杭州市六和塔塔基工程地球物理調(diào)查

杭州六合塔是全國(guó)名塔之一，屬國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)的古跡。為了維護(hù)此古塔的安全和提，受杭州市園林局委托，對(duì)塔基工程狀況作調(diào)查，主要解決問(wèn)題有三：下基礎(chǔ)性能；②了解塔基基巖形態(tài)；③對(duì)塔基基礎(chǔ)穩(wěn)定性作評(píng)價(jià)。對(duì)此震儀和增強(qiáng)淺層地震儀對(duì)塔基及其周圍進(jìn)行工程地質(zhì)調(diào)查。調(diào)查結(jié)果表塔基沒(méi)有基座，它是直接建筑在硬而密實(shí)的碎石、卵石層之上，基礎(chǔ)未殊處理；②基礎(chǔ)的土層，經(jīng)測(cè)定其承載力為6－80T/m2，而計(jì)算出六合50T/m2。因此，現(xiàn)有地基的承載力較好，這便是六合塔建塔以來(lái)千年屹六合塔下的基巖形態(tài)是緩波狀，南深北淺傾向約5°，深度由4m變化到調(diào)查，無(wú)斷層通過(guò)，穩(wěn)定性尚好。 此項(xiàng)調(diào)查成果，為物探技術(shù)應(yīng)程地質(zhì)研究提供了先例。

中文名

工程地球物理

外文名

engineering geophysics

所屬學(xué)科

物理學(xué)

應(yīng)用學(xué)科

地球物理

應(yīng)用領(lǐng)域

工程地球物理

將地球物力方法用于獲得民用工程的資料。海洋測(cè)探、地震反射和折射、側(cè)向掃描聲納、重力、磁法、電法及取樣法都可以使用。常用淺層折射來(lái)求基巖深度。在水區(qū)可用大功率回聲探測(cè)儀、電火花、空氣槍及別的高頻地震反射(高至5kHz)法來(lái)取得淺層界面反射，由此可列斷基巖及充填液體的性質(zhì)。這些方法也可用來(lái)確定海底或探埋海底的大型管線位置，只要探清它們所產(chǎn)生的主繞射。

engineering geophysical exploration

應(yīng)用地球物理學(xué)的原理進(jìn)行工程地質(zhì)、水文地質(zhì)調(diào)查的勘探和測(cè)試方法。它是地球物理勘探的一個(gè)分支，簡(jiǎn)稱工程物探。由于各種巖石或地質(zhì)體在密度、磁性、導(dǎo)電性、彈性、放射性等物理性質(zhì)上存在著差異，人們用不同方法和不同儀器，測(cè)量其天然或人工的地球物理場(chǎng)，并分析研究由于這些物理性質(zhì)差異而引起物理場(chǎng)的變異，再經(jīng)推斷解釋，以了解地下地質(zhì)情況；或利用儀器直接測(cè)定巖體的物理特性，提供工程設(shè)計(jì)需要的參數(shù)。水利工程地質(zhì)勘察中廣泛而正確地運(yùn)用工程物探，可加快勘測(cè)速度，降低成本，還可得到巖體原位的物性參數(shù)，對(duì)工程地質(zhì)條件的定量評(píng)價(jià)起到促進(jìn)作用。中國(guó)水利工程地質(zhì)勘察中應(yīng)用工程物探始于20世紀(jì)50年代初。常用的方法主要有地震勘探、電法勘探、彈性波測(cè)試和測(cè)井，此外還有放射性勘探、微重力勘探、磁法勘探等。

地震勘探 　由人工激發(fā)的地震波，在往地下傳播時(shí)碰到密度、彈性不同的兩種介質(zhì)的分界面就要發(fā)生波的反射、透射和折射。其中反射波直接返回地面，透射波即透過(guò)界面進(jìn)入下部地層。唯有入射角θ1（射向界面時(shí)與界面法線的夾角）等于臨界角i（其值由上、下地層的地震波傳播速度υ1與υ2之比決定）的那部分地震波，在抵達(dá)分界面后將沿入射角平面產(chǎn)生折射，以界面速度（即下部地層的波速υ2）在界面上向前滑行，并在所到之處隨即形成一種新波，此新波以與界面法線呈臨界角i射向地面，稱其為折射波。反射波和折射波返回地面被預(yù)置的檢波器接收，并由地震勘探儀記錄從震源出發(fā)到達(dá)檢波點(diǎn)的傳播時(shí)間和振動(dòng)特性。震源周圍有接收不到折射波的區(qū)域稱為盲區(qū)，傳播時(shí)間是由這些波的行程和沿途介質(zhì)的地震波速度決定的。在震源與檢波點(diǎn)間的距離選定后，波的行程就取決于界面深度，故可借此進(jìn)行地質(zhì)勘探。利用反射波的稱為反射波法，利用折射波的稱為折射波法。

由于工程勘察的勘探深度較淺，折射波法比反射波法干擾少，容易識(shí)別，且能測(cè)定界面速度，從而了解下層的巖性和探查斷層等，因此應(yīng)用比較普遍。但折射波法要求震源強(qiáng)度大，又有盲區(qū)和下層波速必須高于上層的限制。為了避免這些缺點(diǎn)，近年來(lái)工程勘察部門對(duì)淺層反射波法也在加強(qiáng)研究和實(shí)驗(yàn)。地震勘探在水利工程勘察中主要用來(lái)測(cè)定地質(zhì)界面的深度和形態(tài)，如覆蓋層、風(fēng)化層、滑坡體的厚度和地下水位，以及探查斷層、破碎帶等（見(jiàn)彩圖）。反射波法還可探查巖溶洞穴。

