物探方法在地質災害

⑴ 物探方法中地震方法有什麼

包括反射法、折射法和地震測井（見鑽孔地球物理勘探）

⑵ 地面物探方法在水文地質調查中的應用

地面物探方法的種類很多，目前在水文地質調查中應用最普遍的是電法，磁法、放射性探測法和聲波探測法也經常使用。這些物探方法是探測地層岩性、構造和尋找地下水及判定某些水文地質現象的有效手段，但多數的物探方法都是間接的勘查和找水方法。

電法勘探是通過研究天然和人工電場，解決某些地質、水文地質問題的一種方法。電法又可分為很多種，在水文地質工作中的應用亦各有側重（表4-1），其中直流電法應用較多。

1.電阻率法

電阻率法是當前水文地質物探工作中使用最廣，效果較好的方法。該法所測定的電阻率（ρ_S）可達10⁵Ω·m，超過目前其他任何物探儀器。它可以用來探測含水層的分布及厚度和圈定鹹淡水界面等等。目前，電阻率法在我國水文地質物探工作中約佔80%以上。

前已述及，視電阻率（ρ_S）是在探測電場分布范圍內各種岩石電阻率的綜合效應和影響。在第四紀鬆散沉積物地區，岩石的顆粒越粗，孔隙越大，透水性越好，地下水循環迅速，礦化度一般較低，因而電阻就高。透水性不好的岩石，礦化度一般較高，所以電阻率就低。即礫石、粗砂的電阻率較高，中細砂次之，粘土最低。在堅硬的基岩地區，岩漿岩的電阻率一般高於沉積岩，緻密岩石的電阻率高於鬆散或破碎（節理、斷裂發育）且含水的岩石，脆性岩石（如灰岩、火成岩等）的電阻率高於柔性、塑性岩石（如泥岩、頁岩、片岩等）。

圖4-4 用自然電場法確定地下水與地表水的補給關系

（a）地下水補給地表水；（b）地表水補給地下水

（1）γ測量法：也稱γ總量測量，它是利用儀器（閃爍輻射儀）測量岩層中鈾、釷、鉀等放射性核素所輻射出的γ射線總強度，根據射線強度（或能量）的變化，發現γ異常或γ射線強度（或能量）的增高地段，從而查明地質、水文地質問題。本方法使用的儀器輕便、工作效率高，對查明岩層分界線和破碎帶有一定效果，但其異常顯示不夠明顯，覆蓋層厚度較大時效果不佳。

（2）α測量法：α測量法是通過測量氡及衰變子體產生的α粒子的數量來勘查地質、水文地質問題。在水文地質工作中用的較多的是α徑跡測量和α卡法，前者所測得的α射線是氡和其他放射性元素共同產生的，而後者所測的僅是氡及其子體所產生的α射線強度，兩種方法的工作原理也基本相同。α測量法用於確定富水構造裂隙帶效果較好。

⑶ 地質災害調查評價的技術方法

地質災害調查評價的方法有遙感解譯、地面測繪、地球物理、地球化學、山地工程、鑽探、試驗等。這些方法各有特點。

1.主要技術方法

(1)遙感圖像解譯

遙感圖像能直觀地顯示區內地形、地貌、地質和水文的整體輪廓與形態，可以宏觀認識調查區的自然地理、地質環境，指導調查工作的整體部署，減少盲目性，節省人力、物力的投入。

(2)工程地質測繪

工程地質測繪是地質災害調查評價最基本、最經濟的手段。其成果有利於指導物探、鑽探和山地工程及試驗工作的部署，應首先開展。

(3)地球物理勘探

地質災害調查評價中常用的物探方法有電法、彈性波法、放射性法、重力法、磁法、熱測量法、擴散法、綜合測井法等類型。物探方法設備輕便、成本低、速度快、覆蓋面大，與鑽探、山地工程、地面測繪相結合，既可以節約投資，又可取得有效的成果，但要注意物探結果具有多解性，並受應用前提和現場條件的制約。

(4)鑽探

鑽探方法用於獲取深部地質資料，具有成果直觀、准確並能長期保存等優點，可以進行綜合測井、錄像、跨孔探測、長觀和變形監測。不足是受交通運輸、地形和場地等條件的限制，耗資較大。

(5)山地工程

山地工程分為輕型山地工程(試坑、探槽、淺井)和重型山地工程(豎井、平斜硐、石門、平巷等)。山地工程是地質勘查的重要手段，技術人員可直接觀測岩土體內部結構、構造、斷層、軟弱夾層、滑帶、裂縫、變形和地壓等重要地質現象，獲取資料直觀可靠。還可以進行采樣、原位測試，為物探、監測乃至施工創造有利條件。山地工程施工受地層岩性和其他條件限制，為保證施工安全，要認真研究論證防範措施。

(6)試驗

試驗是研究地質體的材料特性，即物理性質、水理性質、力學性質及其賦存環境(如地下水、地應力、地溫等)的重要手段，是地質災害調查評價中復雜地質條件下地質參數選取的重要途徑。

2.選擇方法的原則

方法的選擇應以調查工作的任務要求、階段以及地質災害的特徵為依據，以期使用最基本、簡便易行的方法，以最低的投入，取得有用且好用的資料，實現最好的減災效益。

1)針對性:要根據現場踏勘和前人資料，初步判定地質災害的性質，有針對性地選擇勘探方法，避免盲目工作，做到事半功倍。

2)實用性:力求以最簡單的方法解決最復雜的問題，不刻意追求新奇復雜的技術方法。

3)簡單高效:盡可能採用操作簡便、易於搬運、環境適應性強的設備。

4)經濟合理:在能滿足調查評價任務要求的前提下，盡可能降低工作量。

3.方法的配置

方法的配置要充分考慮調查工作的階段性，方法自身的適用性，方法之間的互補性、互驗性，技術和經費的可行性。

鑽探和山地工程對物(化)探有很強的互補性和互驗性。先用鑽探對地面物化探結果進行驗證，提高其成果的准確性和推廣價值。再進行測井和跨孔探測，拓寬物探的勘測范圍，以取得更好的成效。鑽探要投入到關鍵部位，每個鑽孔都應綜合測井，進行變形監測等，發揮其較多的功能。

