物探方法在地质灾害

⑴ 物探方法中地震方法有什么

包括反射法、折射法和地震测井（见钻孔地球物理勘探）

⑵ 地面物探方法在水文地质调查中的应用

地面物探方法的种类很多，目前在水文地质调查中应用最普遍的是电法，磁法、放射性探测法和声波探测法也经常使用。这些物探方法是探测地层岩性、构造和寻找地下水及判定某些水文地质现象的有效手段，但多数的物探方法都是间接的勘查和找水方法。

电法勘探是通过研究天然和人工电场，解决某些地质、水文地质问题的一种方法。电法又可分为很多种，在水文地质工作中的应用亦各有侧重（表4-1），其中直流电法应用较多。

1.电阻率法

电阻率法是当前水文地质物探工作中使用最广，效果较好的方法。该法所测定的电阻率（ρ_S）可达10⁵Ω·m，超过目前其他任何物探仪器。它可以用来探测含水层的分布及厚度和圈定咸淡水界面等等。目前，电阻率法在我国水文地质物探工作中约占80%以上。

前已述及，视电阻率（ρ_S）是在探测电场分布范围内各种岩石电阻率的综合效应和影响。在第四纪松散沉积物地区，岩石的颗粒越粗，孔隙越大，透水性越好，地下水循环迅速，矿化度一般较低，因而电阻就高。透水性不好的岩石，矿化度一般较高，所以电阻率就低。即砾石、粗砂的电阻率较高，中细砂次之，粘土最低。在坚硬的基岩地区，岩浆岩的电阻率一般高于沉积岩，致密岩石的电阻率高于松散或破碎（节理、断裂发育）且含水的岩石，脆性岩石（如灰岩、火成岩等）的电阻率高于柔性、塑性岩石（如泥岩、页岩、片岩等）。

图4-4 用自然电场法确定地下水与地表水的补给关系

（a）地下水补给地表水；（b）地表水补给地下水

（1）γ测量法：也称γ总量测量，它是利用仪器（闪烁辐射仪）测量岩层中铀、钍、钾等放射性核素所辐射出的γ射线总强度，根据射线强度（或能量）的变化，发现γ异常或γ射线强度（或能量）的增高地段，从而查明地质、水文地质问题。本方法使用的仪器轻便、工作效率高，对查明岩层分界线和破碎带有一定效果，但其异常显示不够明显，覆盖层厚度较大时效果不佳。

（2）α测量法：α测量法是通过测量氡及衰变子体产生的α粒子的数量来勘查地质、水文地质问题。在水文地质工作中用的较多的是α径迹测量和α卡法，前者所测得的α射线是氡和其他放射性元素共同产生的，而后者所测的仅是氡及其子体所产生的α射线强度，两种方法的工作原理也基本相同。α测量法用于确定富水构造裂隙带效果较好。

⑶ 地质灾害调查评价的技术方法

地质灾害调查评价的方法有遥感解译、地面测绘、地球物理、地球化学、山地工程、钻探、试验等。这些方法各有特点。

1.主要技术方法

(1)遥感图像解译

遥感图像能直观地显示区内地形、地貌、地质和水文的整体轮廓与形态，可以宏观认识调查区的自然地理、地质环境，指导调查工作的整体部署，减少盲目性，节省人力、物力的投入。

(2)工程地质测绘

工程地质测绘是地质灾害调查评价最基本、最经济的手段。其成果有利于指导物探、钻探和山地工程及试验工作的部署，应首先开展。

(3)地球物理勘探

地质灾害调查评价中常用的物探方法有电法、弹性波法、放射性法、重力法、磁法、热测量法、扩散法、综合测井法等类型。物探方法设备轻便、成本低、速度快、覆盖面大，与钻探、山地工程、地面测绘相结合，既可以节约投资，又可取得有效的成果，但要注意物探结果具有多解性，并受应用前提和现场条件的制约。

(4)钻探

钻探方法用于获取深部地质资料，具有成果直观、准确并能长期保存等优点，可以进行综合测井、录像、跨孔探测、长观和变形监测。不足是受交通运输、地形和场地等条件的限制，耗资较大。

(5)山地工程

山地工程分为轻型山地工程(试坑、探槽、浅井)和重型山地工程(竖井、平斜硐、石门、平巷等)。山地工程是地质勘查的重要手段，技术人员可直接观测岩土体内部结构、构造、断层、软弱夹层、滑带、裂缝、变形和地压等重要地质现象，获取资料直观可靠。还可以进行采样、原位测试，为物探、监测乃至施工创造有利条件。山地工程施工受地层岩性和其他条件限制，为保证施工安全，要认真研究论证防范措施。

(6)试验

试验是研究地质体的材料特性，即物理性质、水理性质、力学性质及其赋存环境(如地下水、地应力、地温等)的重要手段，是地质灾害调查评价中复杂地质条件下地质参数选取的重要途径。

