解決土木工程勘察中工程地質(zhì)、水文地質(zhì)問(wèn)題的一種物理勘探方法，簡(jiǎn)稱工程物探。
 
  它是以研究地下物理場(chǎng)（如重力場(chǎng)、電場(chǎng)等）為基礎(chǔ)的。不同的地質(zhì)體在物理性質(zhì)上的差異，直接影響地下物理場(chǎng)的分布規(guī)律。通過(guò)觀測(cè)、分析和研究這些物理場(chǎng)，并結(jié)合有關(guān)地質(zhì)資料，可判斷與工程勘察有關(guān)的地質(zhì)構(gòu)造問(wèn)題。
 
  早在17世紀(jì)人們便嘗試用羅盤尋找磁鐵礦，20世紀(jì)初，各種物探方法才廣泛地用于找礦勘探與工程勘察。60年代以來(lái)，由于物理學(xué)、數(shù)學(xué)特別是電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，大大促進(jìn)了各種物探方法以及儀器設(shè)備的發(fā)展與改革。例如，50年代工程物探常用的光點(diǎn)地震儀已被信號(hào)增強(qiáng)型地震儀以及輕便的數(shù)字磁帶地震儀所替代。地球物理場(chǎng)的觀測(cè)空問(wèn)已從地面發(fā)展到地下（如地下物探）、水域（如海洋物探）、低空（如航空物探）以至空間的遙感技術(shù)等。
 
  工程物探具有“透視性”、效率高、成本低以及可以在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行原位巖土物理力學(xué)性質(zhì)測(cè)試等優(yōu)點(diǎn)，在工程勘察中日益得到重視和發(fā)展。但是各種物探方法都具有條件性和局限性，多數(shù)方法還存在多解性，因此正確選擇和運(yùn)用各種物探方法進(jìn)行綜合物探，并與現(xiàn)有的地質(zhì)、鉆探資料作對(duì)比，才能獲得好的地質(zhì)效果。
 
  (1)電法勘探：通過(guò)對(duì)人工或天然電場(chǎng)（或電磁場(chǎng)）的研究獲得巖石不同電學(xué)特性的資料'以判斷有關(guān)水文地質(zhì)及工程地質(zhì)問(wèn)題。目前，最常用的是直流電法勘探，主要研究巖石(2)阻率和電化學(xué)活動(dòng)性，可分為電阻率法、自然電場(chǎng)法和激發(fā)極化法等。
 
  (2)電阻率法：自然界中各種巖石的導(dǎo)電性能不同。一般情況下，巖漿巖、變質(zhì)巖和沉積巖中的致密灰?guī)r的電阻率都很高，超過(guò)10 Ωm，只有當(dāng)它受風(fēng)化、構(gòu)造破碎時(shí)，由于含泥量增多、水分增加時(shí)，其電阻率值才降到10 m級(jí)或更小。含泥質(zhì)沉積物或含高礦化度地下水的砂礫石層，其電阻率較低（5- 10 Ωm級(jí))。電阻率法常用于探測(cè)風(fēng)化殼的厚度，覆蓋層下新鮮基巖面的起伏、盆地結(jié)構(gòu)形態(tài)、儲(chǔ)水構(gòu)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6-1所示，通過(guò)A,B兩個(gè)電極向地下供人電流(IAB)，并通過(guò)M.N兩個(gè)電極測(cè)量供電所形成的電位差。代入p=KU／J式’便可計(jì)算出電阻率p。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(jì)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Ps電極排列方式（裝置）不同，其探測(cè)效果亦不同。例如，固定裝置，沿剖面測(cè)線逐點(diǎn)測(cè)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。若固定測(cè)點(diǎn)，不斷擴(kuò)大供電電極A.B的距離，使電流在地下分布空間不斷擴(kuò)大，相應(yīng)的勘探深度則越來(lái)越深。
 
  其相應(yīng)于不斷增加的電極距(AB12)的視電阻率曲線（電測(cè)深曲線），反映了電阻率隨深度變化的情況，即為電測(cè)深法。用量板或計(jì)算機(jī)程序?qū)η€作解釋，可劃分出不同深度、具有不同電阻率的地層。
 
  (3)自然電場(chǎng)法：當(dāng)地下水在孔隙地層中流動(dòng)時(shí)，毛細(xì)孔壁產(chǎn)生選擇性吸附負(fù)離子的作用，使正離子相對(duì)向水流下游移動(dòng)，形成過(guò)濾電位。因此作面積性的自然電位測(cè)量，可判斷潛水的流向。在水庫(kù)的漏水地段可出現(xiàn)自然電位的負(fù)異常，而在隱伏上升泉處則可獲得自然電位的正異常。
 
  (4)充電法：在井孔的含水層段注入鹽水，并對(duì)其充電形成隨地下水流動(dòng)而運(yùn)移的帶電鹽水體。在地表觀測(cè)到的等電位線形狀與帶電鹽水體的分布形態(tài)有關(guān)。根據(jù)不同時(shí)間觀測(cè)的等電位線可以判斷地下水的流向并估算其實(shí)際流速。充電法還可以用做巖溶區(qū)地下暗河的連通性試驗(yàn)或探查地下埋設(shè)的金屬管道等。
 
