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文檔簡介

1、公司目前擁有較為齊全的物探設備和手段方法,主要的設備系統有:彈性波勘探與測試系統、彈性(電磁)波CT系統、電法勘探系統、CSAMT電磁勘探系統、探地雷達系統、綜合測井系統、鉆孔數字錄像及電視制作編輯系統等。可以開展涵蓋水電及相似行業領域的多種物探方法及其科研工作,如:工程地球物理勘探設備的研制和開發、工程地球物理模型的建立及正反演研究、物探處理軟件開發及數據處理,平硐或井間地震波和電磁波CT探測、地面或水上多種地震波探測、地面或水上多種電法勘探、CSAMT電磁探測、地質雷達探測、放射性測量與同位素追蹤、綜合測井、鉆孔彩色數字錄像、工程電視制作編輯等;依托這些技術方法和能力可以解決水電、火電、核

2、電、國防、水文、環境、文物、公路鐵路航空交通、城市建設、大型廠礦建設等相似領域的諸如壩址、橋址、廠址、港口、碼頭、線路等工程的多種地球物理問題的勘探或檢測,如:綜合地球物理問題探測,覆蓋層探測, 隱伏構造破碎帶探測,喀斯特(巖溶)探測,巖體風化帶與卸荷帶范圍探測,軟弱夾層探測,滑坡體探測,堤壩隱患探測,隧道施工超前預報,地下水探測,環境放射性檢測,建基巖體質量檢測,灌漿效果檢測(包括為優化灌漿設計、指導灌漿施工提供依據,檢測灌漿效果),混凝土質量檢測(包括大體積混凝土、結構混凝土、碾壓混凝土質量檢測),洞室混凝土襯砌質量檢測,洞室松弛圈檢測,錨桿錨固質量檢測,防滲墻質量檢測,堆石(土)體密度和

3、地基承載力檢測,鋼襯和混凝土接觸狀況檢測,堆石壩面板質量檢測,水文地質參數測試,巖土物理和力學參數測試,工程建設全過程、地質場景電視錄像編輯制作等。已故著名地球物理學家趙九章先生是這樣形容地球物理學“上窮碧落下黃泉、兩處茫茫都不見”。地球物理勘探的事業任重而道遠,充滿挑戰,無論過去、現在、還是未來,我們都將會在地球物理勘探領域開拓創新,愿意以我們規范的物探質量,誠信的服務態度,挑戰地球物理探測技術極限,探索地下奧秘!球物理探測方法簡介及應用范圍地球物理學是用物理學的原理和方法,對地球的各種物理場分布及其變化進行觀測,探索地球本體及近地空間的介質結構、物質組成、形成和演化,研究與其相關的各種自然

4、現象及其變化規律。在此基礎上為探測地球內部結構與構造、尋找能源、資源和環境監測提供理論、方法和技術,為災害預報提供重要依據。地球物理學的研究內容總體上可分為應用地球物理和理論地球物理兩大類。應用地球物理(又稱勘探地球物理)主要包括能源勘探、金屬與非金屬勘探、環境與工程探測等。勘探地球物理學利用地球物理學發展起來的方法進行找礦、找油、工程和環境監測以及構造研究等,方法手段包括地震勘探、電法勘探、重力勘探、磁法勘探、地球物理測井和放射性勘探等,通過先進的地球物理測量儀器,測量來自地下的地球物理場信息,對測得的信息進行分析、處理、反演、解釋,進而推測地下的結構構造和礦產分布。勘探地球物理學是石油、金

5、屬與非金屬礦床、地下水資源及大型工程基址等的勘察及探測的主要學科。地球物理探測空間變換示意圖從數學角度講,地球物理勘探的過程可以抽象成從模型空間通過某種映射關系,映射成可以感知的數據空間,再通過逆映射變換到模型空間,其映射關系見右圖。這種映射關系遵循地球物理學的兩大模型原理:濾波器模型原理和場效應模型原理。因此地球物理數據處理:一是基于信號分析理論的信號處理技術,主要目的是去雜、增益、提取有效信號;二是基于物理場效應理論的反演技術。地球物理反演,就是在模型空間尋找一組參數向量,這組向量通過某種映射關系,能再現數據空間的觀測數據,因此在一定的假設條件下,反演問題可以表示為某種誤差泛函的極小化問題