2.选择方法的原则

方法的选择应以调查工作的任务要求、阶段以及地质灾害的特征为依据，以期使用最基本、简便易行的方法，以最低的投入，取得有用且好用的资料，实现最好的减灾效益。

1)针对性:要根据现场踏勘和前人资料，初步判定地质灾害的性质，有针对性地选择勘探方法，避免盲目工作，做到事半功倍。

2)实用性:力求以最简单的方法解决最复杂的问题，不刻意追求新奇复杂的技术方法。

3)简单高效:尽可能采用操作简便、易于搬运、环境适应性强的设备。

4)经济合理:在能满足调查评价任务要求的前提下，尽可能降低工作量。

3.方法的配置

方法的配置要充分考虑调查工作的阶段性，方法自身的适用性，方法之间的互补性、互验性，技术和经费的可行性。

钻探和山地工程对物(化)探有很强的互补性和互验性。先用钻探对地面物化探结果进行验证，提高其成果的准确性和推广价值。再进行测井和跨孔探测，拓宽物探的勘测范围，以取得更好的成效。钻探要投入到关键部位，每个钻孔都应综合测井，进行变形监测等，发挥其较多的功能。

试验用于查明灾害体的地质特性和赋存环境，提供岩土体物理力学参数和水文地质参数，要结合其他工作统一部署。试验常常成为解决复杂地质问题的有效途径。

实践表明，如果地质测绘工作细致深入，轻型山地工程配合得当，物化探工作针对性强，就可以大大降低钻探工程量，少用甚至不用重型山地工程。

⑷ 三峡库区地质灾害勘察物探技术方法应用

李洪涛孙党生杨勤海杨进平

（中国地质调查局水文地质工程地质技术方法研究所，河北保定，071051）

【摘要】本文简要叙述了在三峡库区地质灾害勘察中经常使用的物探技术方法以及一些典型的工程实例，以求为今后的工作带来一定示范效应，进一步为地质灾害勘察提供先进有效的测试手段。

【关键词】三峡库区地质灾害勘察物探技术方法

1前言

从1997年至2004年，中国地质调查局水文地质工程地质技术方法研究所承担了三峡库区移民迁建新址重大地质灾害防治研究与论证综合地球物理勘查，奉节三马山小区物探勘察，巴东黄土坡滑坡、万州官塘口滑坡物探勘察，重庆14区县库岸调查等一批应用研究课题及物探勘察任务。先后在三峡库区的巴东、巫山、奉节、万州及丰都、石柱等地进行了大量的综合地球物理勘察。本文为地球物理勘探技术方法在三峡库区地质灾害防治工程中的应用实践经验总结和体会，以求为今后的工作带来一定示范效应，进一步为地质灾害勘察提供先进有效的测试手段。

2地球物理勘探技术方法

2.1浅层高分辨率地震勘探

2.1.1工作技术方法

（1）展开排列法

考虑到库区地形地质条件的复杂性，在奉节和巫山两地，在布置地震剖面之前，作为一种重要的试验方法，都采用了展开排列法。其作用是了解测区地震波波组中各种波的时序排列关系，进行震相分析，从而确定数据采集的仪器参数和观测系统，采取合适的激发与接收措施，进行地层介质速度参数的估算。展开排列法观测系统采用0m、10m、20m、30m、40m、50m等不同偏移距，道距2m或3m。

（2）共深度点多次水平叠加法（CDP)

CDP水平叠加法是在不同激发点和接收点上采集来自相同反射点的反射波，在得到的多张地震记录中抽出界面上共反射点道集，经过速度扫描、动静校正之后，进行叠加处理，以时间剖面的形式给出地质界面及构造信息，这种方法可以提高信噪比，对压制干扰波有显著的作用。CDP剖面观测系统中的偏移距的选择，是根据面波、声波等干扰波与目的层反射波的关系确定，分别采用30m、40m和69m。道距采用2m、3m和5m。水平叠加次数大部分为6次，部分用3次。

（3）地震高密度映像法

高密度映像技术采用单次激发、单次接收等偏移距信号采集，其工作模式与水域中声纳法类似，故又称为陆地声纳法。采集的信号经幅度压缩、彩色调制，以彩色映像的方式显示。高密度映像法的偏移距用2m，点距1m。

2.1.2野外数据采集设备

地震勘探采用北京水电物探研究所的SWS—1A型多功能面波仪与瑞典ABEM公司MARK6轻便多道地震仪。接收检波器用38HZ高灵敏数字检波器配CDP轻便覆盖电缆。根据探测目的层的深度，以及测区施工条件，分别采用锤击与炸药爆破两种震源。锤击震源锤重24磅，锤垫厚20mm。为增加有效信号，压制随机干扰，采用垂直叠加，叠加次数一般为5次。炸药震源一般在炮孔中激发，孔深1～2m，药量100～200g。

2.1.3资料数据处理

CDP剖面资料的数据处理采用CSP.3.3地震数据处理系统。针对本区地形坡度大且起伏剧烈的特点，在叠前和叠后均作了地形校正。处理内容还包括增益控制、噪音和干扰波切除、滤波、速度分析、动校正与水平叠加等，最终输出含有地形线的CDP水平迭加双程反射波时间剖面图，成果地质解释图是在AutoCAD14.0下完成的。处理流程如图1。

图1浅层地震数据处理流程图

2.2面波勘探

采用瞬态面波（瑞雷波）勘探。在地表用震源竖向激震时，一般会产生直达纵波、折射纵波、反射纵波和瑞雷波以及各种转换波。理论分析和实验表明，所有这些波中，瑞雷波的能量最强，约占67%。瑞雷波是一种沿地表传播的表面波，其传播的波阵面为一个圆柱体，传播的深度约为一个波长。利用瑞雷波的频散特性，即不同波长的瑞雷波传播特征反映不同深度地质体的特征，进行地质介质结构的探测。

