時間：2022-03-08 07:42:36
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇地球物理論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
一、畢業論文選題
選題是做好畢業論文的關鍵環節，也是學生走向工作崗位前的綜合訓練。因此，指導學生畢業論文題目的選擇是教師的重要工作之一。“勘查技術與工程”專業培養應用型高級人才，畢業論文的選題應結合科研和生產單位的需求。畢業論文選題的時間安排在四年級的生產教學之后，學生已經基本掌握了地球物理各方法的理論、野外工作方法和資料解釋。有了各自的專業興趣和對各專業課教師的了解。因此選題是選擇專業方向和專業教師，在選題中注意以下幾個方面。①讓學生自己選擇畢業論文方向。我們將畢業論文的選擇權交給學生。尊重學生的意愿和興趣，先了解學生的個人興趣，以后從事工作的意向以及個人能力。②選題結合實際科研或生產項目。參加野外畢業實習的同學，根據在科研或勘查單位參加的科研和生產實際工作選題。這些結合實際的選題符合科研或勘查單位的需求，具有實用性。使學生所學的專業知識與科研、生產實際需求緊密結合起來，并且能夠在畢業后最短時間內達到工作單位所需的能力要求。這樣學以致用的論文題目，相當于一次實際工作練習。③專業教師的選擇。學生選擇好論文方向后，為了能夠順利地完成畢業論文，并得到良好的相關方面的鍛煉，選擇教師是很重要的一環。因為每個教師都有自己擅長的一面，比如有些教師擅長工程勘查、有些老師擅長資源勘探、有些教師擅長能源勘探、有些教師理論研究等。學生應該根據自己的選題方向，選擇相應的教師，以便得到最佳指導。④教師在論文選題過程中的指導作用。學生選題只是選擇了論文研究的方向，其中的細節需要教師進一步完善。確認學生適合的那種題目是應用型還是研究型。對于有明確目的的學生，例如畢業后從事地質找礦工作的學生、已經考取研究生的學生、有一定的計算機編程能力的學生、對某種地球物理方法有特殊興趣的學生，針對不同的學生確定不同特點的畢業論文題目。主要的選題原則有以下幾方面：一是從科研項目中選題。對于今后繼續深造，具有較高的計算機編程水平和對地球物理方法有興趣的學生，引導他們參加教師的科研項目，或到有關的科研單位參加研究工作，使他們盡快了解專業發展的新水平、新動向，參與到科研工作中，學習科學研究的系統方法，提高科研能力。學生在科研工作中，會鞏固專業知識，了解自身的能力。二是從工程項目中選題。對于已經確定了就業單位，準備進入地球物理勘查實踐的同學，選題可以來自勘查單位的工程項目。通過這些聯系實際勘查項目的題目，學生對勘查單位的設備、勘探領域、資料解釋方法有全面深入的了解。同時也認識到勘查單位對人才的要求，通過做畢業論文可以有目的提高學生自身的綜合能力。在上述論文選題的指導思想下，近幾年，桂林理工大學勘查技術與工程（物探方向）專業的畢業論文題目呈現多樣化（如表1所示）。從表中可以看出，選擇實踐型題目的人數在近四年中是最多的，約占64.8%，選擇結合型題目的人數約占18.1%，選擇理論型題目的人數約占17.1%。這一比例符合我校勘查技術與工程（物探方向）培養高級應用型人才的培養目標，同時，也滿足了一部分同學想要繼續深入研究的愿望。
二、教師在論文編寫過程中的指導作用
“勘查技術與工程”專業需要具有綜合素質和先進技術的人才，畢業論文寫作期間，要注重培養學生收集信息、應用英語、計算機編程和解釋軟件使用等能力。①查閱文獻的指導。論文題目選定之后，學生需要了解相關地球物理方法的發展、研究現狀及應用情況。在查閱科技文獻過程中，教師對相關方向的現狀及學生存在的疑問進行講解和指導。②計算機應用的指導。在“勘查技術與工程”專業畢業論文撰寫過程中，教師要安排一定的計算機編程和學習使用最新地球物理資料解釋軟件的工作量。將這部分內容和畢業論文有機地結合起來。對于計算機基礎好、能力強的學生，鼓勵他們獨立編程，激發他們的創新精神。對于計算機能力弱的學生，則重點學習現有軟件的使用方法和技巧。指導學生靈活運用廣泛應用的辦公軟件對資料進行簡單處理，比如運用Grapher、Surfer、Excel等的電子表格計算視電阻率等一些簡單的處理。③地球物理資料解釋和繪圖技術的指導。在“勘查技術與工程”專業畢業論文撰寫過程中，資料解釋和繪制成果圖示是論文的核心內容。指導教師要對這部分進行重點指導。指導學生寫出明確的解釋依據、解釋思路、解釋結果，并繪制出規范、符合要求并美觀的圖件。規范的插圖和附圖是“勘查技術與工程”專業畢業論文的重要組成部分，在論文寫作過程中，教師要指導學生學習必要的專業繪圖軟件，能夠熟練地掌握繪圖技巧，做出能為畢業論文提供有效證據和支撐的圖件。④論文寫作的指導。在畢業論文的撰寫過程中，指導教師要將資料解釋部分作為論文的重點部分。不僅要有解釋思路、解釋依據，解釋理論和解釋結果的討論，還要有規范的寫作格式、規范用語、規范地引用圖件，以明確各部分的邏輯關系。在論文的寫作過程中，提高學生的科技寫作能力。
三、畢業答辯
畢業答辯是學生從事工作后項目匯報的一個預演。因此，準備答辯的過程實際上也是學生工作能力的一種培養。由于很多學生第一次準備類似的演說，在準備過程中，難免會胡子眉毛一把抓，得不到要領。因此，教師有必要指導學生設計和組織答辯演講稿，清晰地表達研究內容，恰到好處地使用輔助器具，靈活地應對提問等。從目前用人單位反饋的信息來看，近幾年我校勘查技術與工程（物探方向）專業的畢業生，絕大多數受到單位的重用，經過一年的實習期以后，基本上可以獨立主持生產項目，成為單位的骨干。由此可以說明，有目的、有意識的畢業實習指導，會使學生的知識積累出現一個飛躍，為從事相關地球物理勘探的工作做好準備。
作者：程勃 羅潤林 程志平 李長偉 單位：桂林理工大學 地球科學學院
【關鍵詞】水文地質，勘察方法，找水，綜合運用
中圖分類號：P331文獻標識碼： A 文章編號：
一、前言
伴隨著現代科學技術的日新月異，水文地質勘察人員在工作中需繼承和發展傳統技術基礎上，也要關注并結合新技術、新理論，這樣才更有利于進行找水工作，才可以使找水技術不斷的更新發展。目前，我國人均淡水資料擁有量不足2 200m3，世界排名109位，而30年后，人均淡水資源擁有量將不足1 700 m3。因此用現代的水文地質勘查方法來找水減緩各區域供水壓力已成為當務之急。以下分別詳細介紹了遙感技術勘察法、地球物理測井勘察法、地面核磁共振勘察法的工作原理及在水文地質勘察工作中的具體應用。
