工程地震勘探(engineering seismice xploration)

观测由人工激发的弹性波在岩土中的传播特征，获取岩土的地震学或声学参数的变化规律，以研究、评价勘察场地的工程地质、水文地质条件的工程地球物理勘探方法。岩土的地震学或声学参数主要有：弹性波(纵波、横波和瑞雷波)波速、频率谱、振幅谱等。人工震源激发的地震波在有波阻抗(速度与岩土密度的乘积)差异的岩土中传播时，产生直达波、反射波、折射波、透射波和散射波等。它们经检波器接收并输入地震仪后，获得地震记录或磁带记录，进行各种校正和数据处理后，可计算岩土的纵、横波速度及其物理力学参数和指标，解释确定地质界面的埋藏深度和形态，圈定地质构造，达到工程勘察之目的。

简史   20世纪20年代，德国科学家明特罗普(Mintrop)和苏联科学家尼基福罗夫等人将地震折射波法应用于美国和苏联的石油勘探，寻找到了大量盐丘和油田。30年代，美国科学家卡切尔(J.C.Karcher)、埃克哈特(F.A.Eckhardt)、麦克柯勒姆(B.McCollum)和苏联科学家甘布尔采夫(B.A.等将地震反射波法应用于石油勘探，取得了良好的效果。50年代，磁带地震仪逐步取代了光点记录地震仪，并利用信息论和计算机处理方法获取地震信息，从而使数据质量得到明显提高。70年代以来，地震勘探经历了所谓“数字化革命”的深刻变化，新技术、新方法、新经验不断出现。工程地震勘探与资源地震勘探的发展和进步密切相关。用地震折射法解决工程问题始于20世纪30年代，由于界面滑行波速度可以划分岩性，浅层折射法在工程地震勘探中一直处于统治地位。60年代，开始用声波、超声波研究岩石的性质和状态。70年代，信号增强型浅层数字地震仪问世，使浅层反射法应用于工程勘察成为可能。80年代末，数据处理技术的日益完善和层析成象技术的应用，为工程地震勘探开创了广阔前景。

理论基础   弹性理论和弹性波传播理论是工程地震勘探的理论基础，而不同岩土具有不同的地震波传播速度则是工程地震勘探的地质依据。在地震勘探时，用人工震源(炸药、机械等)产生地震扰动，这种扰动作用力很小，作用时间很短，故在远离震源处，各种岩石均可视为完全弹性体。在弹性体内，由震源产生的弹性振动会由近及远地传播出去，就形成了在岩土中传播的弹性波——地震波。在传播过程中遇到波阻抗界面(一般与岩层界面大体吻合)就会产生折射、反射、绕射等现象。利用惠更斯原理和费尔玛原理研究折射波、反射波波前面与其传播时间的关系，并按一定的方法和程序解释地震资料，就可以确定岩层面的空间位置和形态。地震波的传播速度取决于岩土的类型、成因、岩土体的应力状态和物理力学性质，因此可用波速判定岩性。严格说来，岩土并非完全弹性体，因而研究地震波的衰减和吸收特性，亦可获取有用的岩土工程特性。

特点   工程地震勘探研究的是：(1)浅层(地面下200m，特别是50m范围内)与工程有关的地质问题。(2)研究、利用的是纵波、横波、面波全波列特性。(3)不仅利用几十至几百赫的地震波，也利用几千赫至十兆赫的声波、超声波，甚至利用干兆赫的微波超声和声发射技术。

分类   在工程中常用的工程地震勘探方法有浅层折射波法、浅层反射波法、波速测试、声波测试和声发射技术。

应用范围   工程地震勘探的应用范围如框图所示。