工程与环境思考题.docx

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工程与环境思考题

引言

1.什么是工程与环境地球物理？

答：

工程与环境地球物理，是应用地球物理的一个重要分支，是利用介质的物性差异来实现对工程与环境领域，目标体的探测、检测和监测。

2、根据场的不同，应用地球物理分为哪几类？

答：

根据所研究的地球物理场的不同，通常课分为以下几类：

①以地下介质的密度差异为基础，研究重力场变化规律的方法称为重力勘探。

②以地下介质的磁性差异为基础，研究地磁场变化规律的方法称为磁法勘探。

③以地下介质的电性差异为基础，研究天然或人工电场或电磁场变化规律的方法称为电法勘探。

④以地下介质的放射性差异为基础，研究辐射场变化规律的方法称为放射性勘探。

⑤以地下介质的导热性和地下热能分布为基础，研究地温场变化规律的方法称为地热测量法。

3、工程与环境地球物理可解决哪些问题？

（建滑环考水电，弹断大覆灌）

答：

工程与环境地球物理可以解决一下问题：

（1）建筑物及地基的常时微动观测；

（2）滑坡、陷落住、洞穴等的探测以及各类路基、水坝等的病害探测；

（3）环境污染的探测与监测及相关地质灾害的监测；

（4）考古探测及文物的保护与评价；

（5）地下水资源的勘查与评价；

（6）地下电缆、管道分布的探测及检查其相关腐蚀、渗漏等情况；

（7）岩石弹性参数的测定及岩体的波速分类和稳定性评价；

（8）断层、裂隙破碎带及地下溶洞等地质体空间分布的探测；

（9）大型建筑地基场地岩土分层和评价；

（10）覆盖层、风化带的厚度及基岩面起伏形态的测定；

（11）灌浆质量和混凝土工程质量的检测评价与工程质量监测。

4、工程与环境地球物理有哪些特点？

答：

①应用领域不断扩大，探测目标越来越多

②方法技术不断发展，探测质量不断提高

③方法要求具有灵活性和抗干扰性

④探测质量要求高

⑤探测分辨率要求高

⑥实时探测和信息多样化

5、理解不同地球物理方法在解决工程与环境问题时的适用性。

（见书P5表1-1）

6、工程与环境地球物理的发展趋势有哪些？

答：

①科学化的发展趋势；

②国际化、集团化的发展趋势；

③要求探测精度逐步提高，对传统方法进行更新或提出新方法以满足实际；

④认为其简单、深度浅、容易取得较好效果的传统思维逐步改变。

测震类方法

1、什么是纵波、横波？

纵横波的速度和哪些因素有关？

答：

纵波：

由胀缩力作用，使弹性介质发生体积形变而引起的振动称为纵波，又称P波。

其速度与体积模量K，剪切模量μ和波传播的介质的密度p有关。

横波：

由旋转力作用，是弹性介质发生形状形变而引起的振动称为横波，又称S波或者切变波。

其速度与剪切模量μ和波传播的介质的密度p有关。

2.面波有哪些类型？

（斯通利波在地表观测不到）

答：

面波有两类，一类是瑞雷面波，一类是勒夫面波。

瑞雷面波：

是一种沿大气与介质接触的自由表面传播的面波。

勒夫面波：

是一种沿两种弹性介质之间传播的面波。

3.什么是波前、波后？

答：

如图所示：

设已知某一时刻t0波源开始振动，

一段时间之后的某一时刻t0’波源停止振动，又过

一段时间之后的某一时刻t1波传播了一段距离。

此

时介质被分成三个区域。

波前：

V1和V2的分界面S上，各质点刚刚开始

振动，这一曲面就叫“波在t1时刻的波前”。

波后：

V0和V1的分界面S’上，各质点刚刚停止

振动，这一曲面就叫“波在t1时刻的波后”。

4、什么是惠更斯原理？

费尔原理？

斯奈尔（Snell）定律？

答：

①惠更斯原理：

在弹性介质中，可以把已知t时刻同一波前面上各点看作是从该时刻产生子波的新点震源。

再经过Δt时间后，这些子波的包络面就是原波在t+Δt时刻的新波前。

②费尔原理：

地震波沿射线传播的旅行时和沿其他任何路径传播的旅行时相比最小。

既波是沿旅行时最小的路径传播的。

③斯奈尔定律：

如图所示，地震波在分层介质中传播时遵循如下式子：

其中P是射线参量。

此式子表示的是入射、反射、