二、現代水文地質勘察方法在找水中的應用
隨著我國經濟的快速發展，我國總體而言，水資源的利用形式逐漸嚴峻，以許昌市為例，許昌市水資源嚴重短缺,人均水資源量僅204立方米,相當于全國人均水平的1/10。市區由于過量開采地下水,已形成面積達67 平方千米的水位下降漏斗漏斗中心水位埋深24.0m,且仍以每年1.5~2.0 m的速度下降,地面最大沉降量超過277 mm。為了滿足城市居民生活和工農業生產用水需求,在許昌麥嶺水源地綜合運用現代水文地質勘察方法找水勘察,取得了多種地質信息,基本查清了供水目的層的埋藏條件、邊界條件以及地下水動態特征。筆者將從下面幾個方面簡述現代水文地質勘察方法在找水中的應用。
1.物探和鉆探
(一)物探。在水文地質調查的基礎上,結合研究區的水文地質情況,采用對稱四極電測深法對勘察區西部的補給斷面進行探測,共做電測深點203個,電測深剖面8條;利用EH-4電導率成像系統,對勘察區西部、南部邊界和北汝河河道進行了探測,共完成9條物探剖面, 96個物理點,剖面長度54.55km;對18眼探采結合井和4眼勘探井進行視電阻率和自然電位物探測井,劃分地層,進行排管。通過這些工作,基本查明了西、南邊界和北汝河河床的地層結構和含水層的分布規律,為擬建水源地的供水孔和布置鉆探工程量提供了科學依據。
(二)鉆探。根據遙感水文地質調查、物探資料,結合以往地質、水文地質資料,在補充分析勘察階段成果的基礎上布置鉆探工作量。勘探施工勘探抽水孔4眼,進尺291.4 m;地質孔4眼,進尺362 m;觀測孔12眼,進尺1 071.55 m;探采結合井18眼,進尺2 242.2 m。共施工勘探孔和探采結合井38眼,總進尺為3 967.15 m。根據物探、鉆探工作分析,麥嶺水源地第四系孔
隙含水層的形成和分布受北西向的茨溝—姜莊凹陷和襄城大斷裂等構造控制。同時根據區域水文地質條件及水源地地層時代、巖性、成因及富水性,新近系湖積層及第四系下更新統冰水沉積層的富水性差,集中供水意義不大;中更新統埋藏型沖洪積卵礫石層顆粒粗,厚度大,富水性強,不易污染,是城市集中供水的理想水源地。
2.遙感技術在地下水資源勘察中應用
遙感技術即從遠處探測、感知特體各事物的技術，它技術先進、探測范圍大、信息量大，并可實施動態監測。遙感勘察方法就是在勘察區范圍內進行的航空遙感勘察,它是一種采用展片和航片目視解釋,結合野外驗證與水文地質補充調查的水文地質勘察方法。遙感勘察方法可分為4種：熱戲外監測法、水文地質遙感信息法、環境遙感信息分析法和遙感模型法。
（一）熱紅外監測法。熱紅外監測法主要就是用熱紅外波段的遙感圖像資料，通過測定地面溫度來確定地下水的存在。特別適應于干旱、半干旱地區的水資源的尋找。其工作原理是：地下水可在過毛細管作用、熱傳導作用及地表強烈蒸發作用下可導致干旱或半干旱地區的地表濕度和溫度發生變化，從而導致冷熱異常的現象，此現象便可在熱紅外遙感圖像上顯示出
來。利用紅外遙感數據再配合一定的航片作為基本的遙感資料便可實施地下水資源的探測工作。
（二）水文地質遙感信息分析法。水文地質遙感信息分析法就是運用水文地質理論對從遙感圖像獲取的地層巖性、構造、水文等水文地質信息進行分析，從而確定有利的蓄水構造，判斷地下水的貯存情況。
（三）環境遙感信息分析法。環境遙感信息分析法就是根據遙感圖像上提取的與地下水有關的植被、湖泊、水系等環境因子與地下水的依存、制約關系來判斷地下水系統的貯存情況。其工作原理是：在干旱區域，植被的生長狀態因受到氣候、性、地貌、水文地質條件等因素的制約，其中區域淺層地下水對植被的影響最大。地下水水水位埋深、礦化度、水化學類型控制著被群、植被覆蓋度。可通過這些信息來判斷地下水的排泄點(區)的水位埋深、礦化度和水化的學類型等相關信息。
（四）遙感模型法。
通過分析遙感圖像得知與地下水密切關系的水文因素狀況，并建立監測地下水位的定量評價模型，對地下水資源進行估測的方法叫遙感模型法，它是遙感與數學、模型學相結合的一種新的研究方法。此種方法主要用于評價地下水位分布狀況。
3.地球物理測井方法
地球物理測井是物探方法的一種，主要是配合地質鉆探對鉆孔內的水文地質狀況進行精確探測。地球物理測井方法是以嚴密的物理數學原理為基礎，主要用于分析地下水的分布，判斷地下水質量，探測巖溶洞，分析地層構造等。地球物理測井主要工作內容及工作原理如
下：
（一）正確地劃分含水層并確定層位及厚度，研究它們之間的相互關系。
（二）對地下水進行地下水礦化度進行測量。地層水的礦化度越高，地層電阻率值越低
（三）判斷裂隙及其泥質含量。裂隙存在的判斷標準：聲波時差較大，電阻率較小，密度偏低。如果裂隙存在，那么裂隙中填充的泥質越多，自然伽馬測井值就越大。
（四）巖溶水勘察。裂隙層位可由聲波曲線直接反映；當溶洞中含水時，自然伽馬曲線幅值略低，以此來可判斷其富水性；在巖溶、裂隙發育處，會出現井徑擴大的現象，因此，巖溶裂隙發育程度也可用井徑曲線來判斷。
（五）劃分鉆孔地層巖性。根據不同巖石的密度，電阻率，波阻抗，孔隙度等參數的差異，并綜合電阻率測井、聲波測井、密度測井、中子孔隙度測井等資料就可以劃分鉆孔的巖性剖面。
4.地面核磁共振法
地面核磁共振法就是利用不同物質原子核特性差異產生的核磁共振效應，通過觀測、研究地層中水質子產生的核磁共振信號的變化規律，來判斷探測區地下水的分布情況。它是目前世界上唯一可直接找水的地球物理方法,可量化含水層信息，勘探的深度小（目前最大勘探深度小于150m），適合北方地表較干燥地區使用。其工作原理就是水中的氫核質子在地磁場的作用下，處在一定的能級上，再以具有拉摩爾頻率的交變磁場對地下水中的質子進行激發，這樣原子核能級間就會產生躍遷即產生核磁共振。核磁共振信號的強弱或衰減的快慢直接與含水層中氫質子的數量、含水層孔隙大小相關，核磁共振信號的幅值越大，所探測區域內水含量就越豐富。從而，可以根據由小到大的核改變激發脈沖矩來推斷由淺到深含水層的貯存狀況，達到實現直接尋找地下水的目的。
地面核磁共振法屬于直接找水法，在有效的勘探深度范圍內，有水就有核磁共振信號顯示，以此來探測各類型的地下水。主要用于探測其他物探方法難以尋找的地下水，主要應用在以下4個方面：黃土孔隙、裂隙水探測；尋找碎屑巖類淺層風化裂水和層間承壓裂隙水；確定基巖裂隙帶的富水性；判斷灰巖區溶洞、裂隙含水或是泥質充填。
