任务描述
（1）了解物探基本概念和物探的本质；
（2）学习物探分类方法和主要用于环境与工程地质的物探方法；
（3）了解物探在环境与工程地质中的应用。
通过观察和研究各种地球物理场的变化来解决地质问题的一种勘查方法称为地球物理探测，简称物探。所谓地球物理场，是指存在于地球内部及其周围的、具有物理作用的物质空间。例如，地球内部及其周围具有重力作用的物质空间，称为重力场；天然或人工建立的具有电（磁）力作用的物质空间，称为电（磁）场；质点振动传播的物质空间，称为弹性波场等。因组成地壳的不同，岩土介质往往在密度、弹性、电性、磁性、放射性及导热性等方面存在差异，这些差异将会引起相应的地球物理场在空间（或时间）上的局部变化，这种变化称为地球物理异常。物探就是通过专门的仪器，观测这些地球物理异常，取得它们的分布及形态等有关地球物理资料，然后结合已知地质资料进行分析研究，推断地下地质构造，或确定岩土介质的性质，从而达到解决地质问题的目的。
环境与工程物探是用于工程地质、水文地质及环境地质有关问题的一套地球物理勘查方法。
物探方法较早用于水文地质勘探，主要任务是寻找地下水。随着人们环境保护意识的加强和环境保护工作的快速发展，环境地球物理的研究和应用正处于一个蓬勃兴起的阶段，地球物理方法在环境保护、环境监测和治理中发挥着重要作用，其应用将越来越广。合理寻找可用于工农业生产和生活需要的地下水，也是环境地球物理探查工作的一项重要任务。
工程物探，也就是在工程中所用的物探方法。由于现代化建设需要对地质情况进行探查，物探比钻探等其他直接的探查手段更具有快速、经济的优点，有些探查需无损探测，这些使物探方法在工程建设中大量应用而逐渐形成了一套地球物理勘查方法。
环境地球物理探查和工程地球物理探查工作在方法应用上有许多共性，也有交叉，故本书将环境与工程物探放在一起讨论。
环境与工程物探就是以岩土、建材等物理介质的性质（密度、电性、磁性、弹性、放射性、热传导性等）之间的差异为基础，通过观测和研究各种天然和人工的地球物理场的空间和时间分布规律，以解决环境和工程问题的一类探测方法。
环境与工程物探方法种类很多，探测工作主要应用弹性波法和电法类方法，核物探和其他方法也有应用。
电法是最丰富多彩的一类方法。直流电法除了传统的电测深、电剖面法外，近年来，高密度电法从理论到应用都有很好的进展。它采用在剖面上布置小间距的多个电极并进行快速采集，通过资料整理，可变换成多种装置形式，并作剖面上不同深度或平面成图，提高了分辨率；某些新的装置形式增大了它的探查能力，如用于探查溶洞洞穴顶底深度的五级纵轴测深法、可探测几十米深度内的厚几十厘米薄层的微分电测深法等。渗透电场法，在探查水库、水坝漏水及地下水流向方面效果良好，但近年来应用较少，有必要重新提及。激发极化法，在探查地下水方面它是具有特效的方法，目前多用时间域法，并利用不同性质含水层在不同大小的激发电流时有不同的激发极化能力的特点，发展出二次时差法。
电磁法除较早使用的甚低频法、音频大地电场法、频率测深法和多频地面电磁法外，瞬变电磁法开始崭露头角。利用钻孔无线电波透视作孔间岩体的视吸收系数剖面进行岩溶探查，是使用较广的有效方法。近年来，探地雷达越来越引起人们的关注，它在浅层探查岩溶方面的前景良好。此外，地下管网探查的许多仪器和方法，也是以电磁法为基础的。激发极化法频率域的方法在探查地下水方面也有好的实例，如双频或多频激发极化法展现了良好的前景。