2.2.1仪器设备

面波勘探采用北京水电物探研究所的SWS—1A型多功能面波仪，接收检波器采用4Hz低频检波器，面波剖面采用12道排列，道距1m，点距5m，偏移距分别为0m、5m、10m、15m和20m。

2.2.2资料处理

面波剖面采用 FKSWSA面波处理系统，通过多道三维傅里叶变换，在时间—空间（T—X）域和频率—波数（F—K）域内进行速度和波数（波长）滤波，消除非面波信号，有效地提取面波信息，绘制面波频散曲线，进行面波资料的反演解释。

FKSWSA面波处理系统的特点是可以进行拟合处理，即设定的地层结构参数与计算的地层参数，通过相关系数判断，确定最佳地层结构反演结果。

2.3地震层析成像（CT）

地震层析成像和其他科学技术领域的成像技术类似，是一种边界投影反演方法。从地震波的运动学与动力学特征出发，地震层析可分为射线层析和波动方程层析两类。它们分别测定地震波的走时、振幅、相位、周期等信息变化，反演地质介质三维速度结构或衰减特性，并以图像表示其结果。

地震 CT数据采集采用井间与井地结合的方式。井地方式是在两孔之间沿地面上激发弹性波，孔中接收；井间方式是在一孔内激发，另一孔内接收。接收点距2m和1m，炮距2m或视井中条件确定，构成上下交叉的观测系统，以保证射线覆盖测试区域，提高成像精度。

2.3.1仪器

SWS—1A多功能面波仪或 MARK6轻便多道地震仪。

接收采用串联式气囊检波器与井壁耦合。

采用爆炸震源，电雷管激发。

2.3.2数据处理

数据处理采用CST for Windows地震层析成像系统。每个成像区域均按2m×2m单元剖分，每个单元块上的射线节点密度为10个×10个。成果以波速等值线色谱图展示，图像输出是通过Winsurf6.04实现的。处理流程如图2。

图2地震层析成像数据处理流程

2.4EH—4电导率成像

EH—4电导率成像方法属部分可控源与天然场相结合的一种大地电磁测试法。不同于直流电法，它不是通过延长电缆和加大极距来增加勘探深度，而是在测点上，通过其变频获得深度信息。EH—4在奉节县宝塔坪三万塘地面塌陷坑调查中，在坑底布置了一条南北向剖面，点距5m，电偶极距15m，与剖面方向一致。在塌陷坑南侧地表布置了一条剖面，点距5m，电偶极距10m。

2.4.1仪器设备

EH—4电导率成像系统是由美国 GEOMETRLCS和EMI公司联合生产。是目前国际上较为先进的一种电磁法勘探仪器。

2.4.2EH—4的资料处理

包括现场数据处理和后续处理两大部分。现场数据处理主要是一维分析，用于检查野外采集的数据质量和调整参数。后续处理包括数据分析、一维数据处理和显示及拟二维处理。数据分析软件用于识别噪声源，估计和调整发射机的信号电平，分析数据采集质量。一维数据处理和显示是在经过数据分析后得到新的功率谱后的资料再处理，可删除噪声严重的数据以减少发散，增加信号的相关度。二维处理是采用EMAP法进行拟二维反演，有效地消除静态效应，构造电阻率断面图，在现场给出解释结果灰度图，通过计算机二维反演，进行彩色成图。

2.5声波测井技术

声波测井是以测定岩、矿的声波速度和幅度为基础，在划分基岩岩性、风化破碎程度，确定破碎带位置、基岩与覆盖层分界面以及在覆盖层、基岩内确定低速层等方面是一种较为有效的方法。

单孔全波列声波测试是采用一发双收探管，发射—接收源距50cm，间距30cm。在钻孔内（裸孔）沿井壁发射、接收声波信息，测井时将探管下至井底，按一定点距向上测试，由计算机完成全波列数据采集与数据存储，室内通过回放和资料处理拾取纵、横波，在全波列采集波形中根据波形干涉点、幅度、频谱分析，确定纵横、波初至走时，计算纵波、横波速度绘制成果图。

测试使用的仪器为SSJ—4D全波列声波测井仪（中国地质调查局水文地质工程地质技术方法研究所）。

井下探头分采用干孔贴壁式和水耦合两种类型。

3应用成果分析

3.1滑崩堆积体

滑崩堆积体是一种多成因、多期次的松散堆积体。其大部分是在构造和重力卸荷及岩溶作用下形成的滑坡体、崩塌体、泥石流堆积体和岩溶塌陷堆积体。地球物理勘探的目的是了解堆积体厚度及深部结构特征，采用的主要工作方法是展开排列法、CDP剖面与面波法。

3.1.1巫山新城址净坛路—祥云路—集仙路深部结构特征

该区由于地形起伏较大，加上冲沟人工回填等因素，给地震探测带来了很大困难。图3（剖面F）反映了净坛路—祥云路—集仙路方向的深部结构特征。可以看出完整基岩埋深达40～50m，而在祥云路至集仙路之间形成深达30m的深槽。图4（剖面 H）横切头道沟，冲沟形态明显。在时间剖面上，凡是在冲沟部位，由于切割、风化呈多同相轴形态，反映冲沟堆积物的复杂性。探测结果明显反映了堆积体的顺层特征。

3.1.2滑崩堆积体精细结构特征

为了进一步提示滑崩堆积体精细结构特征，采用了面波探测来了解浅部的地质结构。图5列出典型的频散曲线及其地质解释结果，可以看到面波勘探能够很好地提供浅部地层细节及其速度分布资料。结果表明，滑崩堆积体内部可划分为3层：