6、 minGcal(M)-Dobs2 也就是地球物理反演是利用模型參數和模型正演來獲取合成數據,再通過合成數據與觀測數據的匹配估算出最佳M參數。由此可見,地球物理反演實質上是正演與反演相互驗證的過程。上式也表明:地球物理反演的核心問題包括參數模型的建立、模型正演及極小問題的求解。從數學的角度看,可能關心的是極小問題解的存在性、唯一性及穩定性;從地球物理學上講,可能關心的是模型正演的物理機制;而從應用來看,可能更關心建立的參數模型是否滿足地質要求。工程地球物理探測屬于應用地球物理的一個分支,相對資源勘探,研究對象主要針對地球淺表介質,利用的是物理場近場,研究介質也更加復雜。方法手段主要包括地震或聲

7、波勘探、電(磁)法勘探及電磁波勘探。從觀測方法看,又分為地面(包括水上)與地下方法,如間、井間,硐、硐間的探測就屬于地下方法。目前工程地球物理探測廣泛使用的主要為以下技術方法。電法勘探 研究地層電學性質及電場、電磁場變化規律,根據研究對象的電性差異,經儀器測量電場分布,進而研究電場的分布規律,以了解地下深處地質體的狀況,從而達到勘探結果。電法勘探的方法電法勘探分為傳導類電法和感應類電磁法,主要有:電測深法、K剖面法、電剖面法、高密度電法、激發極化法、自然電場法、充電法、可控源音頻大地電磁測深法、瞬變電磁法。、電測深法 在同一測點上逐次擴大電極距使探測深度逐漸加深,觀測測點處在垂直方向由淺到深的

8、電阻率變化,并依據目的體與周邊介質電阻率的差異,探測地下介質分布特征的一種電法勘探方法。、剖面法 反射系數剖面法是以電磁場和波動場為理論基礎的一種電法勘探方法,它從現場數據采集到解釋方法理論上突破了常規的視電阻率量板法的思路,建立了一整套的數值解釋處理方法。早期的剖面解釋中只應用了一次微分、二次微分等幾個基本的參數,且大部分只能進行單支曲線的求解。經過多年來的完善,當前應用的剖面法已發展成利用曲線的一次微分、二次微分及相關參數推導出直接與巖體的孔隙率相關的廣義充填系數,以及與軟弱界面相關的廣義界面系數。利用這些參數更能較好地反映巖土體中包含不同電阻率地質體及構造體的相對概念,這對解決巖溶、構造

9、破碎帶、滑坡體物質分區及滑面探測等工程地質問題更為有效。它的優點在于利用了相對精度提高的似真電阻率為基礎的參數來解決地質異常問題,而傳統的電法勘探是直接以視電阻率來解決地質問題的,因此,大大提高了勘探精度。、電剖面法 將某一裝置極距保持不變,沿測線觀測地下一定深度內大地電阻率沿水平方向的變化,依據目的體與周邊介質的電阻率差異,探測地下介質特征的一種電法勘探方法。、高密度電法 電測深與電剖面方法的組合,其觀測點密度高,可同時探測水平和垂直方向上電性變化的一種電法勘探方法。、激發極化法 依據目的體與周邊介質的激發極化效應差異,探測地下介質分布特征的一種電法勘探方法。、自然電場法 通過觀測地下介質的

10、電化學作用、地下水中微粒子的過濾作用、巖體水中鹽的擴散和吸附作用等產生的自然電場規律和特點,了解水文工程地質問題的一種電法勘探方法。、充電法 通過向被探測目的體供電,提高被探測目的體與周邊介質的電位差并形成充電效應,探測目的體分布特征的一種電法勘探方法。、可控源音頻大地電磁測深法(CSAMT) 根據不同頻率電磁波具有不同穿透深度的特點,利用人工可控源產生音頻電磁信號,探測地面電磁場的頻率響應從而獲得不同深度介質電阻率分布信息和目的體分布特征的一種電法勘探方法。、瞬變電磁法(TEM) 利用不接地回線或接地電極向地下發送脈沖電磁波,測量由該脈沖電磁場感應的地下渦流而產生的二次電磁場,探測地下介質特

