第一節(jié) 地質條件探查
在工程建設的勘察階段，工程物探配合地質、鉆探和各種原位測試技術，為查明場地的工程地質、水文地質條件和巖土的工程性狀提供資料。工程物探具有成本低、效率高，且能取得連續(xù)的地下剖面資料等優(yōu)點。在上海地區(qū)的許多重點建設項目中，應用這種方法解決了許多地質問題。來源：考試大
一、供水水文地質勘察中的應用
60年代，中央各部、委設在上海的勘察設計單位，開始利用物探方法，為華東地區(qū)建設基地尋找地下水源和確定鑿井井位。在供水水文地質勘察中，物探主要用于探查含水層的分布、厚度和埋深，尋找含水斷層破碎帶，確定咸、淡水分界面，測定地下水流速、流向等。其時，采用的方法主要是電測深、聯(lián)合剖面等電阻率法，測地下水流速流向，采用充電法、自然電場法。1961年10月，上?？辈煸涸诮K徐州市下河頭工區(qū)，采用電測剖面法在石灰?guī)r地區(qū)圈出了裂隙、巖溶發(fā)育的富水有利地點。1965年6月，在浙江黃巖罐頭食品廠的供水勘察中，運用電測深法，解決了九峰地區(qū)咸、淡水分界線和含水層的埋深，及時提供了打井位置。1973年4月，在安徽合肥市李城地區(qū)供水水源地勘察中，利用電測深法，查明基巖起伏和第四紀含水層的分布、厚度和埋深。1974年10月，在山東濟南市西郊水源地供水勘察中，采用磁法、電測深法和聯(lián)合剖面法，查明灰?guī)r與火成巖的接觸帶和斷裂帶的分布，為進一步詳勘指明了方向。1983年2月，中船勘察院在秦山核電廠供水水文地質勘察中，用電測深法找水，提供了打井的有利地段和井位，經(jīng)鑿井檢驗，所提供的兩個井位，出水量分別為1019立方米/日和887立方米/日，滿足了廠區(qū)生產和生活用水的需要。
在供水水文地質勘察中，物探所采用的主要方法是電阻率法。60年代初期，采用蘇聯(lián)3π1型電位計作為測試儀器。60年代后期，上海地質儀器廠研制成功DDC-2型電子自動補償儀，性能達到當時國際先進水平。70年代，又以半導體器件的晶體管自動補償儀取代了電子管自動補償儀。70年代中期，陜西省地礦局物探隊提出一種新的物探找水方法——激發(fā)極化衰變場法。這種方法不僅可利用地層的電阻率差異來劃分含水層，而且利用含水帶（層）在1次場激發(fā)下的2次場衰變特性的差異，為區(qū)分地層的有水與無水、富水與貧水提供更為直接的資料。上?？辈煸涸?976年起，先后在安徽寧國電廠、山東萊蕪羊里水源地、安徽蚌埠麻紡廠水源地和浙江長興水源地等地，開展了激發(fā)極化衰變場法找水試驗工作。來源：考試大
二、工程地質勘察中的應用來源：考試大
上海的一些重點工程在可行性勘察和初步勘察中，要求物探查明地下基巖的起伏和埋深，以及斷層破碎帶的分布和性質，為擬建場地的穩(wěn)定性和建廠適宜性評價提供資料。1965～1966年，華東電力院利用電法勘探，在貴州572電廠查明基巖地形和斷層分布，為確定地下廠房位置提供資料。在秦山核電廠一期工程的可行性勘察階段，上?？辈煸河?981年5～10月，在4個擬選場地的7平方公里范圍內，用電阻率測深法探查基巖埋藏深度，用聯(lián)合剖面法和磁法追索斷層，推斷斷層的傾向，為廠址適宜性評價提供了依據(jù)。1982～1984年5月，中船勘察院又在擬建場地的初勘和詳勘中，用電阻率測深法探查基巖起伏，探明了雙龍崗主體工程70米深度內的基巖埋深，繪制出1∶500基巖等高線圖。用聯(lián)合剖面法和α徑跡法追索斷層，推斷了F2、F3、F4斷層，又發(fā)現(xiàn)了F102、F103、F105、F106等斷層分別通過測區(qū)的工程主體部位。根據(jù)磁異場大致勾出了1∶200測區(qū)內火成巖性分界，進而配合了地質填圖。
