高等水文地热与工程地球物理  081803M05005H

学期:2020—2021学年(春)第二学期 | 课程属性:专业普及课 | 任课教师:徐佩芬,王光杰
授课时间: 星期一,第5、6、7 节
授课地点: 教二楼419
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16
课程编号: 081803M05005H 课时: 40 学分: 2.50
课程属性: 专业普及课 主讲教师:徐佩芬,王光杰 助教:程远志
英文名称: Advanced Hydro-Geothermal and Engineering Geophysics 召集人:

教学目的、要求

本课程是为水文地质、地热地质、工程地质专业及相关专业研究生开设的选修课,通过课程教学,使学生较为全面地建立起与水文、地热、工程和环境地质勘探中相关物探方法的理论基础,了解各种物探技术的工作方法,并通过丰富的工程案例分析,使学生熟悉各种物探方法的技术特点、应用范围以及解决不同地质问题的适应性。本课程还将包括物探及相关技术的综合应用在地下水资源、地热资源、工程建设、灾害防治和环境保护领域的应用。
本课程在强调理论概念学习的同时,更注重典型应用案例的分析,发挥教学团队多年研究成果的优势;课堂讲授与教学实习相结合,使学生学以致用。

预修课程

水文地质学,工程地质学,大学物理学

教 材

1.《环境与工程地球物理》,杨进编著,地质出版社;
2.《电磁测深法原理》,朴化荣编著,地质出版社

主要内容

第一章  地震勘探的理论基础          2学时   第2周
从以下三个方面介绍与地震勘探相关的理论基础知识。
教学重点:介绍地震波分类,为后续的各种地震勘探方法打下基础。不同介质中地震波的传播特征,对理解各种地震勘探方法特点起到关键作用。
1.1 弹性介质与地震波
1.2 地震波及其传播特征
1.3 地震勘探的地质-地球物理基础
第二章 浅层反射与折射法             4学时   第2、3周
本章介绍地震勘探中二大类基本方法的原理与方法。通过原理、工作方法的讲授,使学生掌握反射/折射勘探的工作流程,成果资料分析与解释方法。并通过案例分析,让学生进一步了解反射/折射法的技术特点、应用范围以及解决不同地质问题的适应性。
教学重点:反射/折射法的工作流程与成果资料的解释方法。成果资料的可靠性及可能存在的问题。
2.1 反射法
2.1.1 基本原理
2.1.2 工作方法:数据采集方法、处理方法,成果资料及解释
2.1 3 应用案例分析
2.2 折射法
2.2.1 基本原理
2.2.2 工作方法:数据采集方法、处理方法,成果资料及解释
2.2 3 应用案例分析
第三章 瑞雷面波探测              2学时      第4周
讲授该方法的原理与工作方法。
教学重点:让学生了解该方法与反射/折射探测方法的异同与技术特点。瑞雷波的频散特性及其应用
3.1 基本原理
3.2 工作方法:数据采集方法、处理方法,成果资料及解释
3.3 应用案例分析
第四章 微动探测               4学时        第4、5周
讲授微动探测方法的原理与工作方法,并通过在地热资源调查、工程地质勘察和城市地质调查中各类探测案例的分析,让学生全面了解该方法技术特点与应用领域。
教学重点:让学生了解该方法利用天然源,与反射/折射探测方法和瑞雷面波探测的本质区别及其技术优势。微动台阵数据采集技术及空间自相关数据处理方法。
4.1 基本原理
4.2 工作方法:数据采集方法、处理方法,成果资料及解释
4.3 应用案例分析
反射、折射、瑞雷波及微动探测教学实习     3学时   第6周
第五章  其它浅层/工程物探方法            3学时    第7周
简要介绍工程勘察中常用的其它几种物探方法。
教学重点:各种方法的基本原理,成果资料的解释方法。各种方法的适用性。
5.1 声波探测
5.2 桩基动态无损检测
5.3 隧道超前探测方法

第六章 电法勘探的基本概念、原理方法     6学时    第8-9周
6.1 电磁法勘探的基本概念,基本原理和基本分类。
6.2 传导类电法的介绍:展开传导型电法勘探的各种类型:联剖法、对称四极法、中间梯度法,三极法,二极法,偶极偶极法等,以及直流测深的基本概念。介绍时间域激发计划的概念,以及时间域极化率的测量原理。
6.3 辐射类电法的介绍:MT方法,AMT方法,CSAMT方法,TEM,ATEM,CSEM,频率域航空电法,半航空TEM等方法的基本概念和原理方法。
6.4 以上各种方法的探测深度,优缺点,适合的探测地质条件,适合的电磁环境条件,施工的难度,施工的成本,探测深度,以及需要注意的施工问题等。
6.5 各类各类电法勘探的原始曲线、反演结果和成果图。
6.6 以上各种施工方法的主流探测仪器,以及仪器的主要性能参数。
6.7 地质雷达的基本原理、探测能力、探测方法和成果图类型,和针对不同地质问题和地质条件下的探头选型。
6.8 高密度电法的基本原理,服务的地质问题,
6.9 管线探测物探方法的基本原理,探测方法,适用范围和成果图的分析。
6.10 重力和磁测方法基本原理和工作方法
教学重点:电法勘探的基本概念及方法分类,让学生从通俗易懂的方法掌握电法勘探的原理。学生掌握辐射型电磁法勘探的原理时,需要把抽象的概念讲解透彻,利于掌握。

第七章 电法勘探在水工环领域的应用     6学时    第10-11周
7.1 电法勘探在浅层地下水勘探的应用
    讲解分析辽宁朝阳、广东湛江浅部地下水勘探实例。
7.2 电法勘探在深层地热勘探中的应用
    讲解分析程度隆化、福建白塘湾测区深部地热勘探实例
7.3 电法勘探在工程地质勘探中的应用
    详细讲解CSAMT方法在深埋长隧道工程地质勘探中的应用实例,并分析若干个隧道勘探的实例。
1. 石太高速铁路太行山隧道CSAMT工程地质勘探
2. 成昆铁路云南象山隧道CSAMT工程地质勘探
3. 牡绥铁路改线马家沟隧道CSAMT工程地质勘探
4. 南水北调西线引水工程深埋长隧道CSAMT工程地质勘探
5. 黄桶织金运煤专线织金隧道溶洞塌陷区CSAMT工程地质勘探
6. 桓仁-大伙房水库引水隧洞断层带CSAMT工程地质勘探
教学重点:通过多种时间里的分析理解,让学生掌握遇到实际地质问题是,如何判断使用最有效的勘探方法。如何把工程问题转化为地质问题,再把地质问题转化为地球物理问题,然后选择合适的方法仪器,进行地球物理勘探,最终解决工程问题。

第八章 水工环勘察中物探与其它方法综合应用	3学时    第12周
       从水工环项目需求出发,介绍多种方法综合应用的优势和条件,结合实际案例,探讨综合应用的必要性和可能性
       教学重点:重点强调每种方法各自的特点与应用选择。

 电法勘探教学实习                               3学时    第13周

    考试                                        3学时    第14周    

教学手段与方法:课堂授课为主、实习为辅。

考核方式:闭卷笔试、读书报告、实习报告相结合
实习地点	实习内容
怀柔	       电磁法物探

参考文献

1.《环境与工程地球物理》,杨进编著,地质出版社;
2.《电磁测深法原理》,朴化荣编著,地质出版社