三、結束語
隨著近年來科技的不斷發展，以及勘探技術的不斷提升，在繼承了老一輩水文勘探人員的技術和知識后，新一代的工作者更要與時俱進，不斷的研究并熟悉新的理論和技術，從而將新老結合，挖掘開拓出更加優良的勘探方法，從而方便找水工作，使得找水的相關技術得到不斷的提升和發展。
參考文獻：
[1]-張少勇，劉偉超，田慧娟，李倩倩 現代水文地質勘察方法在找水中的綜合運用[期刊論文] 《中州煤炭》 -2010年1期
[2]-鄒慧峰 找水中現代水文地質勘察方法的綜合應用[期刊論文] 《黑龍江科技信息》 -2011年12期
[3]-賢世榮 水文地質勘察方法在找水中的應用[期刊論文] 《城市建設理論研究（電子版）》 -2011年20期
[4]-趙實 現代水文地質勘察方法在找水中的綜合應用[期刊論文] 《技術與市場》 -2010年9期
關鍵詞：礦產勘查 綜合物探
中圖分類號：C39
一、前言
科學的發展，對于金礦進行勘查的過程中，采用綜合物探的方法，對于水文地質條件進行有效的勘測，進而能有效的了解礦井的地理結構。而礦產勘查的主要目在于通過少量的經費投入獲取較好的地質效果，獲取較大的經濟效益。在過去多年的礦產勘查工作中，找礦實例表明在目前的工作中只有將地質、物勘、化探和鉆探等多種方法綜合起來，并且合理的運用和配合，進而實現良好的配合效果和最佳處理途徑。
二、金礦成礦的必要條件
據了解，地殼中金的豐度為0.5×10―9，與地幔中的豐度相比，地殼中的豐度更低，地幔和地殼中富集著許多的金礦的成礦物質。從當下的開采和回收水平來看，從3×10―6的工業品位出發，當金在地殼中的濃集系數達到≥6×103時才可以成礦。所以，經過了地質作用的不少回富集之后才可以形成金礦；又因為金具有親硫性，自然界中的金通常都是金的硫化物，與硫化礦物共生，相關資料顯示，造巖金難被活化，而金的硫化物不難被活化。所以，對于金的富集有決定作用的關鍵取決于硫化物作用。構造巖漿作用和在構造巖漿作用背景上的金屬硫化物富集作用是歸納金礦成礦的兩個主要條件控制。所以，我們可以從硫化物的強度、碎裂狀來看，也可以從其被角礫化的巖石及其在巖石中的賦存特征來分析原生金礦存在的位置。
三、金屬礦綜合物探勘查技術的應用范圍
1、在成礦帶、礦田預測研究中的應用
綜合物探技術在康古爾塔格成礦帶找礦取得了重大突破，先后發現了石英脈型金礦、淺成低溫熱液型金礦、以銅為主的多金屬礦及銅硫化物礦等類型礦床。
2、在礦產普查與勘探中的應用
在礦床普查、勘探中，應用較多的地球物理勘查技術主要有：各種地面磁法、布格重力、電阻率法、自電、激發極化法、電磁法、地震法和各種地下物探方法等。例如，天湖鐵礦的發現和勘查過程中，地面磁法發揮了重要的作用；可可塔勒鉛鋅礦的找礦勘探史可歸納為：1/20萬化探掃面發現異常―1/5萬化探異常檢查―1/2萬地質、磁法和激電掃面圈定異常范圍―1/2萬TEM圈定礦體―TEM測深隱伏礦定位。該礦床的儲量由小型變成大型，物探方法起了關鍵性的作用。
四、綜合物探概述
在礦產勘查工作中將地質、化探、物探、鉆探等方法綜合一起，進行恰當合理的分配，進而實現采礦目標和最佳效果要求，這就是綜合物探。礦產勘查的主要目的在于多快好省地發現礦產資源的儲存位置和儲存規律，是通過少量的經費投入獲取較好的地質效果，獲取較大的經濟效益。對于現階段的礦產勘查工作而言，除了采用必要的地質勘查的前提，要確保勘查工作的科學性與合理性，保證勘查能夠準確、完善的描述出礦產分布規律，以提高礦產開采要求。
在這種工作基礎上，很到成都上取決于勘查方法與技術選擇是否合理、科學。在工作中我們在強調具體地址問題、經濟效益、有效的原則和選擇適當的方法技術，要在工作中盡可能的發回綜合物探方法的優勢，進而因地適宜的解決現有問題。
五、綜合物探的原理
所謂的物探技術就是根據各種巖石之間存在密度、電性放射性以及磁性等物理性質的差異，利用地球物理的原理，選用不同是物理方法和物探設備，進行工程區地球物理場的變化測量，以此來了解其水文地質以及工程地質條件的一種勘測方法。目前，由于單一的物探方法具有自身的局限性以及地質勘查具有復雜性，因此，我們在地質勘查中常常采用多種物探方法進行勘探和測試，這就形成了綜合物探技術。綜合物探技術是基于先進電子信息技術而逐漸發展起來的。由于不同的地質結構具有不同的物理特性，采用精密的電子器對地質結構進行探測，然后根據儀器反的信息數據和圖像，對地質結構作出準確的定量分析，從而對勘探地質結構的巖石密度和輻射進行判斷。通過綜合物探技術可以很好的了解各個巖石層的巖石結構和巖石種類進而有效地完成地質勘查工作，為各種地下礦石能源的開采進行安全的指導。由于地質勘查工作的復雜性，針對不同的環境往往采用不同的物探技術，因此進行地質勘查的綜合物探技術的方法有很多。例電磁法、電流法、天然磁場法、無線電波法。
六、金屬礦綜合物探勘查技術的應用范圍
1、在成礦帶、礦田預測研究中的應用
綜合物探技術在康古爾塔格成礦帶找礦取得了重大突破，先后發現了石英脈型金礦、淺成低溫熱液型金礦、以銅為主的多金屬礦及銅硫化物礦等類型礦床。
2、在礦產普查與勘探中的應用
在礦床普查、勘探中，應用較多的地球物理勘查技術主要有：各種地面磁法、布格重力、電阻率法、自電、激發極化法、電磁法、地震法和各種地下物探方法等。例如，天湖鐵礦的發現和勘查過程中，地面磁法發揮了重要的作用；可可塔勒鉛鋅礦的找礦勘探史可歸納為：1/20萬化探掃面發現異常―1/5萬化探異常檢查―1/2萬地質、磁法和激電掃面圈定異常范圍―1/2萬TEM圈定礦體―TEM測深隱伏礦定位。該礦床的儲量由小型變成大型，物探方法起了關鍵性的作用。
七、物探方法的選擇與應用
首先，應對工作地區的研究程度進行系統地了解，充分認識工作地區待找礦床的地質、地球物理及地球化學特點，對收集的資料進行分析、歸納、整理及成礦背景研究。其次，應根據現有物探技術水平及地質找礦過程中要解決的實際問題，選擇經濟有效的地球物理探查方法。應根據工作區的具體地質條件確定物探目標物―與欲尋找礦產有某種關系，從而確定物探調查的目標物。要保證現有地球物理方法技術能找到該目標物，且工作方法在經濟上是合理的，同時還要注意獲取系統、完整的地球物理調查資料，這對全面認識礦區地質體地球物理場特征和后續找礦工作十分重要。