80年代，淺層地震勘察勘探技術得到迅速發(fā)展，引進了多種國外先進的信號增強型工程地震儀。1985年，上海地礦局物探隊與地礦部、鐵道部、中科院有關單位和同濟大學海洋地質研究所等單位密切合作，結合上海地鐵工程地質勘察需要，對城市淺層地震、特別是淺層橫波反射法地震勘查技術進行了試驗研究。試驗結果表明，在城市地表存在高速屏蔽層及強干擾條件下，采用SH波淺層反射和CMP迭加觀察方式能獲得淺層、極淺層地質分層詳細資料，從而為在城市工程勘察中，運用物探方法開辟一條新的道路。1988～1989年5月，上海市地礦局物探隊受上海地鐵公司委托，承擔了上海地鐵一號線圓形隧道線路區(qū)間災害地質調查中的淺層地震勘查工作，其任務是：對5～50米深度范圍內的軟土地層進行詳細劃分，并在此基礎上，結合線路區(qū)間已有的常規(guī)工程地質詳勘資料，查明含水砂土、亞砂土的分布范圍、持力層和埋設層的突變地段，以及妨礙隧道掘進的地下異物分布區(qū)，以便為進一步開展涌水、流砂、砂土液化、差異沉降、邊坡穩(wěn)定、地下異物詳勘提供依據(jù)。橫波反射法淺層地震勘探技術取得了良好的效果，通過連續(xù)的地震相調查和少量鉆孔地質資料對比，全面查明了被查區(qū)內5～50米深度范圍內，各工程地質層的連續(xù)分布特征，地震勘查資料連續(xù)性好，形象逼真，發(fā)揮了常規(guī)工程地質勘探手段難以達到的獨特作用，發(fā)現(xiàn)了有礙地鐵施工的砂土或亞砂土的分布和持力層的突變地段。
90年代初，國內引進的地質雷達技術在上海市合流污水治理工程5.3標沙涇港橋涵施工段滑坡調查工作中得到應用。該工程1991年5月17日投入箱涵施工基坑開挖，3天后，當開挖至-5.8米設計標高時，西南側邊坡出現(xiàn)嚴重失穩(wěn)，支護鋼板排樁向坑內大角度傾斜，坑內淤泥質粘土土體不斷上涌，導致基坑西南側的16號居民住宅樓東北角嚴重下沉，樓房整體折斷，并向東北方向傾斜，已施工完成的3號、4號墩臺大幅度向東北角推移，出現(xiàn)了嚴重的滑坡現(xiàn)象。為了查明原因和提出合理施工方案，上海市地礦局承擔了滑坡調查，其中物探工作自1991年8月開始至12月完成，任務是配合工程地質詳勘，通過對穩(wěn)定區(qū)和非穩(wěn)定地層縱橫波速及動力參數(shù)測試對比，以及滑動面地質雷達勘探，分析確定滑坡體的空間范圍及引起失穩(wěn)的地質原因。
三、水域工程地質調查中的應用
1984年起，為了保證長江河口地區(qū)航道的疏通，對該水域進行專題工程地質調查，任務是查明泥沙沉積現(xiàn)狀，并對水下地質災害及其發(fā)展趨勢作出定性評價。江蘇省地礦局物探隊在徐六涇——吳淞口一帶水域開展系統(tǒng)的淺地層剖面測量，工作比例尺為1∶100000～〗1∶50000，用無線電定位法進行精確定位，當年完成1375.8公里測線。1985～1987年又進行重復觀測，并根據(jù)工作需要先后把測區(qū)東端延長到高橋，西端延伸到滸浦，控制水域面積約600平方公里，4年共完成測線總長度5304.2公里。
1985年10月，地礦部第一海洋地質調查大隊和海洋地質綜合研究大隊，對延安東路越江隧道進行水上地球物理調查。調查手段采用測深、旁測聲納掃描、淺地層剖面和磁法，并用微波測距儀進行導航定位。調查結果發(fā)現(xiàn)江底地形東陡西緩，中心線在浦東一側，水深12.7米。從旁測聲納資料分析，發(fā)現(xiàn)江底有5個聲納異常，推測為江底沉船、江底電纜和建筑構件。從淺地層剖面資料分析，江底下10～15米巖性較均一，未發(fā)現(xiàn)滑坡與斷裂現(xiàn)象，對照鉆孔資料，江底38米以上為灰色淤泥質粘土及亞粘土，38米以下為灰綠色亞粘土層及粉砂層。通過磁法調查，發(fā)現(xiàn)9個磁異常點，其頂部與江面水面垂直距離為6～13.6米，后經(jīng)潛水員水下探摸驗證，確為沉船和建筑構件及江底電纜等。
