第３７卷 第１期２０１５年３月
地 震 工 程 学 报
ＣＨＩＮＡ ＥＡＲＴＨＱＵＡＫＥ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
ＪＯＵＲＮＡＬＶｏｌ．３７ Ｎｏ．１
Ｍａｒｃｈ，檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱檱殗
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２
０１５技术应用
综合物探方法在张家口某工程场地地震安全性评价中的应用研究①
温 超１，郝海强２，汪慎文２，温来福２，刘国辉２
（１．
河北省地震局，河北石家庄 ０５００３１；２．石家庄经济学院，河北石家庄 ０５００３１）摘要：结合地质和遥感图像解译资料，以物探方法查找活断层是行之有效的方法。针对单一的物探方法在反演解释中具有多解性的弊端，本文提出以高密度电阻率法为主，浅层地震反射波法为辅的综合物探勘察组合模式。经实际钻探证明，这种综合物探模式对隐伏活断层的勘察是完全可行的，并具有较强的实用推广性。关键词：综合物探；地震安评；高密度电阻率法；浅层地震反射波法
中图分类号：ＴＵ４３５ 文献标志码：Ａ 文章编号：１０００－０８４４（２０１５）０１－０２７１－０５ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ
．ｉｓｓｎ．１０００－０８４４．２０１５．０１．０２７１Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ａ Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ Ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇ
ｔｏ ＳｅｉｓｍｉｃＳａｆｅｔｙ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｎ ａｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｓｉｔｅ ｉｎ Ｚｈａｎｇｊｉａｋｏｕ Ｃｉｔｙ，ＣｈｉｎａＷＥＮ Ｃｈａｏ１，ＨＡＯ Ｈａｉ－ｑｉａｎｇ２，ＷＡＮＧ
Ｓｈｅｎ－ｗｅｎ２，ＷＥＮ Ｌａｉ－ｆｕ２，ＬＩＵ Ｇｕｏ－ｈｕｉ ２
（１．Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｅｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ，
Ｈｅｂｅｉ ０５００３１，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
ｏｆ Ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ，Ｈｅｂｅｉ ０５００３１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｓｕｒｖｅｙ
ｏｆ ａ ｂｕｒｉｅｄ ａｃｔｉｖｅ ｆａｕｌｔ ｉｓ ｔｈｅ ｐｒｉｍａｒｙ ｔａｓｋ ｏｆ ａ ｓｅｉｓｍｉｃ ｓａｆｅｔｙ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｉｎ Ｚｈａｎｇｊｉａｋｏｕ Ｃｉｔｙ，Ｃｈｉｎａ．Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｄａｔａ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｍｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｄａｔａ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｍａｎｙ ｅｆ－ｆｅｃｔｉｖｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｌｏｃａｔｉｎｇ ｔｈｅ ａｃｔｉｖｅ ｆａｕｌｔ．Ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｕｓｅｄ ａ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｔｈａｔｃｏｍｂｉｎｅｄ ｔｈｅ ｈｉｇｈ－ｄｅｎｓｉｔｙ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｈａｌｌｏｗ ｓｅｉｓｍｉｃ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ｆａｕｌｔｓ，ｗｈｉｃｈ ｗｅｒｅ ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ１００ｍｄｅｅｐ，ｗｅｒｅ ｆｏｕｎｄ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｈｉｇｈ－ｄｅｎｓｉｔｙ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｃｔｉｖｅ ｆａｕｌｔ．