Image:SL008036.jpg

電法勘探 　方法種類繁多，水利工程勘察中常用的有下列各種。

①電阻率法是利用地質(zhì)體導(dǎo)電性的差異，建立人工電場(chǎng)并進(jìn)行觀測(cè)，求得某個(gè)測(cè)點(diǎn)下面不同深度或剖面上不同測(cè)點(diǎn)的視電阻率后，再進(jìn)行推斷和地質(zhì)解釋。前者稱為電測(cè)深法，后者稱為電剖面法。電測(cè)深法用以探測(cè)比較平緩的巖層和成層地質(zhì)體的垂向分布，如測(cè)定覆蓋層、風(fēng)化層厚度等。電剖面法則可探查水平向地質(zhì)情況的變化，如尋找斷層破碎帶、進(jìn)行地質(zhì)填圖等。

②充電法是對(duì)良導(dǎo)電體充電，在地面觀測(cè)電場(chǎng)的形態(tài)，用來(lái)測(cè)定地下水的流向流速及追索巖溶暗河等。

③自然電場(chǎng)法是測(cè)量地層過(guò)濾吸附作用造成的滲透電場(chǎng)，用來(lái)進(jìn)行地下水流向測(cè)定等水文地質(zhì)調(diào)查工作，還可用于探查水庫(kù)的滲漏地段和巖溶。

④激發(fā)極化法是利用離子導(dǎo)體的激發(fā)極化效應(yīng)，測(cè)定巖體的視極化率等參數(shù)，可進(jìn)行巖溶調(diào)查、尋找斷層破碎帶、測(cè)定含水層位置等有關(guān)地下水資源和水庫(kù)滲漏方面的探查工作。

⑤甚低頻法、無(wú)線電波透視法和地質(zhì)雷達(dá)法是利用地質(zhì)體對(duì)電磁波的傳播、吸收、反射特性，分別用以查找淺部的、兩個(gè)鉆孔（或探洞）之間和地下洞室周圍存在的巖溶、斷層破碎帶等。

彈性波測(cè)試 　在巖體或土層中激發(fā)彈性波（地震波或聲波），用儀器測(cè)定巖土體傳播這些彈性波（包括縱波與橫波） 的速度以及傳播過(guò)程中能量的衰減等特征，從而求得巖土體的動(dòng)態(tài)彈性系數(shù)，評(píng)價(jià)巖土體的力學(xué)特性。此法與地震勘探不同，它多數(shù)是利用直達(dá)波。彈性波測(cè)試可為巖體的工程地質(zhì)分類提供依據(jù)，測(cè)定地下洞室圍巖的松弛范圍，進(jìn)行灌漿效果的檢查，壩基建基面和樁基質(zhì)量的無(wú)損檢測(cè)，還可為工程建筑物的抗震設(shè)計(jì)和砂層液化研究提供參數(shù)。　測(cè)井 　各種地球物理探測(cè)技術(shù)在鉆孔中的應(yīng)用。工程物探采用的測(cè)井方法主要有：①電測(cè)井，包括電阻率與自然電位測(cè)井；②聲測(cè)井，包括聲速和聲幅測(cè)井；③放射性測(cè)井，包括自然伽瑪、伽瑪-伽瑪、中子-伽瑪測(cè)井和放射性同位素示蹤等；④溫度測(cè)井；⑤超聲成象測(cè)井；⑥電磁波測(cè)井。此外，還有利用工業(yè)電視設(shè)備對(duì)孔壁直接觀察的鉆孔電視以及對(duì)鉆孔直徑和井斜的測(cè)量等。測(cè)井方法的綜合運(yùn)用，可以詳細(xì)劃分鉆孔地質(zhì)剖面，探測(cè)軟弱夾層，確定斷層及裂隙、破碎帶的位置與產(chǎn)狀，測(cè)定地層的電阻率、彈性波速度、孔隙度、密度、含泥量、含水量，確定含水層的位置，測(cè)定地下水的礦化度和流速、流向等。

此外，水利工程勘察中應(yīng)用還不很普遍的幾種物探方法有：放射性勘探是在地面測(cè)量放射線強(qiáng)度以探查斷層或進(jìn)行環(huán)境放射性污染的檢測(cè)；微重力勘探是利用微重力儀測(cè)量重力場(chǎng)異常以探測(cè)巖溶洞穴等地質(zhì)現(xiàn)象；磁法勘探是測(cè)量地磁場(chǎng)異常以探查含磁性礦物的地質(zhì)體。

各種物探方法均有各自的特長(zhǎng)，也都有其方法原理所決定的局限性，且在很多情況下單一方法的資料有多解性，為了取得比較理想的勘測(cè)效果，必須針對(duì)具體的工作任務(wù)，因地制宜，選擇幾種有效的方法進(jìn)行綜合物探。

勘探地球物理學(xué)是運(yùn)用地球物理理論和方法研究地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)，進(jìn)行區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，金屬與非金屬礦產(chǎn)、油氣資源勘查，水文地質(zhì)與工程地質(zhì)調(diào)查等方面工作。