1986年，上海市地礦局物探隊進一步在長江口水域開展淺地層剖面測量工作，工作范圍從吳淞口——園沙河口。比例尺為1∶50000，完成測線1448.6公里，控制水域450平方公里。1987年，編寫了《長江河口南支（吳淞口——園沙河口）淺地層剖面測量報告》，首次描述了長江河口水下地質災害。1988年，又向東海延伸，開展了橫沙——雞骨礁水域的淺層地層剖面測量工作，比例尺1∶100000～1∶200000，共完成測線2085.7公里，控制水域3300～3400平方公里。1989年，編寫出《長江口外（橫沙——雞骨礁）水域淺地層剖面測量報告》，第一次取得了該水域的淺地層剖面測量資料。
在延安東路隧道推進過程中，為了掌握江底微地形的變化，指導盾構推進，確保越江隧道江中段的施工安全，進行了盾構挖掘跟蹤監(jiān)測。每天在黃浦江80米×80米的水域上，進行精密水深測量，測量精度±0.1米。通過測量發(fā)現(xiàn)盾構推進的前方江底微地形一般拱起，影響范圍10～28米，拱起量為0.7米，最小為0.32米。盾構后方則出現(xiàn)微地形沉降，以盾構后10米為例，一般沉降量為0.05～0.2米。上述結論與江底盾構開挖的土量吻合。通過跟蹤監(jiān)測，得出地形變化量來指導盾構挖掘速度，指導出土方量，為江中段盾構施工的安全提供了保證。
四、放射性檢測中的應用
近年來，物探還應用于一些產品的放射性檢測。1991年，伽瑪射線探測技術研究所對上海天廚味精廠內的天廚礦泉水進行了檢測，檢測結果礦泉水的質量符合GB6566-86的標準，保證了人體的健康。1993年2月，上海市地球物理學會和上海伽瑪射線探測技術研究所，對上海地鐵徐家匯站臺花崗巖貼面部位進行現(xiàn)場放射性檢測，采用SY-500型便攜式微機多用伽瑪能譜儀，測定天然放射性核素（238U、226Ra、232Th、40K）、鈉鐳平衡系數(shù)（Kp）和伽瑪照射量率（X）。測定結果認為這些建材符合使用標準，可以供住房和公共生活用房使用。
在工程建設的勘察階段，工程物探配合地質、鉆探和各種原位測試技術，為查明場地的工程地質、水文地質條件和巖土的工程性狀提供資料。工程物探具有成本低、效率高，且能取得連續(xù)的地下剖面資料等優(yōu)點。在上海地區(qū)的許多重點建設項目中，應用這種方法解決了許多地質問題。來源：考試大
一、供水水文地質勘察中的應用
60年代，中央各部、委設在上海的勘察設計單位，開始利用物探方法，為華東地區(qū)建設基地尋找地下水源和確定鑿井井位。在供水水文地質勘察中，物探主要用于探查含水層的分布、厚度和埋深，尋找含水斷層破碎帶，確定咸、淡水分界面，測定地下水流速、流向等。其時，采用的方法主要是電測深、聯(lián)合剖面等電阻率法，測地下水流速流向，采用充電法、自然電場法。1961年10月，上?？辈煸涸诮K徐州市下河頭工區(qū)，采用電測剖面法在石灰?guī)r地區(qū)圈出了裂隙、巖溶發(fā)育的富水有利地點。1965年6月，在浙江黃巖罐頭食品廠的供水勘察中，運用電測深法，解決了九峰地區(qū)咸、淡水分界線和含水層的埋深，及時提供了打井位置。1973年4月，在安徽合肥市李城地區(qū)供水水源地勘察中，利用電測深法，查明基巖起伏和第四紀含水層的分布、厚度和埋深。1974年10月，在山東濟南市西郊水源地供水勘察中，采用磁法、電測深法和聯(lián)合剖面法，查明灰?guī)r與火成巖的接觸帶和斷裂帶的分布，為進一步詳勘指明了方向。1983年2月，中船勘察院在秦山核電廠供水水文地質勘察中，用電測深法找水，提供了打井的有利地段和井位，經(jīng)鑿井檢驗，所提供的兩個井位，出水量分別為1019立方米/日和887立方米/日，滿足了廠區(qū)生產和生活用水的需要。
