電法勘探
通過對人工或天然電場(或電磁場)的研究,獲得巖石不同電學特性的資料,以判斷有關水文地質及工程地質問題。常用的是直流電法勘探,主要研究巖石的電阻率和電化學活動性,可分為電阻率法、自然電場法和激發(fā)極化法等。
電阻率法
自然界中各種巖石的導電性能不同。一般情況下,巖漿巖、變質巖和沉積巖中的致密灰?guī)r的電阻率都很高,超過10~歐姆·米,只有當它受風化,構造破碎時,由于含泥量增多,水分增加時,其電阻率值才降到102)歐姆·米級或更小。含泥質沉積物或含高礦化度地下水的砂礫石層,其電阻率較低(10~102)歐姆·米級)。電阻率法常用于探測風化殼的厚度,覆蓋層下新鮮基巖面的起伏、盆地結構形態(tài)、儲水構造,追索古河道,圈定巖溶發(fā)育帶,確定斷層位置等。電阻率法的工作原理如圖1所示,通過A、B兩個電極向地下供入電流(IAB),并通過M、N兩個電極測量供電所形成的電位差(ΔUMN)。代入ρ=K·ΔUMN/IAB式,便可計算出電阻率ρ。式中K為裝置系數(shù),由各電極間的相互距離確定。一般地下并非單一均勻地層,由上式計算的電阻率并不代表某一地層的真電阻率,故稱為視電阻率ρs。電極排列方式(裝置)不同,其探測效果亦異。例如,固定裝置,沿剖面測線逐點測量視電阻率值,可獲得沿剖面線的視電阻率曲線,它反映巖性沿剖面線變化的情況,稱為電剖面法(圖2)。若固定測點,不斷擴大供電電極A、B的距離,使電流在地下分布空間不斷擴大,相應的勘探深度則越來越深。其相應于不斷增加的電極距(AB/2)的視電阻率曲線(電測深曲線),反映了電阻率隨深度變化的情況,即為電測深法。用量板或計算機程序對曲線作解釋,可劃分出不同深度、具有不同電阻率的地層。
反射波法
反射波形成的條件是界面兩側的波阻抗(地層速度與密度的乘積)有差異,差異越大反射波越強。圖5是反射波傳播示意圖。由S點激發(fā)的地震波遇到 RR′界面時將產生反射波。根據(jù)反射波從激發(fā)點到檢波器的傳播時間,以及地層的速度,便可計算從激發(fā)點S到反射界面RR′的垂直距離以及界面的傾向和傾角。由于采用信號疊加技術以及輕便的可控振動器做振源,已經(jīng)可以獲得深度約50米,甚至更淺的淺層反射記錄。
以上所涉及的激發(fā)方式主要產生縱波(壓縮波)。在測定巖石動彈性模量時,常用垂直于測線方向水平激發(fā)的方式產生橫波(剪切波)。水是不傳遞橫波的,故在水文地質、工程地質勘察中發(fā)展橫波技術是有前景的。
聲波探測
利用聲波(或超聲波)對巖體進行探測的方法。由于頻率高、波長短,因此分辨率高。主要用于測定巖體的物理力學參數(shù)、確定洞室?guī)r石應力松弛范圍、探測溶穴及檢查水泥灌漿效果等。但是,由于巖石對高頻波的吸收、衰減和散射比較嚴重,因而探測的距離不大。聲波探測可分為主動和被動兩種方式。
主動方式
由聲源信號發(fā)生器(發(fā)射機)向壓電材料制成的換能器發(fā)射一電脈沖激勵晶片振動,產生聲波向巖石發(fā)射。聲波在巖體中傳播,經(jīng)接收換能器接收并轉換成電信號送至接收機,放大之后在示波管屏幕上顯示波形圖。從波形圖上可直接讀出聲波的初至時間,再根據(jù)已知的探測距離,計算出聲波速度。
被動方式
觀測巖體由于受力變形過程中所釋放出來的應變能引起的聲波??捎靡粤私鈳r體內部應力狀態(tài)等。
地下管線探測
主要檢測內容:
(1)金屬管線探測
地下金屬管線適宜用管線探測儀和探地雷達進行探測,管線儀對于金屬管線探測具效率高、儀器輕便、結果準確等優(yōu)點;探地雷達可用于埋深較大和密集管線的探測。
(2)非金屬管線探測
地下非金屬管線探測的方法是探地雷達。探地雷達具有連續(xù)無損探測、、高精度、易反演解釋等優(yōu)點。
使用探地雷達具有獨特的天線陣技術,可以極大提高探測結果的精度和有效性。