物探方法技術選擇的基本原則是：方法技術的選擇不僅要重視其先進性，更要重視其針對性、適用性和經濟性；不僅要重視各種方法技術的組合，更要重視其有效配置；不僅要重視方法技術實施的時序，更要重視其時效。
八、結束語
綜合物探法在礦產勘查中具有著間接找礦效果，尤其是在金礦勘查中效果最佳。在采礦過程中，運用各種物探方法來指導施工是很重要的并且也很必要，很大程度上消除了找礦過程中的盲目性。
參考文獻：
1、王卓，綜合物探方法在金礦勘察中的應用[J]，科技與企業，2013年第3期
2、董永勝 苗文學 李龍勝，淺析綜合物探技術及在金礦勘查中的應用范圍[J]，城市建設理論研究，2013年第31期
是一家國際著名的研究機構，還是一個掌握國際領先技術的科技公司？
這是任何人見到宋守根和他公司之后都會發出的疑問。
他的公司只有十幾個人，卻匯集了國際知名的地球物理學家、數學家；他的公司擁有中石油、中石化等中國巨型客戶，同時公司成員卻在國內外核心專業刊物上發表科研論文80余篇，其中多篇被SCI、EI、INSPEC三大檢索機構檢索，出版專著兩本。
他始終懷抱著科研的癡情，卻又把所有的積蓄都投入了新創辦的公司之中。
他曾經回鄉務農，卻又終究憑借著一股拼搏的精神成為著名的教授。
他到底是個什么樣的人呢？
從科學家到企業家
晨曦微露，天邊一抹霞光漸漸變得豐腴嫵媚。小草悄悄抖落一夜露珠，伸長婀娜的腰身，在晨光中輕歌曼舞。鳥兒呼朋引伴，在枝頭唧唧喳喳地合唱。歌聲在幽靜的清晨穿越樹林，鉆進宋守根的耳朵里。
“我至今依然清楚地記得，那天鳥聲格外嘹亮，我是被鳥兒們叫醒的。”3年后一個悶熱的盛夏午后，宋守根坐在中關村科技園區留學人員創業大廈的辦公室，回憶當初找到學術難題研究方法的“key”時，“從來沒那么響亮過”的鳥兒鳴叫聲依然歷歷在耳。
溫哥華初夏的清晨涼爽而迷人，宋守根披衣坐起，還沒來得及思考點什么，多日來縈繞心頭的難題突然奔涌而出，對！用這種方法試試！
怎么從來沒有想過這種方法？莫非這就是靈感？靈感在一剎那就這么突然降臨了！宋守根趕緊拿起筆，惟恐靈感轉瞬即逝。
他興奮地推醒了還在熟睡的妻子。妻子揉了揉惺忪的雙眼，睜大眼睛望著早已激動得有些手舞足蹈的宋守根。
“別太激動了！”一直擔任宋守根學術研究成果第一聽眾的妻子柔聲地提醒道，“論證了嗎？”宋守根急忙坐到桌前，僅用了一個小時的時間，就把靈感演繹為嚴謹、縝密的學術語言。這項后來被命名為“地震逆散射序列深度成像與速度反演技術”為宋守根帶來了無數的機會，也決定了他今后事業的發展方向。
宋守根，1960年出生，湖南人，加西科瑞新技術（北京）有限公司董事長。這是一家掌握世界先進的油氣勘探核心技術的高科技公司。
說是公司，只有10余人；但這支小小的團隊藏龍臥虎，匯集了國際實力派青年地球物理學家、數學家、計算機專家和有著豐富經驗的數據處理工程技術師，還聘請了兩位知名科學家作為開發設計負責人，他們在西方主要石油公司和勘探服務公司有十年左右實際研究和開發經驗，并已成功開發知名公司的多項國際知名的核心產品，在國際學術界有突出貢獻。
所謂“物以類聚、人以群分”。在科研領域享有盛名的宋守根強調，這支由他一手組建的優秀團隊，其所有骨干人員全部從國外留學歸來，在各自科研領域都是一流的頂尖級人物。這支團隊在學術上瞄準前沿科學研究，在油氣勘探地震成像領域取得了國際性領先成果，已在國內外核心專業刊物上發表科研論文80余篇，其中多篇被SCI、EI、INSPEC三大檢索機構檢索，出版專著兩本。
取得如此驕人業績的公司其實剛剛兩歲，而公司創業時占據的科研制高點，為公司今后飛速發展創造了條件。目前，這支團隊正致力于宋守根靈感所觸發的“地震逆散射序列深度成像技術及其在微機機群上算法優化和硬件配套”技術的開發和研究。
近年來，宋守根作為第一負責人，主持完成了40多個（共4000多萬元）科研技術開發和科技應用生產項目，解決了一些重大的技術難題，取得了較好的社會經濟效益，積累了豐富的科技開發和解決實際問題的經驗，為開發這套技術軟件創造了前提條件。
雙贏的人生轉折
學者還是商人？學術界還是實業界？有時，人生的轉折點往往就那么幾步。
在去加拿大之前，宋守根是中南工業大學地球探測與信息技術專業教授、博士生導師。
1998年8月，應加拿大大不列顛哥倫比亞大學（UBC）的邀請，由對方出資，宋守根以訪問科學家的身份出國，參與主持由世界五大石油公司和加拿大政府聯合資助的國際合作項目《CDSST：特色地震技術發展計劃》。
在加拿大，他發現，國外名牌大學的著名教授往往一邊搞科研，一邊在公司中應用自己的科研成果，學術研究和高科技產業緊密結合；學校用高薪聘請優秀人才，在學校研究出來的科研成果又用到公司里；既推動了公司的發展，還取得了學術成果，這一“雙贏”模式啟發了宋守根創業夢想。
1999年的一天，還在加拿大的宋守根在一個中文網頁上，看到有關創業園的鏈接。他輕輕地點擊了一下，沒想到卻點擊出他人生的另一華彩樂章――鉆出高深的象牙塔，憑著掌握的先進的油氣勘探核心技術，走上學商結合之路，創辦了加西科瑞新技術（北京）有限公司。
宋守根說，如果沒有在加拿大4年的積累，包括學術、信息乃至視野，就不會有今天的成就，這4年在他的一生中占有極其重要的地位。
到達加拿大大不列顛哥倫比亞大學的第三天，他就做了兩場學術報告，主要內容來自于他的學術研究核心――關于地震波的多分辨率傳播模式及其成像過程。報告會的內容立即引起了加方教授的巨大興趣，被邀請為研究小組的第二負責人。
同年12月，他在溫哥華年會上做的報告，引起了加拿大泛太平洋石油公司的關注。會后，總部的兩名技術專家趕到宋守根所在的大學，請他專門為他們兩人做單獨的學術報告。報告結束后，他們非常滿意，當即拍板給UBC一個項目；同時，還給他一個項目在回國探親期間完成。
這兩次報告使宋守根聲譽鵲起，贏得了同事們足夠的羨慕眼神。
在加拿大，宋守根利用良好的科研條件、豐富的資料、迅捷的信息，特別是可以時刻關注到法國、美國、巴西、意大利、以色列的最前沿成果，努力開拓視野、加緊研究。
2000年春天，宋守根回國考察創業環境。此時，國家正著力推動高科技產業發展，中關村管委會以及創業園熱情地為創業者提供各種信息、服務。為解決創業者的后顧之憂，還在房租、稅收、家屬安排等方面也給予了一定的優惠條件及解決方案，這讓宋守根堅定了回國創業的信念。
一定要學有所用
其實，宋守根學以致用的思想產生得很早。