試驗用於查明災害體的地質特性和賦存環境，提供岩土體物理力學參數和水文地質參數，要結合其他工作統一部署。試驗常常成為解決復雜地質問題的有效途徑。

實踐表明，如果地質測繪工作細致深入，輕型山地工程配合得當，物化探工作針對性強，就可以大大降低鑽探工程量，少用甚至不用重型山地工程。

⑷ 三峽庫區地質災害勘察物探技術方法應用

李洪濤孫黨生楊勤海楊進平

（中國地質調查局水文地質工程地質技術方法研究所，河北保定，071051）

【摘要】本文簡要敘述了在三峽庫區地質災害勘察中經常使用的物探技術方法以及一些典型的工程實例，以求為今後的工作帶來一定示範效應，進一步為地質災害勘察提供先進有效的測試手段。

【關鍵詞】三峽庫區地質災害勘察物探技術方法

1前言

從1997年至2004年，中國地質調查局水文地質工程地質技術方法研究所承擔了三峽庫區移民遷建新址重大地質災害防治研究與論證綜合地球物理勘查，奉節三馬山小區物探勘察，巴東黃土坡滑坡、萬州官塘口滑坡物探勘察，重慶14區縣庫岸調查等一批應用研究課題及物探勘察任務。先後在三峽庫區的巴東、巫山、奉節、萬州及豐都、石柱等地進行了大量的綜合地球物理勘察。本文為地球物理勘探技術方法在三峽庫區地質災害防治工程中的應用實踐經驗總結和體會，以求為今後的工作帶來一定示範效應，進一步為地質災害勘察提供先進有效的測試手段。

2地球物理勘探技術方法

2.1淺層高解析度地震勘探

2.1.1工作技術方法

（1）展開排列法

考慮到庫區地形地質條件的復雜性，在奉節和巫山兩地，在布置地震剖面之前，作為一種重要的試驗方法，都採用了展開排列法。其作用是了解測區地震波波組中各種波的時序排列關系，進行震相分析，從而確定數據採集的儀器參數和觀測系統，採取合適的激發與接收措施，進行地層介質速度參數的估算。展開排列法觀測系統採用0m、10m、20m、30m、40m、50m等不同偏移距，道距2m或3m。

（2）共深度點多次水平疊加法（CDP)

CDP水平疊加法是在不同激發點和接收點上採集來自相同反射點的反射波，在得到的多張地震記錄中抽出界面上共反射點道集，經過速度掃描、動靜校正之後，進行疊加處理，以時間剖面的形式給出地質界面及構造信息，這種方法可以提高信噪比，對壓制干擾波有顯著的作用。CDP剖面觀測系統中的偏移距的選擇，是根據面波、聲波等干擾波與目的層反射波的關系確定，分別採用30m、40m和69m。道距採用2m、3m和5m。水平疊加次數大部分為6次，部分用3次。

（3）地震高密度映像法

高密度映像技術採用單次激發、單次接收等偏移距信號採集，其工作模式與水域中聲納法類似，故又稱為陸地聲納法。採集的信號經幅度壓縮、彩色調制，以彩色映像的方式顯示。高密度映像法的偏移距用2m，點距1m。

2.1.2野外數據採集設備

地震勘探採用北京水電物探研究所的SWS—1A型多功能面波儀與瑞典ABEM公司MARK6輕便多道地震儀。接收檢波器用38HZ高靈敏數字檢波器配CDP輕便覆蓋電纜。根據探測目的層的深度，以及測區施工條件，分別採用錘擊與炸葯爆破兩種震源。錘擊震源錘重24磅，錘墊厚20mm。為增加有效信號，壓制隨機干擾，採用垂直疊加，疊加次數一般為5次。炸葯震源一般在炮孔中激發，孔深1～2m，葯量100～200g。

2.1.3資料數據處理

CDP剖面資料的數據處理採用CSP.3.3地震數據處理系統。針對本區地形坡度大且起伏劇烈的特點，在疊前和疊後均作了地形校正。處理內容還包括增益控制、噪音和干擾波切除、濾波、速度分析、動校正與水平疊加等，最終輸出含有地形線的CDP水平迭加雙程反射波時間剖面圖，成果地質解釋圖是在AutoCAD14.0下完成的。處理流程如圖1。

圖1淺層地震數據處理流程圖

2.2面波勘探

採用瞬態面波（瑞雷波）勘探。在地表用震源豎向激震時，一般會產生直達縱波、折射縱波、反射縱波和瑞雷波以及各種轉換波。理論分析和實驗表明，所有這些波中，瑞雷波的能量最強，約佔67%。瑞雷波是一種沿地表傳播的表面波，其傳播的波陣面為一個圓柱體，傳播的深度約為一個波長。利用瑞雷波的頻散特性，即不同波長的瑞雷波傳播特徵反映不同深度地質體的特徵，進行地質介質結構的探測。

2.2.1儀器設備

面波勘探採用北京水電物探研究所的SWS—1A型多功能面波儀，接收檢波器採用4Hz低頻檢波器，面波剖面採用12道排列，道距1m，點距5m，偏移距分別為0m、5m、10m、15m和20m。