投射之间的关系，其就是斯奈尔定律。

5、常见介质的速度？

反射波勘探

1、地震反射法有哪些局限性？

（近来侧分地垂）

答：

①近地表速度静校正

②来自环境的噪音干扰

③侧面反射

④分辨率在垂直和水平方向的限制

⑤地震数据的波长、频率和带宽

⑥垂直和水平方向的速度变化

2、浅层反射地震勘探时，测线布置和观测系统应注意什么？

答：

①测线最好是直线；

②主测线尽量垂直于岩层或构造走向。

以便最大限度地控制构造形态；

③测线尽量与其他物探测线一直。

若测区中有钻井，则测线尽量通过钻井。

以便综合分析解释物探和地质资料；

④测线布置尽量远离非地震干扰源；

⑤测线布置尽量避开地形起伏较大和地物障碍等路线。

以便以最少的工作量解决地质问题

⑥测线的疏密程度由地质任务、探测对象和勘探精度决定。

3、采用工程数字地震仪进行数据采集时，所涉及的仪器因素有哪些？

（采前记滤）

答：

采样率、前放固定增益、记录长度、滤波档

4.浅层反射地震勘探时，如何选择炮检距？

答：

在实际中要兼顾各种矛盾，选择合适的炮检距，原因如下

（1）若炮检距过大，则不能保证有参考作用或主要目的的最浅层反射波达到最低要求的覆盖次数，甚至得不到超浅层记录；此外，还有可能造成波的振幅和相位发生较大变化以及波场复杂化等问题。

（2）若炮检距过小，则波场会受震源干扰严重。

5.什么是“最佳时窗”？

答：

为有效避开声波、面波、折射波、直达波对有效反射波的干扰所选择的尽可能不受或少受干扰波影响的最佳接收地段叫做最佳时窗。

6.浅层地震反射可以解决哪些工程问题？

（基场特地围路）

答：

①基岩完整性评价

②场地和区域稳定性评价

③特殊地质体检测

④地层和岩性划分

⑤围岩分类

⑥路基质量评价

折射波勘探

1、折射波地震勘探中折射波的基本概念？

答：

当地震波以临界角入射到两种介质的分界面时，在下层介质中滑行的滑行波就会使界面附近的质点发生振动，从而就会有一种波返回地面，把这种返回地面的波称为折射波，又称首波。

2、折射波地震勘探能解决哪些工程问题？

（深工速界环）

答：

①深部地震测深

②工程地质调查

③确定地震波沿分界面的传播速度

④确定界面的几何形态和埋藏深度

⑤环境地质和灾害地质中

3、单一水平界面折射波时—距曲线和反射波、直达波时—距曲线的关系如何？

答：

如图所示：

（1）在临界距离Xm处反射波与折射

波时距曲线相切。

（2）在超前距离Xc处折射波与直达

波时距曲线相交。

（3）Xm之前只能观察到反射波和直达

波，且观察到的先后顺序是直达波>反

射波。

（4）Xm之后三种波均可观察到，且在

Xm-Xc处观察到的先后顺序为直达波>

折射波>反射波；Xc之后观察到的先后

顺序为折射波>直达波>反射波。

4、折射波勘探盲区的半径，时间，如何理解？

答：

盲区半径：

能接收到折射波的临界距离Xm叫做盲区半径。

盲区时间：

在盲区边界接收到信号的时间tm叫做盲区时间。

5、单层倾斜界面时，接收折射波的条件是什么？

答：

条件是：

使测线与地层倾向斜交，以减小视

倾角满足ic+α<90°。

原因如下：

如图，

当ic+α≥90°时，若在下侧方向观测，折射波

射线与测线平行，接收不到折射波。

若在上侧方

向观测，入射角<临界角，不产生折射波。

6、如何理解纵测线观测系统和非纵观测系统？

答：

纵测线观测系统：

炮点与接收点在同一直线上的观测系统叫纵测线观测系统。

非纵测线观测系统：

炮点与接收点不在同一直线上的观测系统叫非纵测线观测系统。

7.如何理解相遇观测系统和追逐观测系统？

答：

相遇观测系统：

能够得到相遇时距曲线的观测系统叫相遇观测系统。

追逐观测系统：

能够得到追逐时距曲线的观测系统叫追逐观测系统。

8.画出透镜体的折射波时间—距曲线（图）

答：

低速透镜体

9.画出直立构造的折射波时距曲线。

（图）

答：

10.折射波数据解释中的截距时间法原理（ITM）？

答：

如图所示

设O1、O2为两激发点，于是得到两条相遇时距曲线S1、S2。

延长S1、S2交t轴于t01、t02.