1976年，16歲的宋守根高中畢業后回鄉務農，1978年考上了湖南吉首大學數學系，畢業后回到老家教中學數學。此時，一向喜愛讀書的宋守根利用業務時間通讀了《古今數學思想》。這本書談到了牛頓、萊布尼茨、科西的數學成就與思想，也給了他極大的啟發：牛頓在數學上取得成果，不是因為他專門搞數學，而是由于當時的數學不足以讓他研究清楚力學問題，他才提出微積分的概念。如今，科學發展越來越細，同一專業不同研究方向的人都不能很好地相互了解，這么可能做出更大的學問？到底如何理解“學以貫通”？
宋守根決定從方法論上加以改進。
1986年，宋守根考取了云南大學研究生，選擇了一個與數學、物理都相關的研究方向――數學物理方程及其應用。受導師嚴謹治學的學術熏陶，使他在運用數學物理的現代方法和金屬礦的地球勘探方向上都打下了較好的基礎，獲得了偏微積分方程及應用方向的理學碩士學位。
畢業后沒多久，他又自學完電動學、電磁學、磁場、電場、場論等課程，考取了中南工業大學地質系地球物理博士。
這次，他選擇了學校還沒有的石油地震勘探作為研究方向。在導師的支持下，宋守根堅定了走向了把所學學科的基礎優勢與專業相結合的道路。
1994年，宋守根被特聘為中南工業大學勘探地球物理專業教授。一次，他應邀去南京江蘇地球物理學會講地震成像的課程。會后，各油田的技術人員團團把他圍住，詢問課上所講的理論什么時候能開發成軟件。這意味著宋守根的研究有著廣闊的實用前景。
是啊，學以致用，學而不用何為學？此后的一個多月里，宋守根常常夜不能寐，輾轉反側。
對，在方法論上找突破口。能否把數學專業的基礎、地球物理的問題提煉成數學物理的問題，用數學的方法解決，用計算機的實驗方法作為平臺，設計計算機軟件解決工程問題？這可以實現從實踐到理論，再從理論到實踐的過程。他提出了一個粘彈性波動方程方法，可以提高地震成像分辨率。
找到了突破口，宋守根有些激動。
以后的日子里，他走向了科研與實踐相結合的道路上。自1995年推出第一個應用技術后，一發不可收拾。在1996年和1997年，他參加了國家九五攻關項目，在大港油田和塔里木盆地的油氣勘探中做了五項科技服務合同，為學校引進300萬元的科研經費。塔里木盆地的成像處理還得到了有關部門的高度肯定，使他初次嘗到了科研一旦運用于生產所帶來的巨大效益。
1998年出國之前，宋守根在學術上已經小有造詣，并獲得了多項榮譽：
1998年，國家教育部評選“跨世紀優秀人才培養計劃”，宋守根榜上有名，當時也是勘探地球物理專業唯一的入選者；作為中國有色金屬總公司第一批第一層次跨世紀學術和技術帶頭人，他獲得過湖南省科技進步二等獎等多項殊榮，被評選為湖南省第三屆“十大杰出青年”。
搶占油氣勘探市場的話語權
加拿大優美的環境沒有挽留住宋守根回國創業的夢想。
2000年，在家人的支持下，他把這些年積攢的所有資金都投入到創業中，但起步階段還是有些艱難。所幸的是，中關村科技園區向銀行推薦了宋守根并做擔保，50萬元的貸款成為創業初期的啟動資金。
隨著業務的發展和資金的逐步到位，公司的戰略目標越來越長遠，因為他們掌握著具有自主知識產權的新勘探技術――地震逆散射序列深度成像與速度反演技術。可以說，加西科瑞新技術（北京）有限公司的誕生就是這一技術的象征。
我國幾大盆地做過多輪油氣勘探，對于較簡單的地質結構上的大型油氣田早已經發現，剩下的就是當今技術無法探明的復雜地質條件下的隱蔽性油氣藏。如果沒有對現有的勘探開發技術有新的突破，就難以發現新的大型油氣田。
無疑，技術是取得石油市場勘探話語權的決定性因素，而人體醫學成像技術給了宋守根莫大的啟發。
油氣勘探地震成像技術（暫且簡稱為勘探CT），與醫學CT有異曲同工之妙。它們同屬于信息探測技術，而所要尋找的部位都隱藏在看不見、摸不著的介質內部。盡管人體CT要比勘探CT容易得多，因為有人體解剖學來驗證人體CT。但通過地球物理學家的努力，仍然形成了以波動方程地震偏移成像技術為核心的以及與之配套的系統數據處理技術。實踐也已經證明，這套技術對于相對簡單的地質結構的油氣勘探已經取得了很大成功。但它的致命弱點是，對復雜地質速度模型的隱蔽性油氣藏，它無能為力。這也是目前國際油氣技術發展的重點、熱點、難點。
目前，偏移成像需要預先獲得速度模型，根據速度模型來實現地震成像。而地下世界千變萬化，這一理論卻只適用于簡單地質模型。
現今工業界最常用的技術還是對速度模型依賴性不強的時間偏移成像技術，它的成像信息建立在地震數據上，具有客觀性，但這一技術理論前提是地質模型均勻，對于變化較大的模型，則不能正確成像，也就是說必將導致勘探的失誤。這也是在我國西部前陸盆地和復雜崎嶇海底油氣勘探中，時間偏移成像技術由于地質結構復雜而不能很好地應用的原因。
雖然深度偏移成像建立在速度模型準確的前提下，但勘探本身的目的本來就是搞清地下速度模型，在成像之前不可能得到準確的速度模型。顯然，這種深度偏移方法所得到的成像結果客觀性不強、可操作性不強。
如何利用地質速度模型依賴性不強的地震深度成像技術，找到復雜地質構造條件下的隱蔽性油氣藏，成為眾多著名研究機構競相研究的課題。其中最關鍵問題是如何有效地實現對地下結構的準確成像，通俗地理解，就是給地質內部做CT。
此時，加拿大大不列顛哥倫比亞大學開展利用地震波逆散射波序列進行了不依賴于速度模型的多次波去除的研究，取得了一系列好的理論成果。1998年，在該大學作為訪問科學家的宋守根提出了利用逆散射波序列理論進行深度成像和速度建模的設想，得到了專家們的熱烈響應和大力支持。
在以后三年的時間里，宋守根系統地完善了這一理論。它攻克了深度偏移成像技術長期以來速度模型的致命弱點，應用推廣后，將全面提高油氣地震數據深度成像的客觀性和準確性，為尋找我國西部和深海復雜地質條件下的隱蔽性油氣藏提供關鍵性的技術手段。這一具有世界領先水平的、擁有完整的自主知識產權的新技術，將為我國在國內外的油氣勘探中帶來重大的實用工業價值，也為增加我國戰略石油儲備提供可靠的技術保障。
同時，這一技術為我國在境外進行新區油氣勘探或購買油氣田區塊減少開發風險和投資，加速在國外建立石油能源基地，搶灘國外油氣資源豐富地區，實現我國能源走出去戰略步伐具有重大意義。
當年來自加拿大清晨的靈感，如今已經發展成為油氣勘探領域的一項嶄新技術。
現在，走過科研創業初期的宋守根已不滿足于思考技術的應用與推廣、融資與發展、市場與人才，那只是一個現代企業的“初級階段”。如何加大管理力度，增強執行力，引進職業經理人是加西科瑞新技術（北京）有限公司的下一個藍圖。