2.2.2資料處理

面波剖面採用 FKSWSA面波處理系統，通過多道三維傅里葉變換，在時間—空間（T—X）域和頻率—波數（F—K）域內進行速度和波數（波長）濾波，消除非面波信號，有效地提取面波信息，繪制面波頻散曲線，進行面波資料的反演解釋。

FKSWSA面波處理系統的特點是可以進行擬合處理，即設定的地層結構參數與計算的地層參數，通過相關系數判斷，確定最佳地層結構反演結果。

2.3地震層析成像（CT）

地震層析成像和其他科學技術領域的成像技術類似，是一種邊界投影反演方法。從地震波的運動學與動力學特徵出發，地震層析可分為射線層析和波動方程層析兩類。它們分別測定地震波的走時、振幅、相位、周期等信息變化，反演地質介質三維速度結構或衰減特性，並以圖像表示其結果。

地震 CT數據採集採用井間與井地結合的方式。井地方式是在兩孔之間沿地面上激發彈性波，孔中接收；井間方式是在一孔內激發，另一孔內接收。接收點距2m和1m，炮距2m或視井中條件確定，構成上下交叉的觀測系統，以保證射線覆蓋測試區域，提高成像精度。

2.3.1儀器

SWS—1A多功能面波儀或 MARK6輕便多道地震儀。

接收採用串聯式氣囊檢波器與井壁耦合。

採用爆炸震源，電雷管激發。

2.3.2數據處理

數據處理採用CST for Windows地震層析成像系統。每個成像區域均按2m×2m單元剖分，每個單元塊上的射線節點密度為10個×10個。成果以波速等值線色譜圖展示，圖像輸出是通過Winsurf6.04實現的。處理流程如圖2。

圖2地震層析成像數據處理流程

2.4EH—4電導率成像

EH—4電導率成像方法屬部分可控源與天然場相結合的一種大地電磁測試法。不同於直流電法，它不是通過延長電纜和加大極距來增加勘探深度，而是在測點上，通過其變頻獲得深度信息。EH—4在奉節縣寶塔坪三萬塘地面塌陷坑調查中，在坑底布置了一條南北向剖面，點距5m，電偶極距15m，與剖面方向一致。在塌陷坑南側地表布置了一條剖面，點距5m，電偶極距10m。

2.4.1儀器設備

EH—4電導率成像系統是由美國 GEOMETRLCS和EMI公司聯合生產。是目前國際上較為先進的一種電磁法勘探儀器。

2.4.2EH—4的資料處理

包括現場數據處理和後續處理兩大部分。現場數據處理主要是一維分析，用於檢查野外採集的數據質量和調整參數。後續處理包括數據分析、一維數據處理和顯示及擬二維處理。數據分析軟體用於識別雜訊源，估計和調整發射機的信號電平，分析數據採集質量。一維數據處理和顯示是在經過數據分析後得到新的功率譜後的資料再處理，可刪除雜訊嚴重的數據以減少發散，增加信號的相關度。二維處理是採用EMAP法進行擬二維反演，有效地消除靜態效應，構造電阻率斷面圖，在現場給出解釋結果灰度圖，通過計算機二維反演，進行彩色成圖。

2.5聲波測井技術

聲波測井是以測定岩、礦的聲波速度和幅度為基礎，在劃分基岩岩性、風化破碎程度，確定破碎帶位置、基岩與覆蓋層分界面以及在覆蓋層、基岩內確定低速層等方面是一種較為有效的方法。

單孔全波列聲波測試是採用一發雙收探管，發射—接收源距50cm，間距30cm。在鑽孔內（裸孔）沿井壁發射、接收聲波信息，測井時將探管下至井底，按一定點距向上測試，由計算機完成全波列數據採集與數據存儲，室內通過回放和資料處理拾取縱、橫波，在全波列採集波形中根據波形干涉點、幅度、頻譜分析，確定縱橫、波初至走時，計算縱波、橫波速度繪製成果圖。

測試使用的儀器為SSJ—4D全波列聲波測井儀（中國地質調查局水文地質工程地質技術方法研究所）。

井下探頭分採用干孔貼壁式和水耦合兩種類型。

3應用成果分析

3.1滑崩堆積體

滑崩堆積體是一種多成因、多期次的鬆散堆積體。其大部分是在構造和重力卸荷及岩溶作用下形成的滑坡體、崩塌體、泥石流堆積體和岩溶塌陷堆積體。地球物理勘探的目的是了解堆積體厚度及深部結構特徵，採用的主要工作方法是展開排列法、CDP剖面與面波法。

3.1.1巫山新城址凈壇路—祥雲路—集仙路深部結構特徵

該區由於地形起伏較大，加上沖溝人工回填等因素，給地震探測帶來了很大困難。圖3（剖面F）反映了凈壇路—祥雲路—集仙路方向的深部結構特徵。可以看出完整基岩埋深達40～50m，而在祥雲路至集仙路之間形成深達30m的深槽。圖4（剖面 H）橫切頭道溝，沖溝形態明顯。在時間剖面上，凡是在沖溝部位，由於切割、風化呈多同相軸形態，反映沖溝堆積物的復雜性。探測結果明顯反映了堆積體的順層特徵。

3.1.2滑崩堆積體精細結構特徵

為了進一步提示滑崩堆積體精細結構特徵，採用了面波探測來了解淺部的地質結構。圖5列出典型的頻散曲線及其地質解釋結果，可以看到面波勘探能夠很好地提供淺部地層細節及其速度分布資料。結果表明，滑崩堆積體內部可劃分為3層：

