程物探技术又分为三大分支，即石油工程物探、固体矿工程物探和水工环工程物探（简称工程物探），我们使用的为工程工程物探。 工程物探技术方法门类众多，它们依据的原理和使用的仪器设备也各有不同，随着科学技术的进步，工程物探技术的发展日趋成熟，而且新的方法技术不断涌现，几年前还认为无法解决的问题，几年后由于某种新方法、新技术、新仪器的出现迎刃而解的实例是常见的。它是地质科学中一门新兴的、十分活跃、发展很快的学科，它又是工程勘察的重要方法之一，在某种程度上讲，它的应用与发展已成为衡量地质勘察现代化水平的重要标志。 常用工程物探方法及特点 ①电法勘探：包括电测深法、电剖面法、高密度电法、自然电场法、充电法、激发极化法、可控源音频大地电磁测深法、瞬变电磁法等； ②探地雷达：可选择剖面法、宽角法、环形法、透射法、单孔法、多剖面法等； ③地震勘探：包括浅层折射波法、浅层反射波法和瑞雷波法； ④弹性波测试：包括声波法和地震波法。声波法可选用单孔声波、穿透声波、表面声波、声波反射、脉冲回波等；地震波法可选用地震测井、穿透地震波速测试、连续地震波速测试等； ⑤层析成像：包括声波层析成像、地震波层析成像、电磁波吸收系数层析成像或电磁波速度层析成像等； 地下管线探测 主要检测内容： （1）金属管线探测 地下金属管线适宜用管线探测仪和探地雷达进行探测，管线仪对于金属管线探测具效率高、仪器轻便、结果准确等优点；探地雷达可用于埋深较大和密集管线的探测。 （2）非金属管线探测 目前地下非金属管线探测的首选方法是探地雷达。探地雷达具有连续无损探测、高效、高精度、易反演解释等优点。 使用探地雷达具有独特的天线阵技术，可以极大提高探测结果的精度和有效性。 考古探测 利用地下古代遗物与周边物质的物性差异，采用地球物理勘探手段对它们的平面位置、埋深、分布范围进行调查。利用雷达多天线阵列技术，探测的精度高，在小面积精确定位方面有无可比拟的优势；磁法探测能更快、更大面积地揭示地下遗址的面貌，结合已经为考古发掘与考古调查所认识的部分，加以典型影像校正，能更完整地认识遗址的全貌。 主要应用于找出遗址内土城墙、壕沟、坑、柱洞、房屋、墓穴等的位置及分布情况。 成都建测科技有限公司拥有领先的无损检测设备与检测系统方案，主要提供工程物探设备、基桩检测设备、建筑检测设备、路基基坑监测设备。
1 总则 1.0.1为了统一公路工程物探技术要求，保证物探工作质量，制定本规程。 1.0.2本规程适用于任何公路工程的物探工作。 1.0.3工程物探工作，内容应与公路基本建设程序各阶段工程地质勘察的目的和深度要求相适应，程序按准备工作、方法试验、外业生产、内业资料整理、成果报告提交开展，并与地质、钻探等专业密切协作，为工程地质勘察报告的编制提供物探资料。 1.0.4 公路工程物探除应符合本规程外，尚应符合国家和交通运输部颁发的现行有关标准、规范的规定。
2 术语、符号 2.1 术语 2.1.1地球物理勘探geophysical prospecting 根据地质体内部的各种物性差异，借助仪器对其天然场或人工场的分布与变化情况进行观测，通过综合分析研究，对地质体的地质情况进行推断、解释的勘探方法，称为地球物理勘探，简称“物探”。 2.1.2 综合工程物探comprehensive geophysical method 采用两种或两种以上物探方法相互配合，对地质体进行综合探测，称综合工程物探。 2.1.3声波探测acoustic prospecting 在水上、地面、井中或孔间，通过探测声波在岩土体内的传播特征，来研究岩土体性质和完整性的物探方法。 2.1.4 电法勘探electrical prospecting 以探测对象的电性差异为基础，对地质体进行探测的物探方法，称为电法勘探，简称“电法”。 2.1.5直流电法D. C. electrical method 以探测对象的直流电场为基础所进行的电法勘探，简称“直流电法”。 2.1.6电测深法electrical sounding 在同一测点上逐次扩大供电极距，使探测深度逐渐加大，得到观测点处沿垂直方