Ｓｈａｌｌｏｗ ｓｅｉｓｍｉｃ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ ｅｘｐｌｏｒａ－ｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｏｆｆｅｒｓ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｃｔｉｖｅ ｓｈａｌｌｏｗ ｕｒｂａｎ ｆａｕｌｔｓ．Ｉｔ ａｌｓｏ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｔｈｅ ａｃ－ｃｕｒａｔｅ ｌｏｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｉｚｅ ｏｆ ａ ｆａｕｌｔ ａｎｄ ｃａｎ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ’ｓ ｓｔｒａｔａ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｇｅ ａｎｄ ｒｅｌａｔｅｄ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．Ｔｈｅｈｉｇｈ－ｄｅｎｓｉｔｙ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｎ ａｌｓｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｈａｌｌｏｗ ｓｅｉｓｍｉｃ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆｔｈｅｓｅ ｔｗｏ ｍｅｔｈｏｄｓ ｃａｎ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ’ｓ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｍｏｒｅ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ．Ａｃｔｕａｌ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｄａｔａ ｐｒｏｖｅｄ ｔｈａｔｔｈｉｓ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ａｃｔｉｖｅ ｆａｕｌｔ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ．Ｉｔ ｈａｓ ｓｔｒｏｎｇ ｐｒｏｍｏｔｉｏｎａｌ ａｎｄｐ
ｒａｃｔｉｃａｌ ｖａｌｕｅ．Ｋｅｙ
ｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇ；ｓｅｉｓｍｉｃ ｓａｆｅｔｙ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ；ｈｉｇｈ－ｄｅｎｓｉｔｙ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｍｅｔｈｏｄ；ｓｈａｌ－ｌｏｗ ｓｅｉｓｍｉｃ
ｍｅｔｈｏｄ０ 引言
工程场地地震安全性评价工作（
简称“安评”）的任务是评价未来一定时段内（工程）场地（或区域）遭受地震威胁的可能性及相应的程度，包括地震动及地面破坏两方面的内
容，为工程建设抗震设防及已有工程的抗震可靠性分析、建设规划和其他有关问题（如投资决策、地震保险）提供依
据［
１］
。①
收稿日期：２０１４－０４－
２０基金项目：河北省科技计划项目（１３２１０３３１）；河北省地震科技星火重点项目（２０
１３０７）作者简介：温 超（１９８１－），男，工程师，主要从事地震安全性评价及相关工作．Ｅ－ｍ
ａｉｌ：１３８３３４６９８３０＠１２６．ｃｏｍ通讯作者：郝海强（１９８８－），男，河北邢台人，硕士研究生，主要从事水工环探测技术方向的研究．Ｅ－ｍａｉｌ：４９３８１５４４６＠ｑｑ
．ｃｏｍ
活动断层是诱发地震的主要原因，也是破坏城市建筑设施的主要因素［２－４］。２０世纪以来世界发生了多起强烈地震，对城市造成严重的破坏，地震和地质体活动的直接原因是活动断层的作用。因此，城市安评工作的主要任务是查明活动断层空间位置，评估活动断层地震危险性和危害程度，使城市重要建筑设施有效地避开活动断层，最大限度减轻可能遭遇的地震损失［５－６］。
根据《工程场地地震安全性评价》（ＧＢ１７７４１－２００５）的要求，工程场地地震安全性评价近场工作包括场区及其外延２５ｋｍ范围内主要断层的位置、断层活动性等内容。在基岩出露条件好的场区，通过地质调查手段便可以得到很好解决［７］。而在第四系覆盖地区，则需要结合遥感图像解译资料，主要应用物探方法进行追索、定位，提供地下隐伏活动断层分布信息，然后利用少量的钻探工作给予验证的勘察方式。
目前高密度电阻率法和浅层地震反射波法成为勘察隐伏活断层的两种常用方法。其中高密度电阻率法具有工作效率高，能够很好地确定隐伏活断层的存在性；浅层地震法则探测分辨率高，可以准确地确定活断层的位置、规模及空间分布情况。实践表明，由于单一物探方法在反演解释中存在不可避免的多解性［８］，上述任何一种物探方法都难以完成对城市隐伏断层的精细勘察，因此，通过采用综合物探技术和综合解释的思路，可使各物探方法间实现优势互补，取长补短，相互佐证，避免或减少其多解性，以提高物探资料解释的精度和可靠性［９］。