圖3巫山新址凈壇路—集仙路（剖面F）淺層地震勘探結果

第一層：0～3.15m，為含礫石粘土層，橫波速度330～470m/s。

第二層：3～8m，為碎石夾土層，橫波速度470～770m/s。

第三層：8～16m，為破碎岩層，橫波速度770～970m/s。

3.1.3成果解釋

滑崩堆積體埋深約40m，但是祥雲路至集仙路之間存在深達70m的凹槽。滑崩堆積體底面明顯順岩層方向，傾角達30°。在滑崩堆積體中，可細分為3層，其波速不超過1000m/s，說明其岩體完整性較差。

3.2 滑坡

滑坡勘查採用的技術方法主要是 CDP剖面法，勘查對象有巴東縣新城區黃土坡滑坡、巫山秀峰寺滑坡、重慶市萬州區關塘口滑坡、萬州區長江大橋—上沱口段庫岸滑坡等。本文僅對其中一部分有代表性的成果分述如下。

3.2.1巴東縣新城區黃土坡滑坡

（1）地震時間剖面波組特徵

巴東黃土坡滑坡共做了9條剖面，本文列舉2條剖面予以分析。從圖6(D剖面）、圖7(C剖面）中的時間剖面可以看出均存在一至二組反射波同相軸，其中T₁波組較穩定，時間在30～60ms左右，其深度為30～51m，這一層可以認為是第四系滑坡堆積體與下伏基岩的分界面，T₂波組時間在50～90ms左右，其深度為52～76m，這一層可認為是基岩風化岩層與完整基岩的分界面。從圖6(D剖面）及圖7(C剖面）可見均未發現有大的斷層形跡的顯示，但裂隙（節理）較發育，形成岩體破碎，從反射波的特徵來看，形成了雜亂弱反射或波組的錯斷標志。

圖4巫山新址祥雲路（剖面H）淺層地震勘探結果

圖5巫山新址凈壇路—集仙路面波勘探結果

圖6巴東黃土坡滑坡（D剖面）淺層地震勘探時間剖面

圖7巴東黃土坡滑坡（C₁、C₂剖面）淺層地震勘探時間剖面

（2）地質解釋

巴東黃土坡滑坡地震勘探結果基本查明了工作區內第四系鬆散堆積體的厚度及空間分布范圍、滑坡堆積體的厚度及分布范圍。推斷地質解釋圖直觀反映了基岩埋深及起伏形態，其埋藏深度分布范圍一般在50～90m左右。查明了工作區內基岩軟弱結構面的異常分布帶及位置，共解釋推斷基岩破碎帶及裂隙發育帶共計21處。

3.2.2巫山秀峰寺滑坡

（1）地震時間剖面的波組特徵

巫山秀峰寺滑坡共做了8條淺層地震剖面，本文列出其中典型的地震剖面1條見圖8，從時間剖面可以看出，均存在一至二組反射波同相軸，其中一組比較穩定，時間在50ms左右（消除地形影響後）。這一層可以認為是滑坡堆積體與下伏基岩的分界面，其深度一般為30m左右。對一些不同結構特徵的界面，如風化岩體也有所反映。時間一般為75ms左右，推斷為完整基岩與風化岩體或碎塊石層的分界面。另外，在圖8中，CDP點120～140反射波同相軸向下凹陷甚至尖滅，結合現場地質情況，這一位置為一古寺廟所處位置，在地震反射波中出現這一現象，可能是由於古代工程人工開挖造成地層波阻抗界面差異所致。

圖8巫山秀峰寺 D₃淺層地震勘探結果

（2）地質解釋

巫山秀峰寺滑坡所完成的8條淺層地震剖面，基本查明了滑坡堆積體的厚度和空間形態，推斷地質圖直觀反映了基岩的形態和覆蓋層的厚度變化。除基岩面之外，CDP剖面上還有一些同相軸，它們都是地震波地質信息的真實反映，如D₃線所反映的同相軸不連續現象與舊寺廟位置相吻合。秀峰寺滑坡的8條剖面展示了秀峰寺滑坡堆積體厚度約在25～35m之間。

3.2.3重慶萬州區長江大橋——上沱口段庫岸滑坡勘查

（1）地震剖面的波組特徵

萬州長江大橋上沱口段庫岸滑坡勘查共做了5條CDP淺地震剖面。圖9、圖10是其中兩條典型剖面，從圖7、圖8可見地震反射波的波組特徵較明顯，一般延續1～2個相位，從波的相位、能量、波形、連續性等方面來對比，其中T₁波組為第四系滑坡堆積層與下伏基岩（風化層）的分界面，該層反射波的連續性和相位特徵是分析判斷崩滑堆積層厚度變化的主要依據。T₂反射層推斷為基岩內部的反射，是推斷基岩埋深及起伏形態的主要依據，它反映了基岩風化殼及軟弱岩層的岩性橫向的變化特徵。

（2）地質解釋

長江大橋上沱口段庫岸滑坡所完成的5條淺層地震剖面，基本查明了滑坡堆積體的厚度和空間形態。推斷地質圖直觀反映第四系崩滑堆積層的厚度及分布范圍，崩滑堆積層平均厚度為3.5～9m。基本確定了工區范圍內的基岩風化殼的厚度，基岩風化殼平均厚度為14～17m左右。確定了基岩埋深及起伏形態。對工區內基岩結構面的異常分布及結構特徵也作出了相應的地質推斷與解釋，共解釋推斷基岩破碎帶及裂隙發育帶共計11處。