充水溶洞对隧洞施工的影响及岩溶的治理技术研究 岩溶探测技术的研究现状 岩溶的探那是解决岩洛隧道危害的前提条件，隧道拖工开挖工作面前方岩溶地震情况的探测是国内外工程地质和隧道工程界关注丽又没有得到很好解决的问题。 国外早在上世纪70 年代就开始进行地质超前预报工作了， 80 年代美国学者Benson 等就利用地质雷达对岩溶危害展开了预报。我国隧道地震超前颈报发震较晚，始于20 世纪90 年代，但髓着交通建设的飞速发震，地质超预报技术得到了快速的发展。 目前，国内外得到快速发展的岩珞隧道地震超前颈报技术有：地震雷达技术、TSP 技术、红外线技术、陆地声纳法、TRT 反射地震层析成像、HSP 技术、断 层参数预痴法预报搓道隧洞断层技术、电磁导弹技术、地震反射负视速度法、超 前钻探、掌子面编录颈据法、数码成像和声援CT、不良地震剪兆预测法等[15] 。 邓居智、莫撼[16](2001)等利属探地雷达对芜湖一宣域高速公路的路基塌陆地 段进行了勘察，通过对雷达图像的邦释，充分了解该路段范围内岩溶以及岩体中 袭嚣的发言情况。对其中南处进行了钻探验证，其雷达判释结果与钻探验证的结 果非常吻合。 叶英(l巧。006)通过对大量岩溶隧道超前地震预报资料以及实测地质资料进 行总结分斩，并综合利用数值模报、室内实验以及现场试验等多种研究手段，深 入研究了E 普岩溶地区各类越道地震超前颈摄的方法，指出了各类方法的现状、 局跟性和发展趋势并给出了改进方法，提出了岩溶越道在施工过程中的地质灾害 预案机制，发黑了整套的岩溶颈报理论方法体系。 王mL[18] (2008) 以渝湘高速公路霆嘴岩隧道为对象，阐述了培震波反射法的 基本原理，并结合工程实例利用该方法对岩洛地区隧道超前琵报进仔验证。 徐贵辉[19) (2010) 系统离述了地震波法CTSP) 和探地雷达法CGPR) 的理 论基础、基本原理、观测方式和资料解泽方法，并分析比较这两种方法的住缺点， 提出岩溶环境下基于该两种方法的综合地盾超苗预报方法，在工程中经过实际应 用后证明综合地震超前预报方法能够很好的提高岩搭地区超前地质预报的准确 率 岩溶区隧道〈涓〉匾岩稳定性的研究现状 以前在岩洛区域修建隧道〈洞)时主要采用工程类比法和结鉴己有的成功经 验，并结合理场监控量蜒的反馍信息来评赞图岩的稳定性和指导施工，而针对于 岩洛这种不良工程地质(岩溶揭穴、岩溶东及松散堆积物〉对路道〈洞〉的稳定 性影嘀的研究梧对较少。随着公路、铁路以及水利工程的大力发展，岩溶区隧道 〈洞〉工程的建设越来越多，而现有的一些理论和经验己不能满足岩溶区隧道 〈濡〉的设计及施工的需要。因此，溶润对隧道(洞〉影响特盔的研究越来越得 到人有]关注。近年来己有一些学者对岩洛区隧道(渭〉展开了研究，大多数是针 对公路铁路隧道，主要集中在对隧道漏水量的预测、突泥涌水等岩溶灾害等方面 以及不同分布的洛润对隧道洞用匿岩稳定性的影响，对岩溶区的东工搓祠研究还 不够成熟。 任美得、刘振中附(1983)认为，岩窑对隧道工程的危害主要表现为隧道突然 濡水:隧道遇地下羁穴时的悬空:越道硕部溶洞充填物的塌陆以及隧道基底溺穴 ]莫扳塌陷等问题。 汪从锦[21J (1 990 以鲁布革水电站为依托工程，认为水利水电工程建设中，