研究适合城市探测地下隐伏活动构造的综合物探组合方式是近年来人们所探索的重要课题。本文以张家口某工程场地为例开展了相关内容的试验研究，提出了结合地质和遥感图像解译资料，采取以高密度电阻率法为主，浅层地震反射波法为辅的综合物探组合模式，取得了较好的探测效果。
１ 场区地震地质特征
１．１ 场区地貌、地质特征
张家口某工区位于其市区的东北部，属张家口坝下中低山间盆地的断陷边缘，其紧邻东北侧边坡陡峭的太平山，场区内为第三纪晚更新世（Ｏ３）以来的坡冲洪积砂卵砾石层所覆盖，数十米埋深的基岩为下白垩纪张家口组（Ｋ１ｚ）凝灰岩分布。
新构造时期以来，在大范围内不同断块之间表现出很大的构造差异运动。垂直升降运动具有间歇性抬升，并遭受河流切割，形成现代河谷和各级冲积阶地和洪积阶地。
１．２ 近场区活动断裂
场区位于张家口—渤海活动构造带和山西活动构造带的交汇部位，受到两条构造带的复合作用，表现出ＮＷＷ向和ＮＥ向两组断裂的发育和改造，形成复杂的盆断结构，ＮＷＷ向构造占据更为主导的地位，而ＮＥ向构造在卫片上线性构造清晰。为查明近场区活动断裂的分布，我们对该近场区的卫星遥感图片进行了构造解译，由其解译成果图可见
（图１），近场区内发育有４条断裂，其走向分别为：ＮＥ－ＮＮＥ向和ＮＷＷ－ＮＷ向两组，分布于不同的构造部位
。
图１ 张家口—宣化盆地卫星影像与断层解译图Ｆｉｇ．１ Ｍａｐ ｏｆ ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ｉｍａｇｅ ａｎｄ ｆａｕｌｔ ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ ｏｆＺｈａｎｇｊｉａｋｏｕ—Ｘｕａｎｈｕａ Ｂａｓｉｎ
其中，Ｆ１为ＮＷＷ向的张家口断裂，从本工区及邻域通过；西部Ｆ２为ＮＥ－ＮＮＥ向的万全断裂，南部发育ＮＷ向的洋河隐伏断裂（Ｆ３）和洗马林—水泉断裂（Ｆ４）。
张家口断裂Ｆ１是华北地区著名的张家口—渤海地震构造带西部的一条主要断裂，控制了张家口—宣化盆地的北部边界，总体走向３１０°，倾向ＳＷ，倾角６０°，甚至更大，呈正断或逆断走滑性质。前人在翠屏庵村北冲沟中发现上更新统粉质黏土和７０ｍ厚的磨圆度中等的沙砾石层被错段，断面上可见摩擦镜面和３ｃｍ厚的紫红色断层泥，断层上覆盖１ｍ厚的粉质黏土和２０ｃｍ厚的残坡物。断层泥和上覆粉质黏土的热释光年龄分别为距今（１１７．５３±９．９９）ｋａ和（２４．６３±２．０９）ｋａ，表明断层在晚更新世初有过活动［１０］。张家口断裂或其伴生的次生断裂属通过本工区的隐伏活动断层。
２ 综合物探方法的选取
为查明工区场地及其近区地下隐伏断层，特别是活动断层的分布，在上述已知地质、遥感解译资料的基础上，开展了以查明地下隐伏活动断层为主要目的的综合物探方法有效性试验研究。
２．１ 隐伏活动断层地球物理特征及综合物探方法选择不论是何种类型断层，无论是基岩还是第四纪松散覆盖层中的断层错动，都会形成松散破碎或韧性剪切带，而此带与两侧岩土体或两盘岩土体间存在着一定程度的物性（弹性、密度、磁性、电性）差异，从而为开展物探方法提供了必要的物质基础和地球物理前提条件。活动断层是指晚更新世以来形成的断层，即Ｏ３以来的松散土层中的断层。基于上述隐伏活动断层及其地球物理特征可知，位于城区的活动断层两侧一般具备弹性（波速、波阻抗）和电性（导电性、介电性）明显的物性差异，因此浅层地震勘探［１１］和电法勘探是应
２
７
２ 地 震 工 程 学 报 ２０１５年
用于探测地下隐伏断层的基本方法。鉴于单一方法存在多解性，同时还考虑到每一种物探方法具有不同的探测优势、工作效率和成本，在分析研究两种方法的优缺点基础上，实现优势互补，达到最佳组合方式，使其取得良好的勘探效果。
浅层地震勘探应用于隐伏断层探测，最常用的是反射波法。反射波法的前提条件为不同地层间应存在明显的弹性波阻抗差异，在其探测深度范围内具有标志层存在，使用多次叠加技术还可使其具有较强的抗干扰能力，并对观测场地条件要求不高，勘探深度较大，探测精度也高。隐伏活断层覆盖层和断层破碎带充填物与基岩的波阻抗不同，从而为浅层地震勘探反演解释提供了前提，但其成本较高，工作效率低，又往往存在对所划分地层的属性难以准确判断等不足。
高密度电阻率法具有野外工作便利、效率高、成本较低、受地形影响小等优点，近年来成为隐伏活断层勘察中最常用的电法方法之一。断层形成过程中两盘发生错动，无论是正断层、逆断层还是走滑断层都会形成破碎充填带，必然与两盘物质有所差异，电性差异便由此产生，如果破碎带中充水必然会呈现低阻现象，从而为高密度电阻率法提供了前提条件，异常反映直观，但因存在体积响应，有反演精度不够的不足。