3.2.4重慶萬州區關塘口滑坡群和巴東縣新城址滑坡體聲波測井

重慶萬州關塘口滑坡群、巴東縣新城址滑坡體進行聲波測井勘探，旨在結合地質調查，評估劃分岩性、完整性，確定滑帶、破碎帶位置。

圖9萬州長江大橋—上沱口段庫岸（塌岸）防護工程C—C′淺層地震勘查成果

圖10萬州長江大橋—上沱口段庫岸（塌岸）防護工程D—D′淺層地震勘查成果

萬州關塘口滑坡群總計對13口鑽孔進行了觀測，巴東黃土坡滑坡對12口鑽孔進行了觀測，圖11為關塘口 ZK3典型的聲（波）速—孔深曲線，它是由原始記錄聲波波列及其提取出的聲時時差—孔深曲線和計算後繪出的聲速—孔深曲線。由此，可對基岩及上覆層的界線明確地做出劃分，同時還可看出：基岩部分聲速在3500m/s以上，裂隙發育帶聲速有所低；上部覆蓋層可分為平均聲速1800m/s、2200m/s兩層，其速度變化說明塊石與土的含量、塊石岩性、地層結構均有不同程度的變化。圖12為聲波測試曲線圖與鑽孔柱狀圖的對比圖，20.5～24m之間曲線頻率低、聲波幅度小，為岩體疏鬆的反映。鑽孔20.5～24m表明完整岩體內部存在裂隙破碎帶（見圖12）。圖13為巴東ZK1典型的聲（波）速—孔深曲線，66.0～67.5m、77.5～84.5m兩段波速值明顯增高到3800m/s，認為已進入基岩，其間所夾68.0～77.0m段，從變面積圖像看接收波形頻率變低，速度變低，認為是一層軟弱夾層，並在後期治理工程中得到了驗證。

圖11官塘口滑坡勘察ZK3聲波測井成果圖

圖12ZK7聲波測試曲線圖與鑽孔柱狀圖的對比圖

圖13巴東黃土坡ZK1孔聲波測井成果圖

萬州關塘口滑坡群的13口鑽井聲波測試結果統計出不同地層岩性的聲速平均值如表1、表2。

表1關塘口滑坡群主要岩性波速

表2黃土坡滑坡主要地層岩性波速

根據測井資料、鑽孔資料分析推斷關塘口滑坡存在一個以上的滑帶。依據測試成果，本次推斷解釋的滑帶，其位置為上部覆蓋層與下伏基岩的岩性分界部位。從測試鑽孔整體分布位置分析，滑坡體的前後緣較淺，前緣埋深為20m，後緣埋深為30m，滑坡體的中間部位埋深在55m位置。

聲波測井在劃分基岩岩性、風化破碎程度、確定破碎帶位置、基岩與覆蓋層分界面以及在覆蓋層、基岩內確定低速層等方面是一種較為有效的方法。

3.3岩溶與洞穴

3.3.1岩溶塌陷

奉節縣寶塔坪小區趙家梁子西側三萬塘溝底緩坡處，於1997年5月30日下午2:30分發生塌陷，形成長短軸20～25m，深約20m的塌陷坑。剖面呈漏斗形，體積約6000～7000m³，東北側地面裂縫離新遷移民房不足4m。塌陷引起社會各界，特別是縣委各級領導的高度重視。為進一步查明塌陷坑的深度及延伸發育情況，課題組進行了專門的調研，並運用了先進的EH—4電導率成像系統、高分辨地震勘探、高密度電阻率法、音頻大地電場法及井間地震層析成像等綜合物探。

（1)EH—4電導率成像

圖14為塌陷坑底 EH—4勘測剖面。

圖14奉節寶塔坪塌陷坑底電法勘探剖面

從圖中可以看出，完整基岩界面自坑底向下深約55m，加上坑底至地表的距離，塌陷坑底界面距地表深度約70m，同時該剖面還反映了塌陷坑南北兩側基岩風化破碎程度的差異，北側粘土層覆蓋層厚，基岩風化破碎強烈，南側有一破碎基岩段，底部邊界距地表約55m，其下可能為岩溶發育通道。此解釋結果與地震 B剖面結果是吻合的。

（2）高解析度地震勘探

圖15反映了沿寶塔坪塌陷沖溝的深部結構特徵。剖面起自塌陷坑，測線長約200m，近南北向。該區地質結構可劃分為4層：

第一層：埋深0～40m，以塊碎石夾粘土層為主。

第二層：埋深40～70mm，為破碎松動的岩體。

第三層：埋深70～100mm，為較完整的岩體。

第四層：埋深100m以下，為完整岩體。

另外從順沖溝作了兩條近東西向的橫切剖面 B、C（圖16、圖17）。探測結果表明其地層結構與圖15所揭示的類似，但是，在塌陷坑南側反射界面呈現向上彎曲的拱狀，類似繞射波的特點，且局部不連續，推斷可能為岩溶異常點。其連線方向與沖溝方向一致。發育深度 B為55～60m,C剖面為60～65m。

（3）地震波 CT剖面

為了進一步查明塌陷坑的延伸與發育情況，有針對性地布置了3條地震 CT剖面，根據地震CT成像剖面圖的波速圖像特徵、波速等值線分布結合鑽孔資料綜合分析如下（見圖18）。