11、征的一種電法勘探方法。電法勘探各方法的主要應用范圍、電測深法或K剖面法 可用于探測覆蓋層厚度和下伏基巖面起伏形態,進行地層分層和風化分帶,探測地下水位埋深等,也可用于探測構造破碎帶、巖性分界面、喀斯特、洞穴、堤壩隱患等:還可用于測試巖土體電阻率。 、 電剖面法 可用于解決非水平板狀或球狀電性異常體探測問題,也可用于探測構造破碎帶、巖性分界面、喀斯特和洞穴等。 、 高密度電法 可用于探測構造破碎帶、巖性分界面;喀斯特、洞穴、堤防和防滲墻隱患等;也可用于探測覆蓋層厚度,進行地層分層和風化分帶、巖性分層等。、自然電場法 可用于探測地下水流向,進行堤防和防滲墻探測,也可用于探查地下金屬管道、橋梁、輸電

12、線路鐵塔的腐蝕情況等。、充電法 可用于測試地下水流速流向,也可用于探測黏土或水充填的喀斯特洞穴、含水斷層破碎帶等低阻地質體的分布情況。、激發極化法 可用于地下水探測,圈定含水的古河道、古洪積扇、喀斯特、構造破碎帶等,確定含水層的埋深,評價含水層的富水程度。 、可控源音頻大地電磁測深法 可用于探測隱伏斷層破碎帶、覆蓋層厚度、地下古河道、喀斯特、洞穴等,也可用于堤防和防滲墻隱患探測,地下水和地熱資源探測等。 、瞬變電磁法 可用于探測覆蓋層、構造破碎帶、喀斯特、洞穴等;也可進行地層分層、風化分帶,地下水和地熱水資源調查,圈定和監測地下水污染情況,探測堤防和防滲墻隱患等。探地雷達法(GPR) 屬電磁波

13、勘探類,是利用高頻電磁波以寬頻帶短脈沖形式,由地面發射天線定向送入地下,經存在電性差異的地下地層或目標體反射返回地面,被發射天線附近的接收天線接收。電磁波在介質中傳播時,其路徑、電磁場強度與波形將隨所通過的介質的電性及狀態而變化。當發射與接收天線以固定間距沿測線同時移動時,就可以得到反映測線地下介質界面分布情況的地質雷達圖像。完整致密、性質相對均一的介質,反射波較弱;當存在巖溶破碎帶時,這部分區域與周圍介質之間的介電差異增大,反射波增強。探地雷達法主要應用范圍:、雷達剖面法 可用于淺層覆蓋層分層,探測喀斯特、構造破碎帶、滑坡和塌陷等地質災害、堤壩隱患和地下管線等,進行隧道施工掌子面超前預報。也

14、可用于檢測公路施工質量、地下洞室圍巖與混凝土襯砌結合部狀況、混凝土內部缺陷等。、雷達透射法 可用于孔間探測及其他二度體空間探測。、雷達寬角法 可用于估算介質的電磁波傳播速度或確定反射界面的深度。、孔中雷達 可探測鉆孔周邊一定范圍內的地質異常或進行地層分層,孔間雷達也可較精確地探測孔間的地質異常體。地震波勘探 依據的物性基礎是巖體的彈性,通俗的講就是巖體的波阻抗差異。地震波勘探采用人工激發彈性波,沿測線的不同位置用地震勘探儀器檢測大地的振動,檢測的信號以數字形式存儲,以便通過計算機處理來提高信噪比,提取有意義的信息,并以易于地質解釋的形式顯示其結果。地震波在介質中傳播時,其旅行時、路徑、振動強度

15、和波形將隨所通過介質的彈性性質及幾何形態的不同而變化,利用這些變化規律,根據接收到的波的旅行時間和速度資料,可推斷波的傳播路徑和介質的結構,而根據波的振幅、頻率及地層速度等參數,則有可能推斷巖石的性質,從而達到勘探的目的。地震波的傳播路徑所遵循的規律與幾何光學極其相似。波在傳播過程中,當遇到彈性分界面時,將產生反射和折射,接收利用其中不同的波,就構成不同的地震勘探方法;當利用直接穿越地質目標體的地震波時就形成透射波勘探。這些主要是利用地震縱波,地震波在地層傳播過程中,還會產生不同類型的轉換波,如:橫波、瑞雷波,相應的形成地震橫波、瑞雷波勘探。地震波勘探的方法、淺層地震反射波法 利用地震波的反射

