#地球物理勘探方法简介和应用范围

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公司目前拥有较为齐全的物探设备和手段方法,主要的设备系统有:弹性波勘探和测试系统、弹性(电磁)波CT系统、电法勘探系统、CSAMT电磁勘探系统、探地雷达系统、综合测井系统、钻孔数字录像及电视制作编辑系统等。可以开展涵盖水电及相似行业领域的多种物探方法及其科研工作,如:工程地球物理勘探设备的研制和开发、工程地球物理模型的建立及正反演研究、物探处理软件开发及数据处理,平硐或井间地震波和电磁波CT探测、地面或水上多种地震波探测、地面或水上多种电法勘探、CSAMT电磁探测、地质雷达探测、放射性测量和同位素追踪、综合测井、钻孔彩色数字录像、工程电视制作编辑等;依托这些技术方法和能力可以解决水电、火电、核电、国防、水文、环境、文物、公路铁路航空交通、城市建设、大型厂矿建设等相似领域的诸如坝址、桥址、厂址、港口、码头、线路等工程的多种地球物理问题的勘探或检测,如:综合地球物理问题探测,覆盖层探测,隐伏构造破碎带探测,喀斯特(岩溶)探测,岩体风化带和卸荷带范围探测,软弱夹层探测,滑坡体探测,堤坝隐患探测,隧道施工超前预报,地下水探测,环境放射性检测,建基岩体质量检测,灌浆效果检测(包括为优化灌浆设计、指导灌浆施工提供依据,检测灌浆效果),混凝土质量检测(包括大体积混凝土、结构混凝土、碾压混凝土质量检测),洞室混凝土衬砌质量检测,洞室松弛圈检测,锚杆锚固质量检测,防渗墙质量检测,堆石(土)体密度和地基承载力检测,钢衬和混凝土接触状况检测,堆石坝面板质量检测,水文地质参数测试,岩土物理和力学参数测试,工程建设全过程、地质场景电视录像编辑制作等。

已故著名地球物理学家赵九章先生是这样形容地球物理学——“上穷碧落下黄泉、两处茫茫都不见”。地球物理勘探的事业任重而道远,充满挑战,无论过去、现在、还是未来,我们都将会在地球物理勘探领域开拓创新,愿意以我们规范的物探质量,诚信的服务态度,挑战地球物理探测技术极限,探索地下奥秘!球物理探测方法简介及使用范围

地球物理学是用物理学的原理和方法,对地球的各种物理场分布及其变化进行观测,探索地球本体及近地空间的介质结构、物质组成、形成和演化,研究和其相关的各种自然现象及其变化规律。在此基础上为探测地球内部结构和构造、寻找能源、资源和环境监测提供理论、方法和技术,为灾害预报提供重要依据。

M D 模型空间数据空间地球物理探测空间变换示意图

地球物理学的研究内容总体上可分为使用地球物理和理论地球物理两大类。使用地球物理(又称勘探地球物理)主要包括能源勘探、金属和非金属勘探、环境和工程探测等。勘探地球物理学利用地球物理学发展起来的方法进行找矿、找油、工程和环境监测以及构造研究等,方法手段包括地震勘探、电法勘探、重力勘探、磁法勘探、地球物理测井和放射性勘探等,通过先进的地球物理测量仪器,测量来自地下的地球物理场信息,对测得的信息进行分析、处理、反演、解释,进而推测地下的结构构造和矿产分布。勘探地球物理学是石油、金属和非金属矿床、地下水资源及大型工程基址等的勘察及探测的主要学科。

从数学角度讲,地球物理勘

探的过程可以抽象成从模型空

间通过某种映射关系,映射成可

以感知的数据空间,再通过逆映

射变换到模型空间,其映射关系

见右图。这种映射关系遵循地球

物理学的两大模型原理:滤波器

模型原理和场效应模型原理。因

此地球物理数据处理:一是基于

信号分析理论的信号处理技术,

主要目的是去杂、增益、提取有效信号;二是基于物理场效应理论的反演技术。

地球物理反演,就是在模型空间寻找一组参数向量,这组向量通过某种映射关系,能再现数据空间的观测数据,因此在一定的假设条件下,反演问题可以表示为某种误差泛函的极小化问题

min ‖G cal (M)-D obs ‖2

也就是地球物理反演是利用模型参数和模型正演来获取合成数据,再通过合成数据和观测数据的匹配估算出最佳M 参数。由此可见,地球物理反演实质上是正演和反演相互验证的过程。上式也表明:地球物理反演的核心问题包括参数模型的建立、模型正演及极小问题的求解。从数学的角度看,可能关心的是极小问题解的存在性、唯一性及稳定性;从地球物理学上讲,可能关心的是模型正演的物理机制;而从使用来看,可能更关心建立的参数模型是否满足地质要求。

工程地球物理探测属于使用地球物理的一个分支,相对资源勘探,研究对象主要针对地球浅表介质,利用的是物理场近场,研究介质也更加复杂。方法手段主要包括地震或声波勘探、电(磁)法勘探及电磁波勘探。从观测方法看,又分为地面(包括水上)和地下方法,如间、井间,硐、硐间的探测就属于地下方法。目前工程地球物理探测广泛使用的主要为以下技术方法。

●电法勘探 研究地层电学性质及电场、电磁场变化规律,根据研究对象的电性差异,经仪器测量电场分布,进而研究电场的分布规律,以了解地下深处地质体的状况,从而达到勘探结果。

电法勘探的方法

电法勘探分为传导类电法和感应类电磁法,主要有:电测深法、K 剖面法、电剖面法、高密度电法、激发极化法、自然电场法、充电法、可控源音频大地电磁测深法、瞬变电磁法。

a、电测深法 在同一测点上逐次扩大电极距使探测深度逐渐加深,观测测点处在垂直方向由浅到深的电阻率变化,并依据目的体和周边介质电阻率的差异,探测地下介质分布特征的一种电法勘探方法。

b、K 剖面法 反射系数K 剖面法是以电磁场和波动场为理论基础的一种电法勘探方法,它从现场数据采集到解释方法理论上突破了常规的视电阻率量板法的思路,建立了一整套的数值解释处理方法。早期的K 剖面解释中只使用了一次微分K 、二次微分K 等几个基本的参数,且大部分只能进行单支曲线的求解。经过多年来的完善,当前使用的K 剖面法已发展成利用曲线的一次微分K 、二次微分K 及相关参数推导出直接和岩体的孔隙率相关的广义充填系数v K ,以及和软弱界面相关的广义界面系数v J 。利用这些参数更能较好地反映岩土体中包含不同电阻率地质体及构造体的相对概念,这对解决岩溶、构造破碎带、滑坡体物质分区及滑面探测等工程地质问题更为有效。它的优点在于利用了相对精度提高的似真电阻率z ρ为基础的v K 参数来解决地质异常问题,而传统的电法勘探是直接以视电阻率s ρ来解决地质问题的,因此,大大提高了勘探精度。

c、电剖面法 将某一装置极距保持不变,沿测线观测地下一定深度内大地电阻率沿水平方向的变化,依据目的体和周边介质的电阻率差异,探测地下