图3巫山新址净坛路—集仙路（剖面F）浅层地震勘探结果

第一层：0～3.15m，为含砾石粘土层，横波速度330～470m/s。

第二层：3～8m，为碎石夹土层，横波速度470～770m/s。

第三层：8～16m，为破碎岩层，横波速度770～970m/s。

3.1.3成果解释

滑崩堆积体埋深约40m，但是祥云路至集仙路之间存在深达70m的凹槽。滑崩堆积体底面明显顺岩层方向，倾角达30°。在滑崩堆积体中，可细分为3层，其波速不超过1000m/s，说明其岩体完整性较差。

3.2 滑坡

滑坡勘查采用的技术方法主要是 CDP剖面法，勘查对象有巴东县新城区黄土坡滑坡、巫山秀峰寺滑坡、重庆市万州区关塘口滑坡、万州区长江大桥—上沱口段库岸滑坡等。本文仅对其中一部分有代表性的成果分述如下。

3.2.1巴东县新城区黄土坡滑坡

（1）地震时间剖面波组特征

巴东黄土坡滑坡共做了9条剖面，本文列举2条剖面予以分析。从图6(D剖面）、图7(C剖面）中的时间剖面可以看出均存在一至二组反射波同相轴，其中T₁波组较稳定，时间在30～60ms左右，其深度为30～51m，这一层可以认为是第四系滑坡堆积体与下伏基岩的分界面，T₂波组时间在50～90ms左右，其深度为52～76m，这一层可认为是基岩风化岩层与完整基岩的分界面。从图6(D剖面）及图7(C剖面）可见均未发现有大的断层形迹的显示，但裂隙（节理）较发育，形成岩体破碎，从反射波的特征来看，形成了杂乱弱反射或波组的错断标志。

图4巫山新址祥云路（剖面H）浅层地震勘探结果

图5巫山新址净坛路—集仙路面波勘探结果

图6巴东黄土坡滑坡（D剖面）浅层地震勘探时间剖面

图7巴东黄土坡滑坡（C₁、C₂剖面）浅层地震勘探时间剖面

（2）地质解释

巴东黄土坡滑坡地震勘探结果基本查明了工作区内第四系松散堆积体的厚度及空间分布范围、滑坡堆积体的厚度及分布范围。推断地质解释图直观反映了基岩埋深及起伏形态，其埋藏深度分布范围一般在50～90m左右。查明了工作区内基岩软弱结构面的异常分布带及位置，共解释推断基岩破碎带及裂隙发育带共计21处。

3.2.2巫山秀峰寺滑坡

（1）地震时间剖面的波组特征

巫山秀峰寺滑坡共做了8条浅层地震剖面，本文列出其中典型的地震剖面1条见图8，从时间剖面可以看出，均存在一至二组反射波同相轴，其中一组比较稳定，时间在50ms左右（消除地形影响后）。这一层可以认为是滑坡堆积体与下伏基岩的分界面，其深度一般为30m左右。对一些不同结构特征的界面，如风化岩体也有所反映。时间一般为75ms左右，推断为完整基岩与风化岩体或碎块石层的分界面。另外，在图8中，CDP点120～140反射波同相轴向下凹陷甚至尖灭，结合现场地质情况，这一位置为一古寺庙所处位置，在地震反射波中出现这一现象，可能是由于古代工程人工开挖造成地层波阻抗界面差异所致。

图8巫山秀峰寺 D₃浅层地震勘探结果

（2）地质解释

巫山秀峰寺滑坡所完成的8条浅层地震剖面，基本查明了滑坡堆积体的厚度和空间形态，推断地质图直观反映了基岩的形态和覆盖层的厚度变化。除基岩面之外，CDP剖面上还有一些同相轴，它们都是地震波地质信息的真实反映，如D₃线所反映的同相轴不连续现象与旧寺庙位置相吻合。秀峰寺滑坡的8条剖面展示了秀峰寺滑坡堆积体厚度约在25～35m之间。

3.2.3重庆万州区长江大桥——上沱口段库岸滑坡勘查

（1）地震剖面的波组特征

万州长江大桥上沱口段库岸滑坡勘查共做了5条CDP浅地震剖面。图9、图10是其中两条典型剖面，从图7、图8可见地震反射波的波组特征较明显，一般延续1～2个相位，从波的相位、能量、波形、连续性等方面来对比，其中T₁波组为第四系滑坡堆积层与下伏基岩（风化层）的分界面，该层反射波的连续性和相位特征是分析判断崩滑堆积层厚度变化的主要依据。T₂反射层推断为基岩内部的反射，是推断基岩埋深及起伏形态的主要依据，它反映了基岩风化壳及软弱岩层的岩性横向的变化特征。

（2）地质解释

长江大桥上沱口段库岸滑坡所完成的5条浅层地震剖面，基本查明了滑坡堆积体的厚度和空间形态。推断地质图直观反映第四系崩滑堆积层的厚度及分布范围，崩滑堆积层平均厚度为3.5～9m。基本确定了工区范围内的基岩风化壳的厚度，基岩风化壳平均厚度为14～17m左右。确定了基岩埋深及起伏形态。对工区内基岩结构面的异常分布及结构特征也作出了相应的地质推断与解释，共解释推断基岩破碎带及裂隙发育带共计11处。