16、原理,對淺層具有波阻抗差異的地層或構造進行探測的一種地震勘探方法,簡稱淺層反射波法。地震映像法也屬此類。反射波法是在離震源較近(相當于零偏移距)的若干測點上,測定地震波從震源到不同彈性的地層分界面上反射回到地面的旅行時間,當地層傾角不大時,反射波的全部路徑幾乎是垂直地面的,因此,在測線的不同位置上法線反射時間的變化就反映了地下地層的構造形態。實際的觀測中根據勘探目的和物探條件,為達到相干,增益抑噪,會派生出多種地震反射波勘探方法,但最終的結果都是把共反射點的波形疊加、歸位、偏移到零偏移距上。、淺層地震折射波法 利用地震波的折射原理,對淺層具有波速差異的地層或構造進行探測的一種地震勘探方法。地震

17、折射波勘探的前提條件是下層介質的波速必須大于上層介質的波速,當地震波以臨界角入射到界面時,以下層介質波速沿界面滑行,通過滑行界面附近質點的振動帶動上層介質的振動,將地震波返回地面,這種波稱為首波或折射波。此一通過地面人工激震,地震波從上層介質入射下層介質頂界面滑行上層介質出射至地面,通過儀器采集信號進行分析處理的過程,就是折射地震波勘探。首波到達不同觀測點的時間包含著速度界面的深度和速度的信息,雖然它得不到象反射波法那樣多的資料和那樣高精度的構造圖,但它的界面速度數據卻比反射波法容易給出巖性解釋。、瑞雷波法 利用瑞雷波在層狀介質中的幾何頻散特性進行分層的一種地震勘探方法,按激振方式分為穩態和瞬

18、態。地震勘探主要應用范圍:、淺層折射波法 可探測地層厚度及其分層、基巖面起伏形態及風化帶厚度、隱伏構造破碎帶、松散層中的地下水位以及滑坡體厚度等,對探測巖體卸荷和洞室圍巖松弛范圍亦很有價值,也可測試巖土體縱波速度,不宜探測高速屏蔽層下部的地層。、淺層反射波法 不受地層速度逆轉限制,可探測高速層下部地層,劃分沉積地層層次和探測有明顯斷距的斷層,可探測地層厚度及其分層、基巖面起伏形態及風化層厚度、隱伏斷層構造等,探測松散層中的地下水位以及滑坡體厚度,也可測試巖土體縱波速度。水上可采取地震映像成像,在淺部松散含水地層探測時,可使用具有較強分層能力的橫波反射法。、瑞雷波法 是一種頗具發展潛力的地震勘探

19、方法,可進行淺部覆蓋層分層,飽和砂土液化判定,地基加固效果評價,在測定巖土體密度,地基承載力等地基力學參數測試方面也作了許多有意義的工作。、垂直反射法 利用彈性波的反射原理,采用極小等偏移距的觀測方式對目的體進行探測,根據反射信息的相位、振幅、頻率等變化特征進行分析和解釋的一種彈性波勘探方法。在工程質量檢測中應用較廣。彈性波測試 利用彈性波運動學和動力學特征對巖土體或混凝土進行波速測試或缺陷探測的方法。彈性波測試實際上就是彈性波勘探法在巖土體或混凝土質量檢測中的運用,分聲波法和地震波法兩種,聲波法包括單孔聲波、穿透聲波、表面聲波、聲波反射、脈沖回波法;地震波法包括地震測井、穿透地震波測試、連續

20、地震波測試等。彈性波測試主要應用范圍:、單孔聲波 可用于測試巖體或混凝土縱波、橫波速度和相關力學參數,探測不良地質結構、巖體風化帶和卸荷帶,測試洞室圍巖松弛圈厚度,檢測建基巖體質量及灌漿效果等。、穿透聲波 可用于測試孔間或其他二度體空間的巖土體或混凝土波速,探測不良地質體、巖體風化和卸荷帶,測試洞室圍巖松弛圈厚度,評價混凝土強度,檢測建基巖體質量及灌漿效果等。、表面聲波 可用于大體積混凝土、基巖露頭、探槽、豎井及洞室的聲波測試,評價混凝土強度和巖體質量。、聲波反射 可用于檢測隧洞混凝土襯砌質量及回填密實度,檢測大體積混凝土及其他彈性體淺部缺陷。、脈沖回波 可用于檢測地下洞室明襯鋼管與混凝土接觸