综上所述，高密度电阻率法可对地下百米深度范围内的断层进行调查，提供活动断层的浅部电性特性和电性结构。浅层地震勘探是城市活动断层浅部探测中分辨率最高、最为有效的物探方法之一，可以提供断层或隐伏断层的准确位置、几何形态及断层带宽度、断层活动，在资料完整的条件下研究地层形变时代等有关参数，对了解构造活动历史，研究强震发生的可能性等具有重要作用。高密度电阻率法与浅层地震勘探法相互配合，可提高浅层地震勘探法某些特殊位置解释的可靠性和综合判断地层属性［１２］。鉴于上述地震反射波法和高密度电阻率法在隐伏活断层勘察中的优缺点，提出在工程场地安评中选择以高密度电阻率法为主，浅层地震反射波法辅助佐证的综合物探组合模式。即：先以高密度电阻率法初步确定隐伏活断层的位置所在，再利用浅层地震反射波法对断层的典型或重点部位进行佐证核实、精确判定其具体类型、延展情况及规模大小，最后进行钻孔验证。２．２ 物探方法原理及参数设置
２．２．１ 高密度电阻率法
本次工作中使用重庆地质仪器厂生产的ＤＺＤ－６Ａ多功能直流电法（激电）仪和ＤＵＫ－２Ａ高密度电法测量系统，采用温纳观测装置，电极距５ｍ，可达最小分辨为２．５ｍ，单次测量的最大展布为１５０ｍ。反演软件使用加拿大ＲＴｏｍｏ电法数据处理与解释软件。
２．２．２ 地震反射波法
本次浅层地震勘探工作中，采用美国ＧＥＯＭＥＴＲＩＣＳ公司的ＳＴＲＡＴＡＶＩＳＯＲＮＺＸＰ地震仪、采用１００Ｈｚ检波器接收，８０ｋｇ夯击震源。野外数据采集过程中，采用单边放炮多次覆盖反射波法观测系统，即：接收排列在前、激发炮点在后、下倾方向激发、上倾方向接收，７２道接收，２４道备用，９
次覆盖，向前连续追踪的观测方式。其中，道间距３ｍ、最小偏移距６ｍ，炮间距１２ｍ，记录长度０．６ｓ，采样率０．２５ｍｓ，低截频率１５Ｈｚ，高截频率为２５０Ｈｚ，每炮垂向叠加１５次以上。资料处理应用加拿大Ｖｉｓｔａ地震处理软件。
３ 综合物探资料解释
３．１ 物探测线布置
根据地质和卫星遥感图片解译成果资料，为确定张家口断裂或其次生断裂在该区的准确位置，利用上述提出的综合物探模式和技术措施对其开展了相应的勘察工作。在现场踏勘的基础上，为有效的控制隐伏断层在工程场地范围内的分布，在场地东西两侧垂直该断层可能走向的方向上分别布设了３条高密度电阻率法测线和１条浅层地震反射波法测线（图２），测线布置的具体位置见表１
。
图２ 物探工作布置图
Ｆｉｇ．２ Ｌａｙｏｕｔ ｏｆ ｔｈｅ ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ
表１ 地球物理测线布置表
Ｔａｂｌｅ １ Ｌａｙｏｕｔ ｏｆ ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ ｌｉｎｅｓ测线编号测线端点坐标剖面长度／ｍ
电法Ⅰ－Ⅰ＇
起点１１４°５２′４７．７６″４０°５０′０５．２４″
终点１１４°５２′４８．５４″４０°５０′０９．８６″
１５０电法Ⅱ－Ⅱ＇
起点１１４°５２′５５．６１″４０°５０′０３．６１″
终点１１４°５２′５９．４５″４０°５０′０８．１６″
１５０电法Ⅲ－Ⅲ＇
起点１１４°５２′５６．３４″４０°５０′０５．８０″
终点１１４°５２′５６．９７″４０°５０′１０．２５″
１５０地震
起点１１４°５２′５５．６１″４０°５０′０３．６１″
终点１１４°５３′０４．３１″４０°５０′２２．４５″
５１０
３．２ 综合物探资料解释
为进一步佐证断裂的存在及其产状，在其Ⅱ－Ⅱ’和Ⅲ－Ⅲ’旁边平行布设了浅层地震反射波法勘探剖面（图２），基
３
７
２
第３７卷第１期 温 超，等：综合物探方法在张家口某工程场地地震安全性评价中的应用研究
本覆盖两剖面的分布，其反演结果见图３。由地震反射波时间剖面可见（图４），在剖面桩号１３０ｍ（ＣＤＰ９０）左右，反射波同相轴出现明显错动，按其同向轴相互错动位置，解释为倾向南的正断层，断距为５０ｍ左右。这与Ⅲ－Ⅲ’电阻率断面低阻异常推断的断层位置完全吻合，从而也佐证了高密度电阻率法推断结果
。
图３ 高密度电阻率法各测线反演结果图
Ｆｉｇ．３ Ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｅａｃｈ ｌｉｎｅ ｂｙ
ｕｓｉｎｇ ｈｉｇｈ ｄｅｎｓｉｔｙ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙｍｅｔｈｏｄ
上述综合物探资料解释表明，
高密度电阻率法所确定的断层与浅层地震勘探法所发现的断层位置是一致的，说明高密度电阻率法探测地下隐伏活动断层的有效性。结合Ⅰ－Ⅰ＇剖面的解释推断断层位置可得出以下结论：由于张家口断裂走向为ＮＷＷ向，
而推断断裂走向为ＮＮＷ向，故推断该断裂属张家口断裂的次生断裂，从该测区内穿过（图２），根据
近场区活动断裂资料知该断层为晚更新世活动断层［
１０］
。为验证其综合物探探测效果，在所推断的断层两侧各布验证钻孔ＺＫ１和ＺＫ２
（图２）。 验证钻探结果表明（
图５），北侧ＺＫ１钻孔处第四纪覆盖层厚度为１１．５ｍ，覆盖层下基岩为凝灰岩；而南侧ＺＫ２钻孔处第四纪覆盖层厚度为４５ｍ，其下为基岩凝灰岩。证实了该地下隐伏断层的存在，从而验证了上述所综合物探方法的有效性。
４ 结语
在张家口某工程场地进行地震安全性评价中，结合其地质和遥感解译资料，
利用综合物探方法查明了张家口断裂在
图４ 浅层地震剖面地质解释图
Ｆｉｇ．４ Ｍａｐ
ｏｆ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｈａｌｌｏｗ ｓｅｉｓｍｉｃ ｐｒｏｆｉｌ
ｅ图５ 验证钻孔柱状图
Ｆｉｇ．５ Ｈｉｓｔｏｇ