在供水水文地質勘察中，物探所采用的主要方法是電阻率法。60年代初期，采用蘇聯(lián)3π1型電位計作為測試儀器。60年代后期，上海地質儀器廠研制成功DDC-2型電子自動補償儀，性能達到當時國際先進水平。70年代，又以半導體器件的晶體管自動補償儀取代了電子管自動補償儀。70年代中期，陜西省地礦局物探隊提出一種新的物探找水方法——激發(fā)極化衰變場法。這種方法不僅可利用地層的電阻率差異來劃分含水層，而且利用含水帶（層）在1次場激發(fā)下的2次場衰變特性的差異，為區(qū)分地層的有水與無水、富水與貧水提供更為直接的資料。上?？辈煸涸?976年起，先后在安徽寧國電廠、山東萊蕪羊里水源地、安徽蚌埠麻紡廠水源地和浙江長興水源地等地，開展了激發(fā)極化衰變場法找水試驗工作。來源：考試大
二、工程地質勘察中的應用來源：考試大
上海的一些重點工程在可行性勘察和初步勘察中，要求物探查明地下基巖的起伏和埋深，以及斷層破碎帶的分布和性質，為擬建場地的穩(wěn)定性和建廠適宜性評價提供資料。1965～1966年，華東電力院利用電法勘探，在貴州572電廠查明基巖地形和斷層分布，為確定地下廠房位置提供資料。在秦山核電廠一期工程的可行性勘察階段，上?？辈煸河?981年5～10月，在4個擬選場地的7平方公里范圍內，用電阻率測深法探查基巖埋藏深度，用聯(lián)合剖面法和磁法追索斷層，推斷斷層的傾向，為廠址適宜性評價提供了依據(jù)。1982～1984年5月，中船勘察院又在擬建場地的初勘和詳勘中，用電阻率測深法探查基巖起伏，探明了雙龍崗主體工程70米深度內的基巖埋深，繪制出1∶500基巖等高線圖。用聯(lián)合剖面法和α徑跡法追索斷層，推斷了F2、F3、F4斷層，又發(fā)現(xiàn)了F102、F103、F105、F106等斷層分別通過測區(qū)的工程主體部位。根據(jù)磁異場大致勾出了1∶200測區(qū)內火成巖性分界，進而配合了地質填圖。
80年代，淺層地震勘察勘探技術得到迅速發(fā)展，引進了多種國外先進的信號增強型工程地震儀。1985年，上海地礦局物探隊與地礦部、鐵道部、中科院有關單位和同濟大學海洋地質研究所等單位密切合作，結合上海地鐵工程地質勘察需要，對城市淺層地震、特別是淺層橫波反射法地震勘查技術進行了試驗研究。試驗結果表明，在城市地表存在高速屏蔽層及強干擾條件下，采用SH波淺層反射和CMP迭加觀察方式能獲得淺層、極淺層地質分層詳細資料，從而為在城市工程勘察中，運用物探方法開辟一條新的道路。1988～1989年5月，上海市地礦局物探隊受上海地鐵公司委托，承擔了上海地鐵一號線圓形隧道線路區(qū)間災害地質調查中的淺層地震勘查工作，其任務是：對5～50米深度范圍內的軟土地層進行詳細劃分，并在此基礎上，結合線路區(qū)間已有的常規(guī)工程地質詳勘資料，查明含水砂土、亞砂土的分布范圍、持力層和埋設層的突變地段，以及妨礙隧道掘進的地下異物分布區(qū)，以便為進一步開展涌水、流砂、砂土液化、差異沉降、邊坡穩(wěn)定、地下異物詳勘提供依據(jù)。橫波反射法淺層地震勘探技術取得了良好的效果，通過連續(xù)的地震相調查和少量鉆孔地質資料對比，全面查明了被查區(qū)內5～50米深度范圍內，各工程地質層的連續(xù)分布特征，地震勘查資料連續(xù)性好，形象逼真，發(fā)揮了常規(guī)工程地質勘探手段難以達到的獨特作用，發(fā)現(xiàn)了有礙地鐵施工的砂土或亞砂土的分布和持力層的突變地段。
90年代初，國內引進的地質雷達技術在上海市合流污水治理工程5.3標沙涇港橋涵施工段滑坡調查工作中得到應用。該工程1991年5月17日投入箱涵施工基坑開挖，3天后，當開挖至-5.8米設計標高時，西南側邊坡出現(xiàn)嚴重失穩(wěn)，支護鋼板排樁向坑內大角度傾斜，坑內淤泥質粘土土體不斷上涌，導致基坑西南側的16號居民住宅樓東北角嚴重下沉，樓房整體折斷，并向東北方向傾斜，已施工完成的3號、4號墩臺大幅度向東北角推移，出現(xiàn)了嚴重的滑坡現(xiàn)象。為了查明原因和提出合理施工方案，上海市地礦局承擔了滑坡調查，其中物探工作自1991年8月開始至12月完成，任務是配合工程地質詳勘，通過對穩(wěn)定區(qū)和非穩(wěn)定地層縱橫波速及動力參數(shù)測試對比，以及滑動面地質雷達勘探，分析確定滑坡體的空間范圍及引起失穩(wěn)的地質原因。