21、狀況,也可用于檢測混凝土襯砌厚度和內部缺陷。、地震測井 可用于測試地層波速,確定裂隙和破碎帶位置。、地震穿透波速測試 可用于測試巖土體縱波、橫波速度,也可圈定大的構造破碎帶、喀斯特等速度異常帶,檢測建基巖體質量和灌漿效果等。、地震連續波速測試 可用于洞室、基巖露頭、探槽、豎井等巖體縱波、橫波速度測試,也可檢測建基巖體質量,探測風化帶和卸荷帶。層析成像 利用彈性波或電磁波的透射原理,對被測區域進行斷面掃描,重建介質的波速或能量吸收圖像的方法;分地震波CT、聲波CT、電磁波CT。層析成像(CT)就是對物體進行逐層剖析成像,若一張物體的切片圖像是兩個空間變量(x,y)的函數,稱之為圖像函數,記作f(

22、x,y),用不同方向的入射波“照射”物體,測到的波場信息至少是入射波方向和觀測點位置兩個變量的函數稱之為投影函數,記作u(,)。1971年,奧地利數學家JRadon證明:已知所有入射角的投影函數u(,),可以恢復唯一的圖像函數(x,y)。這個定理就是層析成像的理論基礎Radon變換。層析成像(CT)主要應用范圍:、聲波CT 適用于巖體和混凝土體的聲波速度或衰減系數成像,主要用于不良地質體探測,灌漿效果檢測,建基巖體質量檢測,混凝土粱柱及壩體質量檢測等。、地震波CT 適用于巖土體地震波速度成像,可進行巖體質量分級,圈定構造破碎帶、裂隙密集帶、喀斯特及洞穴等速度異常地質體。、電磁波CT 適用于巖土

23、體電磁波吸收系數成像,可探測喀斯特等具有一定電性差異的地質體,圈定構造破碎帶和風化帶等。水聲勘探 利用聲波反射原理專門探測水底地形地貌和進行水下地層分層的一種勘探方法。發射探頭向水底發射聲波脈沖,接收探頭接收來自水底和地層分界面的反射波,當測船航行時可獲得連續的地層剖面記錄,根據該記錄可探測水底地形并進行水底地層分層。可探測水庫、河道、湖泊和淺海深水區的水下地形,探測壩址、橋基、港口工程水下地層剖面。綜合測井 采用兩種或兩種以上的地球物理測井技術,以測量鉆孔中介質的物理特性的綜合探測方法。主要方法有電測井、聲波測井、地震測井、放射性測井、電磁波或雷達測井、井中流體測量、磁化率測井、孔壁超聲成像

24、、鉆孔電視觀察、溫度測井、井徑測量、井斜測量等。綜合測井的方法、電測井 利用地層與目的層之間的電性差異,電化學的滲透過慮和擴散吸收特性進行地質單元劃分。、聲波測井 利用地層的聲速、聲幅不同進行聲波縱波速度或橫波速度測試和地質單元劃分。、地震波測井 利用地層的地震波速、波幅不同進行地震波縱波速度或橫測試波速度和地質單元劃分。、放射性自然測井 利用巖層放射射線的強度不同進行地質單元劃分,測井是利用巖層對人工射線的散射作用進行地質單元劃分。、電磁波或雷達測井 利用巖層與目的層之間對電磁波吸收的不同進行地質單元劃分。、井中流體測量 利用鉆孔流量計或人工投放溶質(鹽或放射性同位素),測試鉆孔中的流體運動

25、速度(井軸方向或水平方向)來尋找含水層,確定鉆孔中含水層之間的水力聯系,測量含水層滲流速度。、磁化率測井 來測量鉆孔剖面視磁化率,經校正及轉換后可得到鉆孔剖面巖、礦石的磁化率。、超聲成像 利用井壁地層或目的層反射特性的差異,獲得鉆孔孔壁的展視圖片;地層對超聲波的反射特性是由波阻抗決定的,在圖片上可得到孔壁不同介質的波阻抗反映。、鉆孔電視觀察 是用錄像的方法來觀察孔壁巖體情況。綜合測井主要應用范圍:、電測井 主要用于劃分地層,區分巖性,確定軟弱夾層、裂隙和破碎帶位置及厚度,確定含水層的位置、厚度,劃分咸淡水分界面,也可用于測試巖層電阻率。、聲波測井 主要用于劃分地層,區分巖性,確定裂隙和破碎帶位置及厚度,也可利用測試的聲

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