ｒａｍ ｏｆ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｄｒｉｌｌｓ该测区内的准确位置，通过高密度电阻率法和浅层地震反射波法推断出该断层为向南陡倾斜的活动正断层，其断距为５０ｍ左右。经钻探验证表明上述推断结论是正确的，可作为该场地地震安全性评价的依据。
理论与实践表明，在城市地震安全性评价中，结合地质和遥感解译资料，以高密度电阻率法为主，浅层地震反射波法佐证为辅的综合物探组合模式，对于有效勘察地下隐伏活断层的精细结构是完全可行的，它是现有的浅层物探方法兼顾探测效果、效率和成本的最佳组合，既可以避免单一方法的多解性，又能有效地提高城市条件下的探测精度，该模式具有较强的实用推广性。参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ
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第３７卷第１期 温 超，等：综合物探方法在张家口某工程场地地震安全性评价中的应用研究
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、
接收条件received condition：指地震勘探中接收地震波的仪器的工作状态和条件。广义地说, 接收条件包括地震检波器的安置情况、组合个数与方式，以及地震仪的各种因素等。但通常将接收条件狭义地指地震检波器的安置情况。地震资料的质量与接收条件有密切关系。陆地工作中埋置检波器，海洋工作中使检波器处于水面下一定深度，都是为了避免风、浪等影响而改善接收条件。 界面速度interface velocity：指折射波沿折射界面滑行的速度。界面速度主要反映折射界面以下地层中岩石的物理性质。由于组成地层的岩石颗粒排列有方向性，通常界而速度大于层速度。界面速度可通过折射波测得。 加速度检波器accelerometer：即“压电地震检波器”。 激发条件excited condition：地震勘探中将震源种类、能最、周围介质的情况总称为激发条件。对于炸药震源来说，激发条件一般包括炸药量大小、药包形状，个数，分布方式及埋置岩性和沉放深度等。对于非炸药震源，激发条件则包括装置的种类、能量、参数选择及安置情况等。激发条件的选择是否适当，对地震勘探原始资料质量的影响很大。一般认为,陆地工作中, 风化层下的含水可塑性岩层是有利的激发条件，因此往往采用井中爆炸，在海洋工作小，主要是以减小气泡影响作为合适的激发条件。 海洋地震勘探marine seismic survey：是利用勘探船在海洋上进行地震勘探的方法°其特点是在水中激发，水中接收，激发，接收条件均一；可进行不停船的连续观测。震源多使用非炸药震源，接收常用压电地震检波器，工作时，将检波器及电缆拖曳于船后一定深度的海水中由于上述特点，使海洋地震勘探具有比陆地地震勘探高得多的生产效率，更需要用数字电子计算机处理资料。海洋地震勘探中常遇到一些特殊的干扰波，如鸣震和交混问响，以及与海底有关的底波干扰。海洋地震勘探的原理，使用的仪器，以及处理资料的方法都和陆地地震勘探基本相同。由于在大陆架地区发现大量的石汕和天然气，因此.海洋地震勘探有极为广阔的前景。 高频地震high frequency seismic survey：在水文地质、工程地质调杏和金属矿床勘探中，勘测深度只在儿米到儿百米之间，需要精细分层和精确地测定波的传播时间。为了提高仪器的分辨能力，要用专门的高频地震仪，记录震波的高频分量。高频地震仪的通频带?般在60-350周 /秒之间，专门测定岩石波速时需提高到500-600周/秒。为了压制低频干扰，仪器频率特性的低频一边应有较大的陡度。 干扰波noise：地震勘探中妨碍分辨有效波的振动都属于干扰波。干扰波大体上可分为两种：其中具有明显传播规律的称为规则干扰或干扰波，如声波、面波，多次波等等；没有明显传播规律性的振动称为随机干扰，或简称干扰，如微震等。抗干扰的问题是关系到地震勘探中提高勘探的质量和能力的极其重要的问题。因此，在野外工作和资料处理上采用多种措施，以提高有效波而压制干扰波。干扰波有时也是相对的概念，如在反射法中，折射波就常
1. 什么是工程物探？ 工程物探，是地球物理勘探的一个分支，它是应用地球物理学的原理进行工程地质调查的一种勘探方法。 2. 物探定义： 以岩矿石间的地球物理性质的差异为基础，通过接收和研究地质体（构造或矿体等）在地表及其周围空间产生的地球物理场的变化和特征来推断地质体存在状态（产状、埋深、规模等）的一种地质勘探方法 3. 常用物探方法有哪些？ 目前常用的方法主要有地震勘探、电法勘探、重力勘探、磁法勘探、地球物理测井等。 地震勘探介质弹性差异勘探地震学波场 重力勘探介质密度差异 ?磁法勘探介质磁性差异非地震学 ?电法勘探介质电性差异 ?放射性勘探介质放射性差异辐射场 。地热测量地下热能分布和介质导热性地温场 3. 简述工程物探的应用范围. 1、第四系覆盖层探测； 2、隐伏构造破碎带探测； 3、岩体风化和卸荷带探测； 4、滑坡体探测； 5、岩溶探测； 6、地下水探测； 7、隧洞施工掌子面超前预报； 8、桩基质量检测； 9、4. 工程与环境物探的特点 1、勘探深度、勘探规模变化大，场地条件多变，勘探方法不能拘泥于常规，应灵活多变，综合应用。 