3.2.4重庆万州区关塘口滑坡群和巴东县新城址滑坡体声波测井

重庆万州关塘口滑坡群、巴东县新城址滑坡体进行声波测井勘探，旨在结合地质调查，评估划分岩性、完整性，确定滑带、破碎带位置。

图9万州长江大桥—上沱口段库岸（塌岸）防护工程C—C′浅层地震勘查成果

图10万州长江大桥—上沱口段库岸（塌岸）防护工程D—D′浅层地震勘查成果

万州关塘口滑坡群总计对13口钻孔进行了观测，巴东黄土坡滑坡对12口钻孔进行了观测，图11为关塘口 ZK3典型的声（波）速—孔深曲线，它是由原始记录声波波列及其提取出的声时时差—孔深曲线和计算后绘出的声速—孔深曲线。由此，可对基岩及上覆层的界线明确地做出划分，同时还可看出：基岩部分声速在3500m/s以上，裂隙发育带声速有所低；上部覆盖层可分为平均声速1800m/s、2200m/s两层，其速度变化说明块石与土的含量、块石岩性、地层结构均有不同程度的变化。图12为声波测试曲线图与钻孔柱状图的对比图，20.5～24m之间曲线频率低、声波幅度小，为岩体疏松的反映。钻孔20.5～24m表明完整岩体内部存在裂隙破碎带（见图12）。图13为巴东ZK1典型的声（波）速—孔深曲线，66.0～67.5m、77.5～84.5m两段波速值明显增高到3800m/s，认为已进入基岩，其间所夹68.0～77.0m段，从变面积图像看接收波形频率变低，速度变低，认为是一层软弱夹层，并在后期治理工程中得到了验证。

图11官塘口滑坡勘察ZK3声波测井成果图

图12ZK7声波测试曲线图与钻孔柱状图的对比图

图13巴东黄土坡ZK1孔声波测井成果图

万州关塘口滑坡群的13口钻井声波测试结果统计出不同地层岩性的声速平均值如表1、表2。

表1关塘口滑坡群主要岩性波速

表2黄土坡滑坡主要地层岩性波速

根据测井资料、钻孔资料分析推断关塘口滑坡存在一个以上的滑带。依据测试成果，本次推断解释的滑带，其位置为上部覆盖层与下伏基岩的岩性分界部位。从测试钻孔整体分布位置分析，滑坡体的前后缘较浅，前缘埋深为20m，后缘埋深为30m，滑坡体的中间部位埋深在55m位置。

声波测井在划分基岩岩性、风化破碎程度、确定破碎带位置、基岩与覆盖层分界面以及在覆盖层、基岩内确定低速层等方面是一种较为有效的方法。

3.3岩溶与洞穴

3.3.1岩溶塌陷

奉节县宝塔坪小区赵家梁子西侧三万塘沟底缓坡处，于1997年5月30日下午2:30分发生塌陷，形成长短轴20～25m，深约20m的塌陷坑。剖面呈漏斗形，体积约6000～7000m³，东北侧地面裂缝离新迁移民房不足4m。塌陷引起社会各界，特别是县委各级领导的高度重视。为进一步查明塌陷坑的深度及延伸发育情况，课题组进行了专门的调研，并运用了先进的EH—4电导率成像系统、高分辨地震勘探、高密度电阻率法、音频大地电场法及井间地震层析成像等综合物探。

（1)EH—4电导率成像

图14为塌陷坑底 EH—4勘测剖面。

图14奉节宝塔坪塌陷坑底电法勘探剖面

从图中可以看出，完整基岩界面自坑底向下深约55m，加上坑底至地表的距离，塌陷坑底界面距地表深度约70m，同时该剖面还反映了塌陷坑南北两侧基岩风化破碎程度的差异，北侧粘土层覆盖层厚，基岩风化破碎强烈，南侧有一破碎基岩段，底部边界距地表约55m，其下可能为岩溶发育通道。此解释结果与地震 B剖面结果是吻合的。

（2）高分辨率地震勘探

图15反映了沿宝塔坪塌陷冲沟的深部结构特征。剖面起自塌陷坑，测线长约200m，近南北向。该区地质结构可划分为4层：

第一层：埋深0～40m，以块碎石夹粘土层为主。

第二层：埋深40～70mm，为破碎松动的岩体。

第三层：埋深70～100mm，为较完整的岩体。

第四层：埋深100m以下，为完整岩体。

另外从顺冲沟作了两条近东西向的横切剖面 B、C（图16、图17）。探测结果表明其地层结构与图15所揭示的类似，但是，在塌陷坑南侧反射界面呈现向上弯曲的拱状，类似绕射波的特点，且局部不连续，推断可能为岩溶异常点。其连线方向与冲沟方向一致。发育深度 B为55～60m,C剖面为60～65m。

（3）地震波 CT剖面

为了进一步查明塌陷坑的延伸与发育情况，有针对性地布置了3条地震 CT剖面，根据地震CT成像剖面图的波速图像特征、波速等值线分布结合钻孔资料综合分析如下（见图18）。