  (5)激發(fā)極化法：實(shí)驗(yàn)室研究表明，含水砂層在充電以后，斷電的瞬間可以觀測(cè)到由于充電所激發(fā)的二次電位，該二次電位衰減的速度隨含水量的增加而變緩。在實(shí)踐中利用這種方法圈定地下水富集帶和確定井位已有不少成功的實(shí)例。但它在理論和觀測(cè)技術(shù)方面還有待改進(jìn)。
 
  (6)地震勘探：通過(guò)研究人工激發(fā)的彈性波在地殼內(nèi)的傳播規(guī)律來(lái)勘探地質(zhì)構(gòu)造的方法。由錘擊或爆炸引起的彈性波，從激發(fā)點(diǎn)向外傳播，遇到不同彈性介質(zhì)的分界面，將產(chǎn)生反射和折射，利用檢波器將反射波和折射波到達(dá)地面所引起的微弱振動(dòng)變成電信號(hào)．送入地震儀經(jīng)濾波、放大后記錄在相紙或磁帶中，經(jīng)整理、分析、解釋就能推算出不同地層分界面的埋藏深度、產(chǎn)狀、構(gòu)造等。常用于探測(cè)覆蓋層或風(fēng)化殼的厚度，確定斷層破碎帶，在現(xiàn)場(chǎng)研究巖土的動(dòng)力學(xué)特性等。可分為折射波法和反射波法兩種。
 
  (7)鉆孔地震波測(cè)速法：在鉆孔中利用直達(dá)波測(cè)定地層波速的方法，有單孔法和跨孔法兩種。單孔測(cè)速法是在孔口附近激振，在鉆孔內(nèi)的不同深度上安置探頭測(cè)定直達(dá)波的初至?xí)r間。探頭是由兩個(gè)互為正交的水平檢波器和一個(gè)垂直檢波器組成。利用氣壓附壁裝置，可使探頭緊貼井壁。測(cè)定縱波速度(p)時(shí)，須作垂直激振。測(cè)定橫波速度(s)時(shí)，須作水平激振，通常是在壓有重物的厚木板兩端作水平振擊以激發(fā)橫波。根據(jù)直達(dá)波穿過(guò)某地層所需的時(shí)間及該地層的厚度可算出地層速度。跨孔法是在一個(gè)鉆孑L中激振，在相隔一定距離的另一個(gè)鉆孔中觀測(cè)直達(dá)波的到達(dá)時(shí)間。對(duì)于淺孔，可用木桿插入井底，在地面敲擊木桿的一端進(jìn)行激振。在較深的鉆孔中可用“附壁式井下錘”激發(fā)橫波。已知激振點(diǎn)到檢波器的距離以及直達(dá)波的行進(jìn)時(shí)間便可算出地層波速。
 
  (8)聲波探測(cè)：利用聲波（或超聲波）對(duì)巖體進(jìn)行探測(cè)的方法。由于頻率高、波長(zhǎng)短，其分辨率高。主要用于測(cè)定巖體的物理力學(xué)參數(shù)、確定洞室?guī)r石應(yīng)力松弛范圍、探測(cè)溶穴及檢查水泥灌漿效果等。但是，由于巖石對(duì)高頻波的吸收、衰減和散射比較嚴(yán)重，因而探測(cè)的距離不大。聲波探測(cè)可分為主動(dòng)和被動(dòng)兩種方式。
 
  主動(dòng)方式：由聲源信號(hào)發(fā)生器（發(fā)射機(jī)）向壓電材料制成的換能器發(fā)射一電脈沖激勵(lì)晶片振動(dòng)，產(chǎn)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(zhuǎn)換成電信號(hào)送至接收機(jī)，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?xí)r間，再根據(jù)已知的探測(cè)距離，計(jì)算出聲波速度。
 
  被動(dòng)方式：觀測(cè)巖體由于受力變形過(guò)程中所釋放出來(lái)的應(yīng)變能引起的聲波?？捎靡粤私鈳r體內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)等。
 
  (9)地球物理測(cè)井：地球物理方法在鉆井中的應(yīng)用。工程物探中常用的有視電阻率測(cè)井、自然電位測(cè)井、天然放射性測(cè)井、聲波測(cè)井等，綜合分析幾條測(cè)井曲線可劃分鉆孑L地層巖性剖面。用中子一伽瑪測(cè)井或聲波測(cè)井方法可以測(cè)定地層的孔隙度，自然電位測(cè)井方法還可以在泥漿鉆孔中分層測(cè)定地下水的礦化度，利用井液電阻率測(cè)井或井中流速儀可以研究鉆井中地下水的運(yùn)動(dòng)。井中攝影和井中光學(xué)電視可以獲得鉆井剖面的實(shí)際圖像，而超聲電視測(cè)井則可以在泥漿中獲得清晰的孔壁圖像，可區(qū)分巖性、查明裂隙、溶穴、套管的裂縫等，甚至可以確定巖層的產(chǎn)狀。不同測(cè)井方法的井下探測(cè)器各有其特點(diǎn)，但是所測(cè)量的參數(shù)均將轉(zhuǎn)換成電訊號(hào)，通過(guò)電纜傳輸?shù)降孛鏈y(cè)井儀中并記錄在相紙、紙帶或磁帶上。
 