2、探测对象结构复杂，具非稳定性或随机性，探测精度要求高，指标参数多，时常要求实时解释。 3、工作环境一般较差，噪声水平较高，场源选择时常受环境限制，要求仪器具有高灵敏度、高精度、高分辨率、高保真，且性能稳定可靠，抗干扰强，智能便携。要求工作人员要有一定的专业技术素质，且具有现场工作经验。 4、工期短，速度快，成本低，效益好。能清晰、无损地描绘探测对象的空间展布状态。 5、要加强新技术、新方法与新装备的研究应用，充分利用现代电子技术与计算机数字处理技术。 5.工程物探的主要研究内容 1、研究地质构造 2、研究介质体的状态和性质 3、环境检测与灾害调查 6. 地震波有哪些类型？简要说明各类地震波的特点 地震波有：纵波、横波与面波，在地震勘探中还有利用转换波、槽波等进行勘探的。 纵波以速度vp传播，其传播速度较其它波快，纵波比较容易激发与接收，地震勘探经常使用纵波来进行； 横波以速度vs传播，其传播速度与纵波相比较慢，横波在液体中不能传播，其与纵波联合勘探，可以得到岩土体的工程地质动态参数，为工程设计提供丰富数据；
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
论地震勘探中的几种主要地震波 论文提要 地震勘探，就是通过人工方法激发地震波，研究地震波在地层中传播的情况，以查明地下地质构造，为寻找油气田或其它勘探目的服务的一种方法。也可以理解为就是利用地震子波从地下地层界面反射回地面时带回来的旅行时间和形状变化的信息，用以推断地下的底层构造和岩性。地震勘探在勘探已有的各种物探方法中，是最有效地方法。在地震勘探中用炸药激发时，一声炮响之后会产生各种各样的地震波。按波在传播过程中质点震动的方向来区分，可以纵波和横波；根据波动所能传播的空间范围而言，地震波又可以分为体波和面波；按照波在传播过程中的传播路径的特点，又可以把地震波分为直达波、反射波、透射波、折射波，等等。地震勘探在石油勘探中除了能产生来自地层界面有用的反射波外，还会产生各种各样的干扰波。因此，我们要更好的了解各种波的产生、特点、用途，等等。下面简单介绍几种地震勘探中产生的地震波。 正文 一、反射波 （一）反射波的形成 1、几何地震学的观点 当炸药在井中爆炸激发地震波时，在雷管引爆几百微妙之内爆炸便完成了，在接近爆炸点的压强是一个延续时间很短的尖脉冲，爆炸脉冲向外传播，压强逐渐减少，地层开始产生弹性形变，形成地震波。地震波继续传播，由于介质对高频的吸收，地震波信号减小。当波入射到两种介质的分界面时（当上层介质波阻抗与下层介质波阻抗不等时，弹性地震波才会发生反射；上层介质波阻抗与下层介质波阻抗差别越大，反射波越强——反射波条件），一部分波回到第一种介质中，这就是所谓的反射波。如图所示 2、物理地震学观点 地震波从震源出发以球面波的方式向下传播，到达反射界面S，S可以就看成有许多
工程物探技术在地质勘察中的应用解析 发表时间：2018-08-13T13:26:37.303Z 来源：《防护工程》2018年第7期作者：任长安 [导读] 随着物探方法在工程地质勘察工作中的应用程度不断加深，促使现代地质勘察水平得到了快速提升，也为工程地质勘察工作的顺利开展 河北省水利水电勘测设计研究院天津 300250 摘要：随着物探方法在工程地质勘察工作中的应用程度不断加深，促使现代地质勘察水平得到了快速提升，也为工程地质勘察工作的顺利开展，创造出良好的先决条件。因此，唯有逐步加强对物探方法在工程地质勘察中的应用研究，才能有效推进我国工程地质勘察工作的发展进度，也才能为物探技术的应用范围与应用深度发展，贡献出相应的力量。 关键词：工程物探技术；地质勘察；应用分析 引言 随着经济的日益增长和时代的飞速进步，在工程地质勘察的工作中，物探方法作为一种常用辅助手段，它的实用性很高，被勘测人员广泛使用，起着至关重要作用。本文主要介绍各种物探方法在工程地质勘察中的应用，为工程地质工作者提供一些实质的参考。 1工程物探勘察的特点 受地质条件变化的影响，地质体的物理场将会由此发生变化。例如现阶段自然界中所常见的电场、磁场、重力场以及地震波场等，均是极易受地质条件影响而产生变化的物理场种类。而由于此类物理场的变化，人们便可通过与其相对应的物理勘探方法（电法、磁法、重力法以及地震法等），对工程地质情况做细致化、灵活化、高效化以及精确化的勘测。而在具体工程地质勘察中，物探方法所具备的特点为：其一，工程探测深度相对较浅。涉及到工程中的地质勘探，通常勘察范围在几米至几十米之间。其二，勘测精度较高。通常情况下，工程中对于物探方法的应用精度要求同样较高，若存在较大误差，不仅会影响到工程质量、施工进度等，更会造成人身伤害及财产损失。 2物探方法与工程地质勘察的联系 物探方法为工程地质勘察提供了便利，使工作可以更高效地进行，使我国合理地开发资源并且有效地做大量的环保工作。目前物探方法主要服务于环境保护、资源开发和保护、工程建筑等方面。随着我国科技的不断改革和创新，物探方法在各个方面的应用取得了非常大的实质性突破，不断地促进我国各个领域飞速发展，取得了显著地成果。以往常用的工程地质勘察方法有：标准贯人实验、钻探取土、双桥静力初探等，这些勘探技术都为促进各个行业的快速发展有积极的作用，有时候选择其中一种勘察方法得到的结果很局限，如果可以几种勘察方法结合使用，可以得到更加精确的结果，做出正确的判断，从而提高工程地质勘察的效率和质量。 