“我把企業文化基礎搭建好以后，就要退出了，給年輕人一個施展才華的更大舞臺。”剛剛44歲的宋守根意味深長地說道，“一個現代企業最重要的不僅是擁有高深的技術，還要善于管理與經營，而制度建設永遠是長遠性的……”
關鍵詞：地震勘探 物探技術 發展趨勢
中圖分類號：P631 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）05（b）-0237-02
物探技術是一門應用性為主的學科，不言而喻，它的應用領域十分廣泛。在地質找礦、軍事工程、工程物探、工程質量檢測等方面發揮著重大作用，對于保障國對民經濟穩定發展有著重大意義。在工程方面，物探技術更是和工程如影隨形，在工程選址、工程質量檢測方面，都應用十分廣泛。
在礦產資源勘查過程中，我們首先需要對各種物探方法和儀器有著充分地了解，再根據具體的工作目的選擇合適的物探方法和儀器，這樣才能更好更準確地完成勘探任務，因此各種物探方法的特點及適用范圍以及所采用的物探儀器，我們都要進行認真地比較研究。地震勘探作為一種主要的物探方法我們更要加以重視和研究。在實際工作中，經驗的積累對于工作的展開也是有很重要的指導意義，所以，要在掌握理論方法和儀器設備使用的基礎上，注重實踐經驗的積累。
1 地震勘探技術的發展歷程
地震勘探技術隨著現代相關技術的發展而不斷發展，取得的成就也進一步豐富。事物是運動發展的，運動是絕對的。就像我們的宇宙，時時刻刻都處于之中。隨著中國的崛起強大，國家對于科學技術的需求越來越高，其中也包括地震勘探技術。
回顧地震勘探技術的發展歷程，地震勘探技術始終處于不斷創新、飛速提高的過程之中。至今它已經形成了一個復雜、龐大而完整的科學體系。數學、物理、計算機以及地質學的各個分支都滲透到這個領域之中，因此，地震勘探變成了一門綜合性的科學，它的發展可以按如下時間進行劃分。
30年代，地震勘探技術第一次飛躍，由折射地震法改進為反射法；50年代，地震勘探技術第二次飛躍，出現多次覆蓋技術；60 年代，地震勘探技術第三次飛躍，出現了數字地震儀及數字處理技術；70年代初期，地震勘探技術第四次飛躍，出現了偏移歸位成像技術；70年代后期，地震勘探技術第五次飛躍，出現了三維地震勘探技術；90年代，地震勘探技術第六次飛躍，出現了高分辨率與三維地震結合。
2 地震勘探儀器的發展
地震勘探儀器主要是記錄地震波，按地震波的記錄方式，地震勘探儀器的發展已經歷了6代。
第一代是電子管地震儀，一般稱模擬光點記錄地震勘探儀。這代地震儀大多數由電子管制成。由于光點感光方式的限制，其動態范圍小，僅有20 dB，頻帶寬約10 Hz，采用自動增益控制，記錄結果不能作數字處理。第二代是晶體管地震儀，一般稱模擬磁帶記錄地震勘探儀。大多數采用晶體管電路，利用磁帶記錄，可多次回放，并可作多次疊加和數據處理。動態范圍達50 dB，頻帶寬為15～120 Hz，采用公共增益控制或程序增益控制。第三代是集成電路地震儀， 一般稱數字磁帶記錄地震勘探儀器。這代地震儀采用二進制增益控制方式和瞬時浮點增益控制。它把檢波器輸出的信號轉化為數字化信息，記錄在磁帶上。其動態范圍為120～170 dB，頻帶寬為3～250 Hz以上，記錄的振幅精度高達0.1%～0.01%。第四代是大規模集成電路地震儀，一般稱早期遙測地震儀。遙測地震儀由許多分離的野外地震數據采集站和中央控制記錄系統組成。第五代是超大規模集成電路地震儀，通常稱為新一代遙測地震儀，為多種數據傳輸模式的地震儀。第六代是全數字遙測地震儀，采用是全數字化地震數據傳輸與記錄系統。從21世紀初（2002年）開始，主要標志是采用微機械電子技術成功制造數字地震傳感器，從而從技術上解決了傳統模擬地震檢測器制約地震勘探發展的瓶頸問題。包含地震勘探技術的物探技術與經濟發展始終處在互動的良性循環之中，工業化的生產需求推動著物探技術不斷創新，物探技術的進步極大地促進了工業的發展。目前，地質勘查的難度越來越大，重大實際問題正在促進地球物理極限的延伸，向物探技術提出了新的挑戰。
3 地震勘探技術的現狀
3.1 地震勘探儀器設備現狀
諸多的勘探新技術對勘探儀器和設備提出了越來越高的要求。寬方位角采集在成像分辨率、相干噪聲衰減以及辨識定向斷裂等方面的優點已經越來越引起大家的重視。數字檢波器振幅校正、溫度變化、時效性、可靠性和穩定性遠遠優于常規的機械式檢波器，而且它為全數字輸出，有較好的電磁兼容性能，動態范圍大、信號畸變小，具有優異的矢量保真度。對于目前的地震勘探的應用已經非常成熟，軟硬件的開發水平隨著科技水平的提高也越來越高。其中地震勘探的儀器和設備也逐漸趨向于智能化、高速化、輕便化和特色化。
3.2 地震勘探技術現狀
近幾年來，隨著物探裝備的發展，地球物理勘探技術特別是地震勘探自從在石油工業中應用以來，始終處于不斷的發展和改進中。以高分辨率地震、高精度3D地震、疊前偏移成像、山地地震、高精度重磁等為代表的勘探地球物理技術，以約束反演、屬性分析、4D地震、井中地震、多波多分量地震等為代表的油藏地球物理技術正躍上新的臺階。特別是隨著近些年來，電子技術、計算機技術、信息技術等相關學科的飛速發展，地震勘探已經從最初的一維勘探到現在的三維甚至是四維勘探。從單分量到現在的多分量，從簡單的構造勘探到尋找隱蔽巖性油氣藏。
地震相干解釋技術、地震相分析技術、波阻抗反演技術、三維可視化技術等為代表的一系列新技術的出現，以及神經網絡在數字處理中的應用，在實際工作中得到了全面推廣應用和發展。用于地震數據處理和解釋的軟件，在后期的數據處理解釋的過程中是必不可少的。常見的數據處理軟件有Geocluster、Seimic等，常用的解釋軟件比如：Landmark、Jason等一些著名的解釋系統，并且在實際應用中，很多功能都在不斷的擴展，以適應地震數據處理。總之，隨著相關學科的發展，科學技術的進一步提升，地球物理所應用的軟硬件也在進一步提高。
4 地震勘探技術的未來發展趨勢
4.1 地下探測趨勢
科學技術的發展，使得地震資料的處理和解釋的水平有了更進一步的發展。新技術和新方法層出不窮，并將投入到實際的生產和應用中。隨著油田勘探開發的深入，地球物理正從一種勘探工具向油藏描述和檢測工具過渡。大量的地震數據和地下的VSP測井和鉆井緊密結合，使我們能夠從地面數據中挖掘越來越多的地下信息。地球物理將伴隨著人們對地下資源的不斷需求而不斷發展。