圖15奉節寶塔坪 A線淺層地震勘探結果

圖16奉節寶塔坪B線淺層地震勘探結果

圖17奉節寶塔坪 C線淺層地震勘探結果

圖18奉節寶塔坪淺震1線鑽孔 CT成像圖

a.整個工作區縱波速度分布較低，均在0.8～3.8km/s之間。其上部（50～60m）碎塊石土的波速分布在0.8～1.6km/s之間，基岩部分的波速僅為2.0～3.8km/s，即為鑽孔所揭露的破碎岩體段。

b.CT成像的速度分布呈現不均一狀，說明工作區基岩部分的節理裂隙發育，岩體破碎。上部碎塊石土堆積形態不一，結構復雜。

c.由圖18可以看到一系列由 NW向 SE傾的界面特徵，推測為地層產狀或岩性接觸面。這一點與淺震B、C剖面（圖16、圖17）解釋結果相一致。

綜上所述，寶塔坪趙家梁子塌陷坑附近，在CT剖面所處位置，基岩部分未發現較大的溶洞。但是高分辨地震與音頻大地電場顯示的結果都表明，在塌陷坑的下遊方向，順溝發育有一SN向構造破碎異常帶，形成地下水通道，對地層介質起到溶蝕、遷移作用，其深度在50～60m。3.3.2 溶洞

為配合「重慶巫山新城地質災害防治與利用示範研究」專題中有關淺部岩溶發育狀況研究，在巫山新城周家包統建房基礎作了三對地震波CT。圖19為巫山縣周家包ZB5—ZB6鑽孔CT成像圖。其速度分布在0.71～3.40km/s之間，與完整灰岩相比偏低，淺部岩溶極為發育。310m高程以下岩體相對完整，但其波速依然不高，推斷解釋為裂隙或小溶洞較多，尤其是ZB5—ZB6剖面的底部有一直徑3m左右的紅色區域，推斷為溶洞。從ZB5孔310m高程至ZB6孔280m高程有6個串珠狀分布的相對獨立閉合的紅色區域推斷為受構造影響形成的溶洞。

圖19巫山縣周家包ZB5—ZB6鑽孔CT成像圖

4結束語

地質災害受天然和人為的多種復雜因素影響和控制，其分布、形成、發生、發展和變化都十分復雜，特別是在三峽庫區，地質地理條件復雜、地質災害繁多、分布廣、發生頻繁。單純藉助傳統地質技術方法已不能完成勘查、監測、預報和防治的任務，新技術方法是改善常規地質勘查方法、實現地質工作現代化的有力武器，是地質工作取得新進展和突破的有力手段。在此次三峽庫區移民遷建的整個過程中，由於地質問題的復雜性，給移民遷建帶來了巨大的壓力，也為勘查新技術的應用提供了一個廣闊的用武之地。

在庫區地質災害勘查防治與合理開發利用的全過程中，地球物理勘查得到了較為廣泛的應用。尤其在地質災害調查中，勘查新技術的應用無論從涉及的地質災害類型、選擇的方法種類及其適宜性和投入的工作都是前所未有的，所取得的成果也是多方面的、突出的，歷年來我所採用先進的CT層析成像、淺層地震探測、面波勘探、高密度映像、聲波探測、EH—4等方法，對三峽庫區岩溶分布規律、塌陷坑、滑坡體結構、人防工程分布等進行了示範研究，為地質災害的預防提供了科學的依據，具有重要的實用價值與指導意義。然而由於物探方法理論基礎所決定的地質解釋多解性的局限，以及三峽庫區復雜的地質條件、惡劣的工作環境，某些物探工作成果中往往不免存在一些差強人意之處。這要求我們以鍥而不舍的精神，通過合理有效地利用地球物理勘探新技術（包括根據不同的地質條件和目的，正確地選擇物探方法及其最佳組合形式）對現有物探方法的工作布置方式、數據採集和解釋處理方法提出改進，以適應三峽庫區特殊的工作環境。

⑸ 地球物理方法在探測、解決地質災害地質問題方面的能力，地球物理勘探方法在地質災害探測中的應用

地震勘探： 可以查清楚地下岩層的速度和密度物理參數，用來解釋地下岩層的起伏形態，構造的分布狀況，岩性的變化情況
電法勘探： 可以查清地下的電阻率電導率物理參數，常用來經行水、金屬或者其他高阻類的地質體
磁法勘探： 可以查清大地電磁的分布情況，用來查清探測區域的磁力異常，通過磁力異常來定位特殊礦產
重力勘探： 雷同磁法，探測的物理參數為重力
地質雷達： 通過發射電磁波來進行快速的地下電性差異層，常用來進行路基檢測，管網探測等等
地震、電法井間CT： 通過不同的井下布設發射、接受裝置來檢測相應的地球物理參數，進一步通過CT成像方法來對井間的地層進行成像
井地CT： 採用井中激發，或者地面激發，井中或者地面接收地球物理場的變化來進行類似於椎體的成像
vsp、rvsp採用井中激發，或者地面激發，井中或者地面接收地球物理場的變化來進行地下情況的成像
常見院校有： 中國石油大學 中國海洋大學 中國地質大學 中國礦業大學
中南大學 中科院相關院所（較多不列舉） 各大石油學院 吉林大學 成都地質學院（現為科技大學） 等等等等
地震類的勘探成像精度高，可以用來定量分析。其他方法一般具有體積效應，常用來進行定性勘探。
靠 累

⑹ 物探方法在水文地質調查中的作用

在水文地質調查的各個階段，特別是普查和詳查階段，物探方法可以用來解決專的主要地質問題屬有：查明第四系孔隙含水層的分布、厚度及埋藏深度，尋找古河道，區分並圈定鹹淡水的范圍；探測基岩的起伏和埋深，確定隱伏構造的位置，查明斷層破碎帶及岩溶的發育規律；查明控制地下熱水泄漏的斷裂構造，圈定熱水的分布范圍；測定地下水的流速流向，分析地下水的補給、排泄和徑流條件；劃分鑽井地質剖面和鹹淡水界線，確定地下水礦化度，研究地下水的活動規律；測定岩石的物理力學參數等。