随着我国综合国力不断提高，对工程建设质量的要求也越来越高，因此在工程项目进行之前，就要对工程地质勘察的准确性严格把关，尽量把误差减小。如果在工程地质勘察阶段出现任何纰漏，都会对工程项目的质量产生巨大的影响。因此要想高效完成地质勘察的任务，必须要把物探方法和地质的相关工作相结合进行。以往都是根据已有的地质资料分析，然后选择地质工作和地点进行下一步的勘察，然而已有的资料记录不是很全面、准确，需要地质勘探的工作人员使用精密专用的仪器进一步勘测，确保勘测结果的准确性，改善勘测的质量，进一步提高工程地质勘察的水平。 3常用物探方法在工程地质勘察中的应用分析 3.1地震波层析成像技术 地震波层析成像技术是一种先进的工程物探技术，主要是通过浅层地震仪对工程地质进行全面勘察。地震波层析成像技术不仅能够准确排除地表的障碍，还能全面分析地层中风化层。勘察人员可以利用地质钻探技术实现对地层的深层次剖面探测。一是电缆长度的限制，另一方面是钻井深度，限制了地震波层析成像技术的发展，对地层进行深层次的勘察，就必须要进行深部钻井，这就要求较深的钻井以及较长的电缆，而一旦钻井深度过大就无法保证电缆传输的稳定，会影响到成像的清晰度，影响勘察精度。近年来，随着钻井施工技术以及远距离输电技术的发展，制约地震波层析成像技术发展的因素影响也越来越小，地震波层析成像技术的应用前景也越来越广阔。 3.2重力勘探 所谓重力勘探，即是利用组成地壳的各种岩体于矿体的密度差异而引起的重力变化进行地质勘探的一种方法。由于此种勘探方法的设定基础为牛顿的万有引力定理，则顾名思义此种勘探方法便被称之为重力勘探法。此种方法所具备的精度程度极高，在应用时，只要勘探地质体与附近范围内的岩体存在密度差异，便可通过精密仪器（重力仪、扭秤等）对重力的异常情况进行精确测量。现阶段，众多工程地质勘探项目中，已经广泛应用重力勘探方法进行勘探工作，且勘察效果优良，勘察结果准确度极高。同时，由于其所具备的特性，使其在工程地质勘察中的应用程度显著加深。例如：将重力勘探与工程拟建区地质以及相关物探资料进行整合后，便可对拟建区覆盖层下的矿体性质与地质构造等进行准确的推断，进而为工程建设做出准确的勘测数据，以供工程设计使用。但需要注意的是，此种重力勘探法仍具有较为显著的缺点，即在天气、地形以及有振动发生的情况下，其勘察的效果将很难确保准确性与科学性。 3.3高密度电法探测技术 该种探测技术也被称为高密度电阻率技术，属于在常规电法基础上衍生出的全新地质勘察技术类型。这项技术本身是通过对岩土介质当中的现存差异，并在具体勘察当中，专门由工作人员借助相应的勘察地点来进行电场施加。然后借助所检测的传导电流变化与分布的情况，判定岩土本身的性质。通常较高密度的电阻率技术能够准确的测量装置本身的大小、位置及排列情况等，还可充分借助对地下电流分布实施监测的情况来深入探测地面电场本身变化规律，从而精准的计算出地表电阻率，最终由电阻率规律来判定岩土本身性质。 以采用物探技术找水实例展开论述：针对某个区域内地层进行地质勘察，发现该地质层相对来说较为简单，并且其表层具体表现为第四系。并且其基岩也主要是由二叠系老山段砂岩与泥岩以及常夹煤层组合而成。所采用的主要物探找水方式是在实际地形和其他障碍地形基础上来进行，具体在东西、南北两个方向进行高密度电法剖面布置，并设定其电极数为120根，其点距需控制在3m的范围。具体的测量当中，针对电性的测量结果主要是南北向剖面基岩相对均匀的电性，并显示无异常情况；东西向剖面产生异常时，主要处于100-160桩号的基岩内部，将呈现出相对低阻异常区域。其电阻率小于150Ω，其中m表示第四系基本状况；当电阻值高达600Ω时，m以上则均为基岩。由此
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.
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
《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
、地震勘探基本原理 1. 地震地质模型基本分类 2?均匀、理想弹性介质中的三维波动方程 3.无限大均匀各向同性介质中的弹性波场及特征 4.地震波的反射、透射和折射 5.多层黏弹性介质中的弹性波场及特征 6.几何地震学原理 7.地震波速度及地震地质条件 1.1地震地质模型基本分类 1.地震地质模型 2.固体成为弹性介质的条件 3.人工激发震源与岩层的弹性 4.常用的弹性介质模型 1.3无限大均匀各向同性介质中的弹性波场及特征 1.3.1无限大均匀各向同性介质中的平面波 1.3.2无限大均匀各向同性介质中的球面波 1.3.3地震波的动力学特征 1.3.4地震波的运动学特征 小结： 1、动力学特征（动力学参数） 2、运动学特征（运动学参数） 3、动力学特征的体现：远近震源处的位移波形变化 球面扩散、振动图和波剖面谱分析 4、运动学的原理和定理：Huygens、Fermat、Snell 5、时间场和射线的关系