图15奉节宝塔坪 A线浅层地震勘探结果

图16奉节宝塔坪B线浅层地震勘探结果

图17奉节宝塔坪 C线浅层地震勘探结果

图18奉节宝塔坪浅震1线钻孔 CT成像图

a.整个工作区纵波速度分布较低，均在0.8～3.8km/s之间。其上部（50～60m）碎块石土的波速分布在0.8～1.6km/s之间，基岩部分的波速仅为2.0～3.8km/s，即为钻孔所揭露的破碎岩体段。

b.CT成像的速度分布呈现不均一状，说明工作区基岩部分的节理裂隙发育，岩体破碎。上部碎块石土堆积形态不一，结构复杂。

c.由图18可以看到一系列由 NW向 SE倾的界面特征，推测为地层产状或岩性接触面。这一点与浅震B、C剖面（图16、图17）解释结果相一致。

综上所述，宝塔坪赵家梁子塌陷坑附近，在CT剖面所处位置，基岩部分未发现较大的溶洞。但是高分辨地震与音频大地电场显示的结果都表明，在塌陷坑的下游方向，顺沟发育有一SN向构造破碎异常带，形成地下水通道，对地层介质起到溶蚀、迁移作用，其深度在50～60m。3.3.2 溶洞

为配合“重庆巫山新城地质灾害防治与利用示范研究”专题中有关浅部岩溶发育状况研究，在巫山新城周家包统建房基础作了三对地震波CT。图19为巫山县周家包ZB5—ZB6钻孔CT成像图。其速度分布在0.71～3.40km/s之间，与完整灰岩相比偏低，浅部岩溶极为发育。310m高程以下岩体相对完整，但其波速依然不高，推断解释为裂隙或小溶洞较多，尤其是ZB5—ZB6剖面的底部有一直径3m左右的红色区域，推断为溶洞。从ZB5孔310m高程至ZB6孔280m高程有6个串珠状分布的相对独立闭合的红色区域推断为受构造影响形成的溶洞。

图19巫山县周家包ZB5—ZB6钻孔CT成像图

4结束语

地质灾害受天然和人为的多种复杂因素影响和控制，其分布、形成、发生、发展和变化都十分复杂，特别是在三峡库区，地质地理条件复杂、地质灾害繁多、分布广、发生频繁。单纯借助传统地质技术方法已不能完成勘查、监测、预报和防治的任务，新技术方法是改善常规地质勘查方法、实现地质工作现代化的有力武器，是地质工作取得新进展和突破的有力手段。在此次三峡库区移民迁建的整个过程中，由于地质问题的复杂性，给移民迁建带来了巨大的压力，也为勘查新技术的应用提供了一个广阔的用武之地。

在库区地质灾害勘查防治与合理开发利用的全过程中，地球物理勘查得到了较为广泛的应用。尤其在地质灾害调查中，勘查新技术的应用无论从涉及的地质灾害类型、选择的方法种类及其适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，历年来我所采用先进的CT层析成像、浅层地震探测、面波勘探、高密度映像、声波探测、EH—4等方法，对三峡库区岩溶分布规律、塌陷坑、滑坡体结构、人防工程分布等进行了示范研究，为地质灾害的预防提供了科学的依据，具有重要的实用价值与指导意义。然而由于物探方法理论基础所决定的地质解释多解性的局限，以及三峡库区复杂的地质条件、恶劣的工作环境，某些物探工作成果中往往不免存在一些差强人意之处。这要求我们以锲而不舍的精神，通过合理有效地利用地球物理勘探新技术（包括根据不同的地质条件和目的，正确地选择物探方法及其最佳组合形式）对现有物探方法的工作布置方式、数据采集和解释处理方法提出改进，以适应三峡库区特殊的工作环境。

⑸ 地球物理方法在探测、解决地质灾害地质问题方面的能力，地球物理勘探方法在地质灾害探测中的应用

地震勘探： 可以查清楚地下岩层的速度和密度物理参数，用来解释地下岩层的起伏形态，构造的分布状况，岩性的变化情况
电法勘探： 可以查清地下的电阻率电导率物理参数，常用来经行水、金属或者其他高阻类的地质体
磁法勘探： 可以查清大地电磁的分布情况，用来查清探测区域的磁力异常，通过磁力异常来定位特殊矿产
重力勘探： 雷同磁法，探测的物理参数为重力
地质雷达： 通过发射电磁波来进行快速的地下电性差异层，常用来进行路基检测，管网探测等等
地震、电法井间CT： 通过不同的井下布设发射、接受装置来检测相应的地球物理参数，进一步通过CT成像方法来对井间的地层进行成像
井地CT： 采用井中激发，或者地面激发，井中或者地面接收地球物理场的变化来进行类似于椎体的成像
vsp、rvsp采用井中激发，或者地面激发，井中或者地面接收地球物理场的变化来进行地下情况的成像
常见院校有： 中国石油大学 中国海洋大学 中国地质大学 中国矿业大学
中南大学 中科院相关院所（较多不列举） 各大石油学院 吉林大学 成都地质学院（现为科技大学） 等等等等
地震类的勘探成像精度高，可以用来定量分析。其他方法一般具有体积效应，常用来进行定性勘探。
靠 累

⑹ 物探方法在水文地质调查中的作用

在水文地质调查的各个阶段，特别是普查和详查阶段，物探方法可以用来解决专的主要地质问题属有：查明第四系孔隙含水层的分布、厚度及埋藏深度，寻找古河道，区分并圈定咸淡水的范围；探测基岩的起伏和埋深，确定隐伏构造的位置，查明断层破碎带及岩溶的发育规律；查明控制地下热水泄漏的断裂构造，圈定热水的分布范围；测定地下水的流速流向，分析地下水的补给、排泄和径流条件；划分钻井地质剖面和咸淡水界线，确定地下水矿化度，研究地下水的活动规律；测定岩石的物理力学参数等。