三、水域工程地質調查中的應用
1984年起，為了保證長江河口地區(qū)航道的疏通，對該水域進行專題工程地質調查，任務是查明泥沙沉積現(xiàn)狀，并對水下地質災害及其發(fā)展趨勢作出定性評價。江蘇省地礦局物探隊在徐六涇——吳淞口一帶水域開展系統(tǒng)的淺地層剖面測量，工作比例尺為1∶100000～〗1∶50000，用無線電定位法進行精確定位，當年完成1375.8公里測線。1985～1987年又進行重復觀測，并根據(jù)工作需要先后把測區(qū)東端延長到高橋，西端延伸到滸浦，控制水域面積約600平方公里，4年共完成測線總長度5304.2公里。
1985年10月，地礦部第一海洋地質調查大隊和海洋地質綜合研究大隊，對延安東路越江隧道進行水上地球物理調查。調查手段采用測深、旁測聲納掃描、淺地層剖面和磁法，并用微波測距儀進行導航定位。調查結果發(fā)現(xiàn)江底地形東陡西緩，中心線在浦東一側，水深12.7米。從旁測聲納資料分析，發(fā)現(xiàn)江底有5個聲納異常，推測為江底沉船、江底電纜和建筑構件。從淺地層剖面資料分析，江底下10～15米巖性較均一，未發(fā)現(xiàn)滑坡與斷裂現(xiàn)象，對照鉆孔資料，江底38米以上為灰色淤泥質粘土及亞粘土，38米以下為灰綠色亞粘土層及粉砂層。通過磁法調查，發(fā)現(xiàn)9個磁異常點，其頂部與江面水面垂直距離為6～13.6米，后經(jīng)潛水員水下探摸驗證，確為沉船和建筑構件及江底電纜等。
1986年，上海市地礦局物探隊進一步在長江口水域開展淺地層剖面測量工作，工作范圍從吳淞口——園沙河口。比例尺為1∶50000，完成測線1448.6公里，控制水域450平方公里。1987年，編寫了《長江河口南支（吳淞口——園沙河口）淺地層剖面測量報告》，首次描述了長江河口水下地質災害。1988年，又向東海延伸，開展了橫沙——雞骨礁水域的淺層地層剖面測量工作，比例尺1∶100000～1∶200000，共完成測線2085.7公里，控制水域3300～3400平方公里。1989年，編寫出《長江口外（橫沙——雞骨礁）水域淺地層剖面測量報告》，第一次取得了該水域的淺地層剖面測量資料。
在延安東路隧道推進過程中，為了掌握江底微地形的變化，指導盾構推進，確保越江隧道江中段的施工安全，進行了盾構挖掘跟蹤監(jiān)測。每天在黃浦江80米×80米的水域上，進行精密水深測量，測量精度±0.1米。通過測量發(fā)現(xiàn)盾構推進的前方江底微地形一般拱起，影響范圍10～28米，拱起量為0.7米，最小為0.32米。盾構后方則出現(xiàn)微地形沉降，以盾構后10米為例，一般沉降量為0.05～0.2米。上述結論與江底盾構開挖的土量吻合。通過跟蹤監(jiān)測，得出地形變化量來指導盾構挖掘速度，指導出土方量，為江中段盾構施工的安全提供了保證。
四、放射性檢測中的應用
近年來，物探還應用于一些產品的放射性檢測。1991年，伽瑪射線探測技術研究所對上海天廚味精廠內的天廚礦泉水進行了檢測，檢測結果礦泉水的質量符合GB6566-86的標準，保證了人體的健康。1993年2月，上海市地球物理學會和上海伽瑪射線探測技術研究所，對上海地鐵徐家匯站臺花崗巖貼面部位進行現(xiàn)場放射性檢測，采用SY-500型便攜式微機多用伽瑪能譜儀，測定天然放射性核素（238U、226Ra、232Th、40K）、鈉鐳平衡系數(shù)（Kp）和伽瑪照射量率（X）。測定結果認為這些建材符合使用標準，可以供住房和公共生活用房使用。