4.2 高分辨、高可靠性、實時成像趨勢
在工程物探巨大市場需求的帶動和計算機技術的推動下，未來幾年工程物探技術與新儀器的開發將呈現良好的勢頭，開發水平將大大提高，新儀器將以高分辨、高可靠性、實時成像儀器為主流。
4.3 靜態向動態過渡趨勢
精確的油藏表征是油藏管理及生產最大效率的關鍵步驟。油藏的靜態表征數據是地震數據孔隙度等，用作標定的數據主要是VSP測井、鉆井等獲取的地質數據，油藏的開發是一個動態過程，因此靜態表征須向動態表征過渡。在整個油田的開采過程中，靜態油藏特性如孔隙度、滲透率等和動態數據都將會得到更新。油藏模型已從最初的簡單模型不斷優化，指導整個油田的合理開采。
4.4 新技術勘探趨勢
5 主要物探技術比較
5.1 磁法勘探
以巖、礦石間的磁性差異為基礎，通過觀測與研究天然及人工磁場的變化規律來解決地質問題的方法。用途：尋找磁鐵礦（直接找礦）；尋找含磁性礦物的各種礦產；地質填圖；地質構造等。特點：理論成熟，輕便、快速、成本低，但應用范圍不夠廣。
5.2 電法勘探
以巖、礦石間的電性差異為基礎，通過觀測與研究天然及人工磁場的時空變化規律來解決地質問題的方法。用途：地質構造；尋找油氣田、煤田；尋找金屬與非金屬礦產；水、工、環地質問題等。特點：三多：參數多，場源多，方法多；二廣：應用空間廣，應用領域廣，但受地形及外部電磁場干擾大。
5.3 地震勘探
以巖、礦石間的彈性差異為基礎，通過觀測與研究地震波的時空變化規律來解決地質問題的方法。用途：地層分層；地質構造；尋找油氣田、煤田；工程地質問題等。特點：探測深度大，精度高，但要放炮，工作難度大，破壞環境。
5.4 放射性勘探
5.5 物探新方法
6 結語
隨著中國的崛起強大，國家對于科學技術的需求也越來越高，其中也包括地震勘探技術。總之，地震勘探技術是一門以應用為主的學科，它是以不同巖、礦間物理性質的差異作為基本的和必要的前提條件，以各種設備儀器為重要手段，應用領域十分廣泛，對國民經濟和國防有重大影響的一門技術科學。技術的進步將推動地震勘探技術的革新，現今存在的諸多問題也將會被解決，而且對于地震勘探技術的投入也在不斷地擴大，新的技術也將會不斷的被應用，我們相信新技術的發展和應用將會帶來更多的經濟效益。
參考文獻
關鍵詞：喀斯特；巖土工程勘察技術；承載力參數選取；確定
Abstract: Geotechnical engineering work is the goal of the engineering geological conditions to find out the seat of the construction project, to analyze the geological problems of concrete, to provide scientific basis for the design and construction of the construction project. This paper introduces in detail the geotechnical engineering in karst areas of Karst survey and related technology, determination and selection principle of the rock and soil bearing capacity parameters, through theoretical research and perfect for geotechnical engineering investigation of Karst landform area provide theoretical support, to ensure the safety and smooth construction of the project.
Keywords: Karst; geotechnical engineering technology; bearing capacity parameters determination;
中圖分類號: TU449 文獻標識碼:A文章編號:
0 前言
喀斯特是外文的音譯，簡單理解即巖溶，指的是一種水對碳酸鹽、石膏之類的可溶性巖石的沖蝕、溶蝕等作用以及伴隨而生的現象的總稱。由此而產生的地貌，我們稱之為喀斯特巖溶地貌。喀斯特巖溶地貌在全世界有廣泛的分布，而在我國也有很大的分布區域，主要集中在廣西、云南及貴州等省份，在這些地區由于長時間的流水侵蝕作用，容易形成巖溶塌陷區，這對地面建筑物或構筑物將是巨大的威脅。在喀斯特巖溶地區進行各項工程項目建設，做好巖土工程勘察工作顯得尤為重要。巖土工程勘察工作涉及到許許多多專業的理論和技術，需要從業人員扎實地掌握這些知識，以便于更好的完成工作。下文將為讀者詳細介紹具體的巖土工程勘察方法技術以及各巖土參數選取的方法，最后通過一個工程實例更加具體地描述相關技術在實踐中的應用情況。
1 簡述喀斯特巖溶地區的巖土工程勘察相關技術
巖土工程勘察技術多種多樣，勘察工作最基本的方法是勘探和取樣，勘探是運用特定方法了解地下巖體的相關特性；取樣是為了提取巖土樣品進行鑒定，獲取第一手的巖土特性資料。常見的勘察技術主要有以下幾種：一、常規鉆探方法；二、地球物理勘探；三、工程地質勘察；四、遙感技術；五、示蹤試驗；六、模型試驗；七、工程地質原位測試技術。
1.1 鉆探技術
鉆探技術依靠特定的巖層鉆探設備，鉆入巖土層中，提取巖土樣品做進一步的分析，以便揭示工程地下巖體的特性。鉆探技術作為一種重要的巖土工程勘察技術，早已經在實踐中得到廣泛的使用，鉆探技術分析出的最終結果將作為工程項目設計、施工以及評價中重要的基礎資料。巖土工程鉆探工作應包括以下內容：（1）鑒別巖層巖性，確定巖層埋深和厚度；（2）查明勘探范圍內的地下水的分布情況；（3）提取符合要求的巖土樣品、水樣品并進行各種試驗。
1.2 地球物理勘探技術