⑺ 物探方法的特点

物探相对于其他勘查方法有如下一些特点。

1）方法应用上有“三多”。一是多参数（找水、找矿等可分别应用几种乃至十几种参数，如电性测量方法中就有电阻率、极化率、激发比、半衰时、衰减时、偏离度、含水因素等）。二是多功能（既能找矿，也能找水、找石油，还可用于工程检测、岩土力学测定等）。三是多系列（对于不同的探测目标物，有不同的方法组合系列。如找水时对基岩裂隙水、承压水、淡咸水等分别采用不同的物探方法组合方案）。

2）仪器设备上有“三高”。一是高灵敏度（观测灵敏度，大都提高成百上千倍。如电测技术测量由毫伏级向微伏级发展，磁测技术观测已由纳特单位提高至毫纳特单位等）。二是高分辨率（测量分辨率都大大提高，其中地震技术的分辨率达米级、探地雷达达厘米级等）。三是高精度（测量精度皆由低精度和中等精度向高精度进展，已开始推广高精度磁测、高精度重力测量技术等）。

3）资料成果上有“三优”。一是优化信息（观测数据收录后，都可以经过多种校正、提取、预处理，使有用信息优化）。二是优化推断（为进行解释推断用的数据处理软件，包括正演计算与反演计算的软件已编制出数百种，可针对不同的实际情况灵活选用）。三是优化显示（成果图示至关重要，图形图像处理系统将逐步推广，三维图像也将在物探技术成果中应用）。

各类物探方法都具有透视性、效率高、成本低等优点，但也具有局限性、条件性、解释结果多解性的缺点。在实际工作中，运用综合物探方法最大限度地发挥了各方法的优点，克服各自的缺点，可提高物探工作的地质效果，为水文地质勘查、地下水探测提供客观反映地质结构的可靠资料。

1）透视性。物探方法是通过观测地下地质体在地面产生的物理场空间分布规律，来推断地质情况，达到地质探查的目的。相对于用肉眼观察和钻探手段了解地质深部构造来说，它显然有类似透视性质的特点。

在水文物探中，常用的自然电场方法、声频大地电场法、地热法和磁法都是测量天然场的被动源方法。深部构造的电流场，通过覆盖表层物质的媒介作用而被探测到；深部结构的地下磁性体的磁场能穿过表层，被地面的物探仪器观测到。除这些天然场方法外，大量使用的是由人工激发的物理场（主动源）进行探测的方法。在水文物探中，主要采用电法勘探，它可从不同方向、不同范围，由远及近，由浅入深对地下存在电性差异的地质体进行探测，从而获得地下地质构造和地下水分布填图的效果，并由此指导勘探工程的布置，最大限度地减少昂贵的勘探工作量。同时，可直接布设水源井钻孔位置，有效地提高找水和成井的准确度。

2）效率高。常规的地质勘探手段，在各类比例尺的水文地质普查、勘查和勘探中，总要按相应的比例尺和一定的网度钻孔勘探；除了劳动强度大、成本高外，还很费时间，一个钻孔的施工，少则几天，多则一个月甚至更长时间。按相应比例尺和一定网度进行物探工作，每个物理观测点一般只需几秒至几分钟，就是电测深点最多也只需几十分钟观测；而且安装轻便，机动性强，成本低。由此可见，高效率、低成本的物探方法在水文地质普查、勘查和水源勘探中的广泛应用，是实现水文地质工作现代化的重要方面。

3）条件性。各类物探方法的应用，都必须具备充足的前提和条件。否则，会造成人力、物力、财力的浪费。其条件主要如下。

a.物性差异。被探测对象与围岩必须有明显的物性差异；没有物性差异，就不能产生地球物理异常；没有地球物理异常，则无法开展物探工作。

b.勘探深度。被探测对象的规模与埋深比不能太小。即便被勘探地质体与围岩有很大的物性差异，其规模相对埋深太小，场强随距离的加大而衰减，使得在地面测量的场强度可能无法被物探仪器探测到。

c.干扰因素。目标地质体产生异常，其他不同地质体若有相同的物性特征，也会产生类似异常被探测到而形成干扰，使物探资料分析与解释复杂化。这也属于“多解性”。

从以上3个方面的物探条件来看，物探方法的确具有很大的局限性。在复杂地质条件下地下水探测中，要努力搞清工作区的地质情况、物性特征、干扰水平，在诸条件具备时应大胆地应用多种物探方法；另一方面应加强开发分辨能力高、探测深度大、抗干扰能力强、适应范围广的新型探测仪器。

4）多解性。

a.产生物理场异常的地质体不唯一。如前述“干扰因素”中阐述，不同地质体，由于有相同的物（电）性特点，反映为同一异常物（电）性层；同一地质层，由于湿度、颗粒等因素不同而反映为几个不同异常物（电）性层，从而给资料分析、解释带来很大难度。在山区地下水探测和地热勘探中，地质条件往往都比较复杂，加之地形条件和接地条件差的影响，很多地质任务用单一的物探方法去区分异常很困难。只有采用综合物探方法，综合研究各方面资料，才能在一定程度上得以解决这个问题。

b.异常体参数定量推断不唯一性。比如常规电阻率方法的电测深三层断面的定量解释中存在的等值现象。当中间层厚度太大时，对H型和A型曲线存在纵向电导S₂（S₂＝h₂/ρ₂）等价现象，对K型和Q型曲线存在横向电阻T₂（T₂＝h₂ρ₂）等价现象，而使定量解释得不到h₂的单解值。只有在掌握中间层电阻率ρ₂的条件下，才可以得到h₂单值的解答。由于物性资料带有一定误差，这种所谓确定的解答也是相对的。有时电测深资料定量解释的误差达到20％～50％。