⑺ 物探方法的特點

物探相對於其他勘查方法有如下一些特點。

1）方法應用上有「三多」。一是多參數（找水、找礦等可分別應用幾種乃至十幾種參數，如電性測量方法中就有電阻率、極化率、激發比、半衰時、衰減時、偏離度、含水因素等）。二是多功能（既能找礦，也能找水、找石油，還可用於工程檢測、岩土力學測定等）。三是多系列（對於不同的探測目標物，有不同的方法組合系列。如找水時對基岩裂隙水、承壓水、淡鹹水等分別採用不同的物探方法組合方案）。

2）儀器設備上有「三高」。一是高靈敏度（觀測靈敏度，大都提高成百上千倍。如電測技術測量由毫伏級向微伏級發展，磁測技術觀測已由納特單位提高至毫納特單位等）。二是高解析度（測量解析度都大大提高，其中地震技術的解析度達米級、探地雷達達厘米級等）。三是高精度（測量精度皆由低精度和中等精度向高精度進展，已開始推廣高精度磁測、高精度重力測量技術等）。

3）資料成果上有「三優」。一是優化信息（觀測數據收錄後，都可以經過多種校正、提取、預處理，使有用信息優化）。二是優化推斷（為進行解釋推斷用的數據處理軟體，包括正演計算與反演計算的軟體已編制出數百種，可針對不同的實際情況靈活選用）。三是優化顯示（成果圖示至關重要，圖形圖像處理系統將逐步推廣，三維圖像也將在物探技術成果中應用）。

各類物探方法都具有透視性、效率高、成本低等優點，但也具有局限性、條件性、解釋結果多解性的缺點。在實際工作中，運用綜合物探方法最大限度地發揮了各方法的優點，克服各自的缺點，可提高物探工作的地質效果，為水文地質勘查、地下水探測提供客觀反映地質結構的可靠資料。

1）透視性。物探方法是通過觀測地下地質體在地面產生的物理場空間分布規律，來推斷地質情況，達到地質探查的目的。相對於用肉眼觀察和鑽探手段了解地質深部構造來說，它顯然有類似透視性質的特點。

在水文物探中，常用的自然電場方法、聲頻大地電場法、地熱法和磁法都是測量天然場的被動源方法。深部構造的電流場，通過覆蓋表層物質的媒介作用而被探測到；深部結構的地下磁性體的磁場能穿過表層，被地面的物探儀器觀測到。除這些天然場方法外，大量使用的是由人工激發的物理場（主動源）進行探測的方法。在水文物探中，主要採用電法勘探，它可從不同方向、不同范圍，由遠及近，由淺入深對地下存在電性差異的地質體進行探測，從而獲得地下地質構造和地下水分布填圖的效果，並由此指導勘探工程的布置，最大限度地減少昂貴的勘探工作量。同時，可直接布設水源井鑽孔位置，有效地提高找水和成井的准確度。

2）效率高。常規的地質勘探手段，在各類比例尺的水文地質普查、勘查和勘探中，總要按相應的比例尺和一定的網度鑽孔勘探；除了勞動強度大、成本高外，還很費時間，一個鑽孔的施工，少則幾天，多則一個月甚至更長時間。按相應比例尺和一定網度進行物探工作，每個物理觀測點一般只需幾秒至幾分鍾，就是電測深點最多也只需幾十分鍾觀測；而且安裝輕便，機動性強，成本低。由此可見，高效率、低成本的物探方法在水文地質普查、勘查和水源勘探中的廣泛應用，是實現水文地質工作現代化的重要方面。

3）條件性。各類物探方法的應用，都必須具備充足的前提和條件。否則，會造成人力、物力、財力的浪費。其條件主要如下。

a.物性差異。被探測對象與圍岩必須有明顯的物性差異；沒有物性差異，就不能產生地球物理異常；沒有地球物理異常，則無法開展物探工作。

b.勘探深度。被探測對象的規模與埋深比不能太小。即便被勘探地質體與圍岩有很大的物性差異，其規模相對埋深太小，場強隨距離的加大而衰減，使得在地面測量的場強度可能無法被物探儀器探測到。

c.干擾因素。目標地質體產生異常，其他不同地質體若有相同的物性特徵，也會產生類似異常被探測到而形成干擾，使物探資料分析與解釋復雜化。這也屬於「多解性」。

從以上3個方面的物探條件來看，物探方法的確具有很大的局限性。在復雜地質條件下地下水探測中，要努力搞清工作區的地質情況、物性特徵、干擾水平，在諸條件具備時應大膽地應用多種物探方法；另一方面應加強開發分辨能力高、探測深度大、抗干擾能力強、適應范圍廣的新型探測儀器。

4）多解性。

a.產生物理場異常的地質體不唯一。如前述「干擾因素」中闡述，不同地質體，由於有相同的物（電）性特點，反映為同一異常物（電）性層；同一地質層，由於濕度、顆粒等因素不同而反映為幾個不同異常物（電）性層，從而給資料分析、解釋帶來很大難度。在山區地下水探測和地熱勘探中，地質條件往往都比較復雜，加之地形條件和接地條件差的影響，很多地質任務用單一的物探方法去區分異常很困難。只有採用綜合物探方法，綜合研究各方面資料，才能在一定程度上得以解決這個問題。

b.異常體參數定量推斷不唯一性。比如常規電阻率方法的電測深三層斷面的定量解釋中存在的等值現象。當中間層厚度太大時，對H型和A型曲線存在縱向電導S₂（S₂＝h₂/ρ₂）等價現象，對K型和Q型曲線存在橫向電阻T₂（T₂＝h₂ρ₂）等價現象，而使定量解釋得不到h₂的單解值。只有在掌握中間層電阻率ρ₂的條件下，才可以得到h₂單值的解答。由於物性資料帶有一定誤差，這種所謂確定的解答也是相對的。有時電測深資料定量解釋的誤差達到20％～50％。