常用物探方法的工作原理 1、瞬变电磁法： 时间域电磁法（Time domain Electromagnetic Methods）或称瞬变电磁法（Transient Electromagnetic Methods），简写为TEM。它是利用不接地回线或接地线源向地下发送一次脉冲磁场，在一次脉冲磁场的间歇期间，利用线圈或接地电极观测二次涡流场的方法。其数学物理基础都是基于导电介质在阶跃变化的激励磁场激发下引起的涡流场的问题。其工作原理为：通过地面布设的线圈，向地下发射一个脉冲磁场（一次场），在一次场磁力线的作用下，地下介质将产生涡流场。当脉冲磁场消失后，涡流并没有同步消失，它有一个缓慢的衰减过程，在地表观测涡流衰减过程所产生的二次磁场，即可了解地下介质的电性分布。该二次场衰减过程是一条负指数衰减曲线，如图1所示。 图1 二次场衰减曲线图 一般来说，对于导电性差的地质体，二次场初始值较大，但衰减速度较快；反之，导电性良好的地质体，二次场初始值小，但衰减速度慢（图2)。瞬变电磁场这一特性构成了TEM区分不同地质体的基本原理。二次场的衰减曲线早期主要反映浅层信息，晚期主要反映深部信息。因此，观测和研究大地瞬变电磁场随时间的变化规律，可以探测大地电位的垂向变化。 图2 瞬变电场随时间衰减规律与地质体导电性的关系 仪器野外工作方法及原理见图3。主机通过发射线圈向地下发射烟圈状磁脉冲，当磁脉冲遇到不均匀导电介质时形成涡流场，仪器断电后，涡流场衰减过程中形成的二次场以烟圈状辐射，接收线圈接收到返回地面的二次场信号并将其传输给主机进行处理、显示。
图3 仪器工作原理图 瞬变电磁法的特点表现为可以采用同点组合进行观测，使与探测目的物耦合最紧，取得的异常响应强，形态简单，分层能力强；在高阻围岩区不会产生地形起伏影响的假异常，在低电阻率围岩区，由于是多道观测，早期道的地形影响也较易分辨；线圈点位、方位或接发距要求相对不严格，测地工作简单，工作效率高；有穿透低电阻率覆盖层的能力，探测深度大；剖面工作与测深工作同时完成，提供了更多有用信息。 瞬变电磁法可用于确定岩溶构造的含水性，了解地下水的活动规律。 常用仪器有MSD-1瞬变电磁仪，GDP —32，V8仪等。 2、 激发极化法： 激发极化（induced polarization,缩写IP ）是发生在地质介质中因外电流激发而引起介质内部出现电荷分离，产生一个附加的“过电位”（over voltage ）的一种物理化学现象。在电法勘探的实践中，通过某一电极排列向地下供电的瞬时，我们可以观测到测量电极间的电位差1U ?（称为一次场电位差）随着供电时间的增加逐渐增大。当供电数分钟后，这个电位差趋于某一稳定的饱和值U ?（称为极化场或总场的电位差）。当断开供电电路后，在测量电极之间仍然观测到随时间衰减的电位差2U ?（称为次生极化电位差或二次场电位差）。这种在电流场作用下产生二次电位差的现象在物探中称为激发极化现象或激发极化效应，所形成的电场成为二次场或激发极化场。激发极化效应是地下岩、矿石及其中所含的水溶液在外电流场作用下所发生的复杂的电化学过程的结果。 激发极化法（简称激电法）是根据岩、矿石之间激发极化效应的差异，在人工电场的作用下，观测和研究激发极化电场以达到找矿或解决其他地质问题的一种电法勘探。观测参数为视极化率s η、视电阻率s ρ。剖面法可用于圈定区域内岩溶构造的大致分布范围、规模、走向、和产状，可结合音频大地电磁法的成果进行对比分析，提高解释成果的可靠性。电测深装置用于局部精细验证物探异常，确定异常埋深等情况。 双频激电仪及V8仪SIP 法都是属于利用岩（矿）石的激电效应，观测和研究激发极化电场以达到找矿或解决其他地质问题。