物探工作的最终目的是通过得到的地下物质体物性信息，分析解释为地质结论、地质成果。物探资料的定性分析和定量解释准确与否，一方面靠先进的、科学的分析解释方法；另一方面在很大程度上依靠分析者的经验。这个经验一般有两种：分析者本身在实践工作中长期积累总结出来的“直接经验”，他人在工作中总结出来的“间接经验”。因此，在复杂的地质条件下的地下水探测中，如何从“多解”中获取正确的“单一解”，并由此总结出不同地质条件下物探找水的规律是很重要的。激电半衰减时和偏离度找水方法的应用，综合物探方法的应用，数理统计回归分析法及其他新参数的应用，为提高资料定性分析、定量解释的可信度和准确率起了重要作用。

由于物探方法存在着“条件性”和“多解性”的缺点，在实际工作中应注意以下几个问题：

a）应用各种物探方法时都必须具有一定的地球物理前提——勘探对象与围岩之间存在一定的物性差异。这种差异越大，物探异常反映愈明显，解释的结果可靠性愈大。

b）被探测对象相对于埋深应具有一定规模，这样它所引起的地球物理场的改变较明显，才能用物探仪器在地表观测到，并能够从各种干扰因素中把有用异常识别出来。

c）由于仪器、地电条件、解释方法等多方面的限制，单一物探方法往往具有一定的局限性，因而要注意采用综合物探手段取得多种参数，互相对比、互相验证，才能取得较为确切的地质结论。

d）对物探资料进行解释时，要坚持从定性到定量、从已知到未知、反复解释反复认识的原则，这样才能取得较好的解释结果。

⑻ 地质勘探的的方法

地质勘探的方法主要有坑、槽探、钻探、地球物理勘探等方法。
一、坑、槽探
就是用人工内或机械方式容进行挖掘坑、槽、井、洞。以便直接观察岩土层的天然状态以及各地层的地质结构，并能取出接近实际的原状结构土样。
二、钻探
是指用钻机在地层中钻孔，以鉴别和划分地表下地层，并可以沿孔深取样的一种勘探方法。钻探是工程地质勘察中应用最为广泛的一种勘探手段，它可以获得深层的地质资料。
三、地球物理勘探
简称物探，它是通过研究和观测各种地球物理场的变化来探测地层岩性、地质构造等地质条件的。常用的地

球物探方法有直流电勘探、交流电勘探、重力勘探、磁法勘探、地震勘探、声波勘探、放射性勘探。

⑼ 钻探技术与地质灾害防治及环境保护

如前所述，环境是经济社会可持续发展的载体。地质灾害防治及环境保护在维持人回类可持续发展中答具有举足轻重的作用。我国政府对自然资源的开发利用遵守“在保护中开发，在开发中保护”的总原则。

近年来，钻探技术在地质灾害防治及环境保护方面已作出了巨大贡献。随着人类环境保护意识的进一步增强，该领域的工作量会越来越大。目前，钻探技术在边坡锚固、滑坡治理、软地基处理、地面沉降监测治理等方面已经发挥了不可替代的作用。例如，在2003年7月1日上海轨道交通四号线浦东南路至南浦大桥区间隧道联络通道工程渗水事故抢险过程中，钻探技术就发挥了重要作用。险情发生后，在用物探方法初步确定了险情边界及塌陷区、土体扰动区的范围后，通过在距事故点最近的隧道上方开凿大口径钻孔，向隧道内灌注混凝土封堵隧道，才使事故得以及时处理。减少了事故损失，避免了事故范围的进一步扩大。事故处理完毕后，又用钻探的方法查明事故区内隧道受损破坏情况，为制定后续工程施工方案打下了坚实的基础。钻探技术在放射性核废料、有毒有害化工废弃物填埋处理方面也已显示出其优越性。

⑽ 新技术新方法在地质灾害勘查设计中有哪些应用

各类地质灾害指的复是在自然或者人制为的因素条件下形成的,对于人民的生命财产安全造成了很大的损失,同时,各类地质灾害还会对我们的生存环境造成严重的破坏。最近几年,由于大自然的破坏,以至各类地质灾害屡屡发生,如滑坡、泥石流、崩塌等,到了夏季,暴雨频发,对于滑坡、泥石流等灾害更容易引发,这种灾害会导致水土流失人员伤亡、房屋倒塌、人员伤亡,给人民的生命财产安全造成极大损失。因此,对于滑坡、泥石流等地质灾害的的深入研究就成为了一项刻不容缓的而且具有重大社会意义的工作,这样,会在一定程度上减小这类地质灾害对于人类的损失。作为一项新的科研成果,物探技术成为了现代针对滑坡、泥石流等地质灾害的一项重大发明,作为一项新的现代化的勘探技术,它具备了准确、省时省力、经济、全面性的特点。因此,它在各类地质灾害的勘探与调查中起到了非常重要的作用。本文针对以滑坡为主的地质灾害所形成的原因,来分析物探技术,重点介绍高密度电阻率法和瑞雷波法在各类地质灾害中的实际应用