6、基本概念：射线、视速度、频波关系、波数、波长动力学信息（反映动力学特征的信息）振幅、频率、波形、吸收衰减、极化特点、连续性等特征。 运动学信息（反映运动学特征的信息） 传播时间（旅行时间）、传播时间-空间距离的关系、波的传播路径、地震速度等特征 1.4地震波的反射、透射和折射 1.平面波的反射和透射 2.弹性分界面上的波型转换和能量分配 3?球面波的反射、透射和折射 4.地震面波 小结 1、斯奈尔定理（包括反射定理、透射定理） 2、波的转换（同类波、转换波） 3、能量分配Zoeppritz方程 （法线入射、入射自由表面、反射产生条件） 4、倾斜入射及折射波的产生（产生条件、原因） 5、折射波的特点 （波前为圆锥台、射线为直线、能量扩散比反射波慢、折射盲区、屏蔽现象） 6、AVA曲线 （临界入射前、临界入射、过临界入射） 7、面波的特点 （传播速度、质点位移、频散现象） 1.5多层黏弹性介质中的弹性波场及特征 1.黏弹性介质中弹性波的传播和大地滤波作用 2.多层介质中弹性波的传播特性 3.地震波的簿层效应 4.地震绕射波 5.地震波的波导效应 6.反射波地震记录道形成的物理机制 黏弹性介质中弹性波的传播基本概念
1. 有关地震勘探的一些基本概念 1.1 地震勘探是勘探石油的有效方法 勘探石油的方法和技术，按其勘探手段划分，可分为地质法、物探法和钻探法三种基本类型。 地球物理勘探法（物探法）运用物理学的原理和方法，即利用地壳中岩石的物理性质（如岩石的弹性、密度、磁性和电性）上的差异来研究地球，了解地下岩层的起伏情况和组成情况，从而达到寻找储油构造以勘探石油的一种勘探方法。 依据研究对象的不同，物探法主要分为以下几种： ?地震勘探（利用岩石的弹性差异） ?重力勘探（利用岩石的密度差异） ?磁法勘探（利用岩石的磁性差异） ?电法勘探（利用岩石的电性差异） 在石油勘探中，最经济的方法是物探法。首先用物探法对工区的含油气远景作出评价，为钻探提供探井井位。然后钻探法通过实际钻进，以对物探法进行验证。如果构造含油，又可根据物探资料和探边井计算出含油面积和地质储量。 在我国，陆上是广大的地表松散沉积（如松辽平原、华北平原等）和沙漠覆盖区（如塔什拉玛干大沙漠），海上是被辽阔的海水所覆盖的“一片汪洋”，已看不到岩层的地面露头的出露。而钻井法成本高、效率低。如何解决这些地区的地质构造和地质储量问题呢？在这时就充分显示了物探法应用的威力。 在各种物探方法中，地震勘探具有精度高的突出优点，而其它物探方法都不可能象地震勘探那样详细而准确地了解地下由浅至深一整套地层的构造特点。因此，地震勘探已成为石油勘探中一种最有效的方法。 1.2 地震勘探基本原理 地震勘探是利用人工激发地震波的方法引起地壳的振动，并用仪器把来自地下各个地层分界面的反射波引起地面上各点的振动情况记录下来。利用记录下来的数据，对其进行过处理分析，从而推断地下地质构造和地层岩性的特点。 地震勘探查明地下地质构造特点的原理并不难理解。利用声波反射现象可测定障碍物离开声源的距离，是我们都知道的物理原则。 其计算公式为：
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/ad7347958.html, 高密度电阻率法物探技术及其应用 作者：邱信强 来源：《地球》2014年第01期 [摘要]高密度电阻率法作为物探方法中的一种应用最为广泛的勘探方法，在特殊地质的勘探和工程勘查中起着不可替代的作用，为我国地勘队伍在解决相应地质问题时带来许多便利之处。本文主要通过对高密度电阻率法工作原理的研究，结合二维成像技术和正反演技术在工程中的运用，提出了一些针对不同环境下勘测时的注意事项。 [关键词]高密度电阻率法二维成像技术正反演技术 [中图分类号] P631.3 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-1-90-2 0引言 高密度电阻率法基本工作原理与传统的电法勘探是相同的，主要是根据岩石、矿石以及不同地层、不同地质体等导电性的差异，通过地面的测定，研究人工或天然电场的分布特点和变化规律来推断地下电阻率分布，从而准确的推断出不同地质体的分布状况。高密度电阻率法凭借其测试简便、效果好、成本低、效率高等优点在勘探工程中具有较高的使用价值。高密度电阻率法是一种快捷的地质勘探方法，其工作的范畴属于直流电阻率，其采用高密度的布点进行二维电断面测量，采集的数据量大、全面、准确、观测的精度高，在我国的工程地质与水文勘探中运用非常的广泛。但是也存在许多的不足之处，例如在进行野外勘探时数据处理不够精准、正反演成像技术在进行图像分析时存在误差、二维成像技术的反演问题等等，这些问题都需要勘测人员在理论与实际工程相结合的基础上进行研究，找出相应的解决办法，将高密度电阻率法应用更加的广泛。 1高密度电阻率法的工作原理 高密度电阻率法的工作范畴包括数据的采集与数据的处理，与常规的电阻率法工作原理相同，主要是以地下介质之间的导电性的差异为基础，通过A、B两个电极向地下传递电流，然后在M、N电极之间测得电位差△V，从而求得该记录点的视电阻率值Qs=K△V/I。在进行现场的勘测时，只需要将全部的电极合理的安放在一定距离的测点上，然后将多芯电缆连接到由单片机控制多路电极自动转换开关，这样机器就能够根据自身的需求进行电极与测点之间的自动转换。测量的数据通过电极转换开关传输到微机工程电测仪，根据实测的电阻率剖面数据，通过专业的计算机软件进行反演数据处理，就可以获得地层电阻率的分布状况，从而推断出地层结构的分布状况[1]。 2高密度电阻率法的工作方法与数据处理 2.1高密度电阻率法的工作方法