（1）由折射波时距方程的截距形式知

（2）从而可得

（3）分别以O1、O2为圆心，以h1、h2为半径作圆

（4）作两圆的公切线便可得到所求的折射界面。

11.折射波数据解释中的t0差数法原理。

答：

如图所示

设O1、O2为两激发点，于是得到两条相遇时距曲线S1、S2。

取排列上任意一点D，则在相遇时距曲线上得到旅行时t1、t2.

（1）

互换时

设

（2）ΔDBC可近似看成等腰三角形。

过D作BC

的垂直平分线交BC于M，DM=h，则有：

（3）由上面可得：

故D点到折射界面的法线深度，只要求出K、to就可知道h。

面波勘探

1、简述瑞雷勘探的基本原理？

答：

根据瑞雷波的频散特性，利用人工震源激发产生多种频率成分的瑞雷波。

找出瑞雷波速V与频率f的关系，从而确定地表岩土的瑞雷波速V随场点位置坐标的变化，最终解决浅层工程地质和地基岩土的地震工程等问题。

2、瑞雷波和拉夫波有何特点？

答：

瑞雷波特点：

瑞雷波传播时，在垂直于界面的入射面内，各质点在其平衡位置附近的运动，既有平行于波传播方向的分量又有垂直于波传播方向的分量。

既质点的合成运动轨迹呈逆椭圆型。

勒夫波特点：

勒夫波传播时，在垂直于界面的入射面内，各质点在其平衡位置附近的运动，只有垂直于波传播方向的分量。

且平行于界面。

3、瑞雷达勘探可以解决哪些浅层地质问题？

（公场基层下其饱岩）

答：

①公路、机场跑道的质量无损检测；

②场地类型划分；

③地基加固处理的效果评价；

④地层划分；

⑤地下空洞及掩埋物的探测；

⑥其他方面的应用；

⑦饱和砂土层的液化判别；

⑧岩土物理力学参数的原位测试。

4、面波勘探中的稳态法和瞬态法？

答：

稳态法：

在资料采集中，使用一套幅值和频率可控的非炸药震源激发，通过改变震源的频率来调节探测深度。

记录仪器为数字地震仪。

在陆地上采用垂直速度检波器接收。

前期处理：

滤波或圆滑。

瞬态发：

在资料采集中，使用重锤或炸药震源激发。

记录仪器为数字地震仪。

在陆地上采用垂直速度检波器接收，并根据波场的频散特性求取VR速度分布场。

前期处理：

滤波和频谱（相关谱）分析。

5、瑞雷波的穿透深度和泊松比的关系怎样？

答：

由右侧表格

可知在波长不变

的情况下，泊松

比越大穿透深度

越大。

6、层状介质中频散曲线特征？

答：

曲线在“整体上”大致呈单调变化，即相速度随波长的增加（+）而增加（+），随频率的增加（+）而减小（-）。

同时存在“局部”变化，这些“局部”变化往往包含丰富的层位信息。

7、影响频散曲线的因素有哪些？

答：

①震源的激震频率

②检波器的频率特性

③记录系统的频率特性

④时间采样率

⑤空间采样率

⑥多道接收时道一致性

⑦非勘探目标物体

8、多道面波分析技术（MASW）有哪些优点？

答：

①构建了一个二维横波速度场

②震源具有便携、可重复使用的性质，并可产生有效能量为宽频带的瑞雷波。

③观测系统与CDP方法类似，为一次勘探中同时利用体波反射和面波信息提供了基础。

④利用广义线性迭代反演方法，结合最少的假设求得的一维近地表横波速度剖面。

算法稳定、灵活。

⑤用来提取、分析一维瑞雷波频散曲线的处理程序稳定、灵活、好用、准确。

电阻率法

1、什么是直流电阻率剖面法和测深法？

答：

电阻率剖面法：

是用以研究地电断面横向电性变化的一类方法。

电阻率测深法：

是用以研究地表某点下方垂向电性变化的一种方法。

2、什么是联合剖面法？

答：

如图

装置系数：

特点：

3、什么是对称剖面法？

答：

如图

装置系数：