  (10)井中無(wú)線電波透視法：無(wú)線電波是指頻率在幾十萬(wàn)赫至幾十兆赫電磁波。當(dāng)它在地下介質(zhì)中傳播遇到低阻的地質(zhì)體時(shí)常被強(qiáng)烈吸收而大大衰減。在巖溶地區(qū)，用它探測(cè)溶洞效果甚好。工作時(shí)，將發(fā)射機(jī)和接收機(jī)分別置于相隔一定距離的兩個(gè)鉆孔內(nèi)，若兩孔之間都是均質(zhì)的高阻灰?guī)r，沿井軸各點(diǎn)接收到的無(wú)線電波信號(hào)較強(qiáng),如果在透視剖面上有低阻的充水溶洞等存在，則在低阻體的背面形成一個(gè)無(wú)線電波信號(hào)被強(qiáng)烈衰減的陰影。
 
  運(yùn)用“交會(huì)法”即可圈定被測(cè)異常體的位置和輪廓。
 
  (11)磁法勘探：根據(jù)巖石的磁性差異所形成的局部磁性異常來(lái)判斷地質(zhì)構(gòu)造的方法。
 
  在工程勘察中，主要用于圈定巖漿巖體，特別是磁性較強(qiáng)的基性巖漿巖體，尋找有巖漿巖活動(dòng)的斷裂接觸帶，追索第四紀(jì)沉積物覆蓋下的巖性界線等。大面積航空磁測(cè)資料可提供有關(guān)區(qū)域性的斷裂構(gòu)造、結(jié)晶基底的起伏等，為評(píng)價(jià)區(qū)域穩(wěn)定性及尋找有利的儲(chǔ)水構(gòu)造提供依據(jù)。
 
  (12)重力勘探：根據(jù)巖體密度差異所形成的局部重力異常來(lái)判斷地質(zhì)構(gòu)造的方法。
 
  常用以探測(cè)盆地基底的起伏和斷層構(gòu)造等。采用高精度重力探測(cè)儀有可能探測(cè)一些埋深不大并且具有一定體積的地下空洞。
 
  (13)放射性勘探：不同巖石所含放射性元素的含量不同，因此通過(guò)探測(cè)由放射性元素在蛻變過(guò)程中產(chǎn)生的Y射線強(qiáng)度，可以區(qū)分巖性。近年來(lái)利用天然放射性測(cè)量探測(cè)基巖裂隙地下水（如用測(cè)量7強(qiáng)度、能譜、a徑跡法等找水）獲得成功。此外，放射性同位素常用做研究地下水及其溶質(zhì)運(yùn)動(dòng)的示蹤劑。
 
  (14)遙感技術(shù)：根據(jù)電磁波輻射（發(fā)射、吸收、反射）的理論，應(yīng)用各種光學(xué)、電子學(xué)探測(cè)器對(duì)遠(yuǎn)距離目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)和識(shí)別的綜合技術(shù)。航空攝影地質(zhì)是最早的一種遙感地質(zhì)方法，至今仍然是遙感地質(zhì)中一個(gè)重要的組成部分。20世紀(jì)60年代以來(lái)，在運(yùn)載工具、傳感器及圖像處理、解釋方法上都有了迅速發(fā)展。除可見光波段攝影黑白相片和彩色相片外，還發(fā)展了紅外線、多波段、雷達(dá)、激光等技術(shù)。利用地物反射人工發(fā)射的電磁波進(jìn)行遙感的稱為主動(dòng)遙感；利用地物反射太陽(yáng)輻射的或由地物自身發(fā)射的電磁波進(jìn)行遙感的稱為被動(dòng)遙感。遙感技術(shù)可以提供有關(guān)地貌、巖性、地層、褶皺、斷層、構(gòu)造、巖漿巖以及隱伏構(gòu)造和深部構(gòu)造的資料。紅外遙感技術(shù)在水文地質(zhì)勘察中具有特別重要的意義。遙感技術(shù)不僅能克服地面點(diǎn)、線調(diào)查的局限性及視野的阻隔，使人們能從整體上宏觀地進(jìn)行地質(zhì)研究，而且還能提供各種電磁波的地質(zhì)信息，其中微波能穿透植被和第四紀(jì)地層，提1共一定深度范圍的地質(zhì)信息。此外，還可以對(duì)一個(gè)地區(qū)反復(fù)成像，以取得最新的、精確的地質(zhì)動(dòng)態(tài)資料。