物探工作的最終目的是通過得到的地下物質體物性信息，分析解釋為地質結論、地質成果。物探資料的定性分析和定量解釋准確與否，一方面靠先進的、科學的分析解釋方法；另一方面在很大程度上依靠分析者的經驗。這個經驗一般有兩種：分析者本身在實踐工作中長期積累總結出來的「直接經驗」，他人在工作中總結出來的「間接經驗」。因此，在復雜的地質條件下的地下水探測中，如何從「多解」中獲取正確的「單一解」，並由此總結出不同地質條件下物探找水的規律是很重要的。激電半衰減時和偏離度找水方法的應用，綜合物探方法的應用，數理統計回歸分析法及其他新參數的應用，為提高資料定性分析、定量解釋的可信度和准確率起了重要作用。

由於物探方法存在著「條件性」和「多解性」的缺點，在實際工作中應注意以下幾個問題：

a）應用各種物探方法時都必須具有一定的地球物理前提——勘探對象與圍岩之間存在一定的物性差異。這種差異越大，物探異常反映愈明顯，解釋的結果可靠性愈大。

b）被探測對象相對於埋深應具有一定規模，這樣它所引起的地球物理場的改變較明顯，才能用物探儀器在地表觀測到，並能夠從各種干擾因素中把有用異常識別出來。

c）由於儀器、地電條件、解釋方法等多方面的限制，單一物探方法往往具有一定的局限性，因而要注意採用綜合物探手段取得多種參數，互相對比、互相驗證，才能取得較為確切的地質結論。

d）對物探資料進行解釋時，要堅持從定性到定量、從已知到未知、反復解釋反復認識的原則，這樣才能取得較好的解釋結果。

⑻ 地質勘探的的方法

地質勘探的方法主要有坑、槽探、鑽探、地球物理勘探等方法。
一、坑、槽探
就是用人工內或機械方式容進行挖掘坑、槽、井、洞。以便直接觀察岩土層的天然狀態以及各地層的地質結構，並能取出接近實際的原狀結構土樣。
二、鑽探
是指用鑽機在地層中鑽孔，以鑒別和劃分地表下地層，並可以沿孔深取樣的一種勘探方法。鑽探是工程地質勘察中應用最為廣泛的一種勘探手段，它可以獲得深層的地質資料。
三、地球物理勘探
簡稱物探，它是通過研究和觀測各種地球物理場的變化來探測地層岩性、地質構造等地質條件的。常用的地

球物探方法有直流電勘探、交流電勘探、重力勘探、磁法勘探、地震勘探、聲波勘探、放射性勘探。

⑼ 鑽探技術與地質災害防治及環境保護

如前所述，環境是經濟社會可持續發展的載體。地質災害防治及環境保護在維持人回類可持續發展中答具有舉足輕重的作用。我國政府對自然資源的開發利用遵守「在保護中開發，在開發中保護」的總原則。

近年來，鑽探技術在地質災害防治及環境保護方面已作出了巨大貢獻。隨著人類環境保護意識的進一步增強，該領域的工作量會越來越大。目前，鑽探技術在邊坡錨固、滑坡治理、軟地基處理、地面沉降監測治理等方面已經發揮了不可替代的作用。例如，在2003年7月1日上海軌道交通四號線浦東南路至南浦大橋區間隧道聯絡通道工程滲水事故搶險過程中，鑽探技術就發揮了重要作用。險情發生後，在用物探方法初步確定了險情邊界及塌陷區、土體擾動區的范圍後，通過在距事故點最近的隧道上方開鑿大口徑鑽孔，向隧道內灌注混凝土封堵隧道，才使事故得以及時處理。減少了事故損失，避免了事故范圍的進一步擴大。事故處理完畢後，又用鑽探的方法查明事故區內隧道受損破壞情況，為制定後續工程施工方案打下了堅實的基礎。鑽探技術在放射性核廢料、有毒有害化工廢棄物填埋處理方面也已顯示出其優越性。

⑽ 新技術新方法在地質災害勘查設計中有哪些應用

各類地質災害指的復是在自然或者人制為的因素條件下形成的,對於人民的生命財產安全造成了很大的損失,同時,各類地質災害還會對我們的生存環境造成嚴重的破壞。最近幾年,由於大自然的破壞,以至各類地質災害屢屢發生,如滑坡、泥石流、崩塌等,到了夏季,暴雨頻發,對於滑坡、泥石流等災害更容易引發,這種災害會導致水土流失人員傷亡、房屋倒塌、人員傷亡,給人民的生命財產安全造成極大損失。因此,對於滑坡、泥石流等地質災害的的深入研究就成為了一項刻不容緩的而且具有重大社會意義的工作,這樣,會在一定程度上減小這類地質災害對於人類的損失。作為一項新的科研成果,物探技術成為了現代針對滑坡、泥石流等地質災害的一項重大發明,作為一項新的現代化的勘探技術,它具備了准確、省時省力、經濟、全面性的特點。因此,它在各類地質災害的勘探與調查中起到了非常重要的作用。本文針對以滑坡為主的地質災害所形成的原因,來分析物探技術,重點介紹高密度電阻率法和瑞雷波法在各類地質災害中的實際應用