弹性波法中折射波法和反射波法仍是主要方法，浅层横波反射法等高分辨率方法受到人们重视。为提高分辨率，并能在现场及时提交成果，近年来又出现了陆上极小偏移距高宽频反射连续剖面法（陆地声呐）；在港口码头、桥位、海底和江底堆积层及淤积等的探查方面，浅地层剖面法等电声方法发挥了作用；声波法在岩体探查、岩土物理力学参数测定、混凝土构筑物质量检测等方面得到了广泛应用；面波勘探、钻孔透射CT、跨孔法也是有特效和前景的方法。其中稳态和瞬态法面波勘探，利用瑞雷波的频散以及面波波长与深度相关的特点，在浅层勘探和洞穴探查方面的实践中效果良好，正受到人们的青睐；在桩基检测方面，利用反射波的动力学和运动学特征，形成了各种专用方法；应当指出，利用波的动力学特征，在工程物探中越来越显现出必要性，在判断被测岩层的含水性、浆砌片石挡墙的浆砌质量和混凝土质量桩测等方面都有应用成功的经验；利用天然微震，测量场地地基振动频谱及卓越周期，也是建筑工程勘查的内容之一。
核物探也是内容较丰富的方法，环境及工程地质工作中常利用的是其中的放射性测量方法。在地质勘查中，γ测量、α卡法、α杯法、氡气测量等是地质填图、查找断裂构造的常用方法；用于对γ量子和热中子的吸收或散射，反映了物质的质量和含水量、含氢量，因此是工程质量检测的好方法之一，在混凝土质量无损检测、填土碾压质量检测、沥青路面质量检测等方面得到广泛应用。
其他方法如高精度磁测、高精度重力测量在地质填图、查找构造和洞穴、人工埋设物、考古方面均有成功的应用；地温测量在地热找水工作中大量应用；遥感在工程选址、查找构造、滑坡和泥石流等不良地质的动态监测等方面是有效的好方法；利用远红外摄影和摄像查找松动岩石、结构物裂缝和出水点等方面，近几年已引起工程界的注意；测井以及静力触探和物探测井技术相结合的技术，在环境及工程物探中应是一个重要的应用内容，但我国在这方面的应用和开发不够，应引起重视。
环境及工程物探工作通常有以下特点：
1）大部分的对象是浅、小的物体。探查深度从几十厘米到几十米，要求探查的分辨率高、定量解释精度高。
2）不仅要求查清探查对象的分布规律，还往往要求查明单个对象（如溶洞）的空间位置。
3）与环境工程地质工作结合紧密。探查资料往往用于设计或施工，时间上衔接紧，这常常使得探测结论能及时得到验证和反馈，对工作结论要求高。
4）探查对象复杂。浅、小的物体规律复杂，近地的地质条件也不均匀，沿水平方向和铅垂方向的各向异性严重，甚至物性参数出现连续渐变的情况，给资料的定性定量解释带来许多困难。
5）要解决的环境问题较多的集中在工业中心和大城市，所以往往受到人为噪声的干扰。如地下管道（线）、电缆、高压线、铁路等引起的磁干扰、电磁干扰、工业交通振动的干扰，因此需要采取相应的有效措施压制各种干扰。另外，环境调查中野外作业空间（范围）通常较小，这就要求物探方法具有抗干扰性和灵活性。
目前，环境与工程物探主要应用于以下方面：
1）区域性地质调查。其目的是为地区（城市）规划提供第一手资料。其内容包括查明区内主要断裂构造，主要岩土层展布、基岩风化情况，建筑物基础的持力层的分布、埋深、厚度和地震小区划等。
2）工程地质环境调查。为选址和工程设计提供基础工程地质资料（包括构造、岩层分布、岩土力学参数等）；对工程周围可能出现的地质灾害（包括滑坡、岩溶塌陷、泥石流、地下工程的涌水和塌方等）进行预测。
3）工程施工或巷道掘进过程中的超前预测。如地铁等地下工程施工、深基坑挖掘时对沙层、软土层的探查，坝基开挖时软弱夹层探查，高边坡构造裂隙和卸荷裂隙的探查，隧道掌子面前方不良地质预报等。
4）工程施工质量及工程现状的检测。如桩基检测、隧道衬砌质量检测、混凝土质量检测、锚杆饱和度检测、地下管线探查、隧道衬砌状态评估、大坝与水库渗漏探查等。
5）环境地质方面。包括城市地下水污染、地面沉陷、海水入侵、放射性污染等问题的调查、预报。
6）水资源的调查。地热、场地热源体调查。
7）考古及文物保护方面的调查。
采用物探方法解决环境与工程地质问题所利用的物性（即电性、弹性、磁性、密度、放射性等）参数及应用范围、适用条件可大致归纳为表0-1。
表0-1 环境与工程物探方法常用物性参数及应用范围、适用条件
续表