地球物理勘探技術，簡稱物探技術，是一種以地下巖石的性質或地球的某些物理特性為理論基礎，運用相關技術手段，進一步揭示地下巖層的構造及巖層特性的方法。常見的物探方法有電測井法、淺層地震勘察以及高密度電阻率法等，電測井法是一種常見的地球物理勘探方法，用于確定地下含水層厚度、位置以及涌水量等相關水文地質參數。在上世紀九十年代，地質雷達和層析成像技術已經相當成熟，廣泛應用于巖溶地區塌陷區、溶洞等分布情況及形態的勘察。地質雷達的優勢在于能直接及時地了解巖溶形成的空洞管道系統中的水氣壓力變化情況，能有效對巖溶地區地面沉降量進行監測。地球物理勘探有利于大范圍巖溶分布情況的勘察，該勘探技術準確度容易受到外界因素的影響，還需要進一步改進。
1.3 工程地質勘察與測繪技術
工程地質勘察與測繪是一種實地調查的方法，需要深入實地調查了解喀斯特巖溶地貌、地下水分布情況、巖土的巖性，并進行測繪工作。工程地質勘察與測繪能夠對喀斯特巖溶的分布情況有個整體性的了解，有利于地質勘探工作的深入開展。相比于其他方法，工程地質勘察與測繪技術操作性強，簡單實用，能夠取得所需的有效數據。
1.4 遙感技術
遙感技術是建立在航空航天技術基礎上的一項較為新穎的技術，常見的遙感技術，大多是借助運行于地球外空間的衛星，對地面地貌進行測繪。遙感技術還包括航空遙感、雷達遙控傳感及紅外線遙感，長期的實踐證明，遙感技術在對巖溶地貌的研究工作起到很好作用，大大提升了科研的效率，適用于大面積區域的遙測。遙感技術主要適用于國家大型建設項目的選址，比如三峽水壩等，而普通的工民建項目不提倡使用該技術，成本較高。
1.5 示蹤試驗
利用示蹤元素等對巖溶地區地下水進行一定時期的觀測試驗，查明地下溶洞的分布范圍以及聯通情況。示蹤試驗操作比較簡單，對人員素質要求不高，最終的試驗結果可靠，但該法只適用于地下溶洞存在流水的情況，沒有地下水無法進行示蹤試驗。
1.6 模型試驗
在實驗室，模擬實際巖土、水流的現狀，制作一定規模的模型，研究不同條件下地下巖溶地基的侵蝕程度及侵蝕后的整體穩定性，該法適用于理論研究。
1.7 工程地質原位測試技術
工程地質原位測試技術主要依靠動力觸探和標準貫入這兩項試驗，對地下溶洞及巖溶塌陷區的堆積物進行測試分析，以便于了解其工程地質性質和巖層的承載力。工程地質原位測試技術是一項應用時間較長的技術，操作簡便，成本低廉，易為工程人員所接受。
2 喀斯特巖土層承載力參數的確定
喀斯特巖溶地區巖土層承載力參數一般主要有：
①巖層承載力參數：巖層承載力特征值fak(kpa)、以基巖為持力層的樁樁端阻力極限值qpk(kpa)；入巖段樁側阻力極限值qsk(kpa)。
②土層(一般粘性土、紅粘土、碎石土、回填土)承載力參數fak(kpa)：土層段樁周側阻力極限值qsk(kpa)。
2.1.巖層承載力特征值的確定
2.1.1巖層承載力特征值fak(kpa)和樁端阻力極限值qpk(kpa)的確定
①桂林喀斯特巖溶地區的巖層主要是上泥盆統融縣組（D3r）灰巖、桂林組（D3g）灰巖，下石炭統巖關階（C1Y）泥炭質灰巖。影響巖層（體）承載力的因素主要有：巖石的風化程度、破碎程度、巖溶發育程度等。選作地基持力層的巖層通常是指中風化或中-微風化的巖石層；強風化或全風化的巖石層只宜按碎石土使用。
②巖層承載力特征值fak(kpa)和樁端阻力極限值qpk(kpa)的確定
在實際鉆探工作中，經野外識別鑒定后隨機選取有代表性的巖芯樣（不少于6組，3塊/每組），在實驗室做飽和單軸抗壓強度試驗，根據實驗結果并按如下經驗公式確定巖層承載力特征值fak(kpa)和樁端阻力極限值qpk(kpa)。
公式： qpk(kpa)=1000ΨRW（kpa）；fak(kpa)=1/2·qpk(kpa)。
RW～巖石飽和單軸抗壓強度標準值（Mpa）；
Ψ～折減系數，系經綜合巖層（體）的風化程度、破碎程度、巖溶發育強度等因素后
的經驗系數。取值：0.2～0.3。要求巖層（體）是完整或比較完整。實際工作中
應根據巖層（體）的完整性適度把握。
【例】桂林市*****小區詳勘,擬建建筑樓高26層。場地內下伏基巖為上泥盆統桂林組（D3g）灰巖，巖石為較硬巖，巖體比較完整，巖體質量等級為Ⅲ級。根據其巖石飽和單軸抗壓強度試驗結果確定其巖層承載力特征值fak(kpa)和樁端阻力極限值qpk(kpa)如下：
樁端阻力極限值：qpk(kpa)=1000Ψfrk（kpa）=1000（0.20）30.63≈6000（kpa）。
巖層承載力特征值： fak(kpa)=1/2·qpk(kpa)=1/2·7600≈3000（kpa）。
巖石飽和抗壓強度檢測報告
工程名稱：*****住宅小區報告日期：2012.10.09 表1
2.2 土層承載力特征值的確定
桂林喀斯特巖溶地區土層主要有：中上更新統-全新統沖洪積成因（Q2-3a-pl、Q4al）的一般粘性土層（包括粘土、粉質粘土）、碎石土、第四紀溶余堆積或殘坡積成因（Qel-s、Qel-l、Qdl）的紅粘土、次生性紅粘土、碎石土等。土層承載力特征值的確定主要是依據常規土工試驗結果和現場原位測試（標準貫入試驗和動力觸探試驗）結果，并按《巖土工程勘察規范》(GB50021-2001)（2009年版）和《廣西壯族自治區巖土工程勘察規范》DBJ/T45-002-2011有關要求確定。
2.2.1一般粘性土承載力特征值的確定
野外鉆探編錄應由有一定工作經驗的編錄員擔任，對各土層的顏色、成份、結構、物理特性等做好現場記錄、描述、鑒別，并進行準確分層。然后對各土層分別取土工試樣，進行室內土工試驗。
對一般粘性土取Ⅰ級（或原狀土）土工試樣，對主要土層的取樣數不應少于6件（組）。室內土工試驗主要測定計算土的含水量W（%）、天然密度ρo(g/cm2)、天然孔隙比eo、液限WL%、塑限Wp%、液性指數IL、塑性指數Ip、壓縮比a1-2(Mpa-1)、壓縮模量Es(Mpa)、粘聚力C（kpa）、內摩察角Φ（°），對于紅粘土或次生紅粘土應增加：含水比αw、液塑比Ir、自由膨脹率δef(%)等。取樣后接著做原位測試（標準貫入試驗）。根據土工試驗結果和標準貫入試驗結果綜合確定該土層承載力特征值fak(kpa)、壓縮模量Es(Mpa)。
對于碎石土則應取顆粒分析樣，在室內土工試驗中進行顆粒分析，測定計算顆粒樣中的卵礫砂粘粒的含量。取樣后接著做原位測試（重型動力觸探試驗）。根據顆粒分析結果和重型動力觸探試驗結果綜合確定該碎石土層承載力特征值fak(kpa)、壓縮模量Es(Mpa)。
【例】桂林市*****小區詳勘，擬建建筑樓高7層，框架結構。場地內上覆土層為中-上更新統沖洪積成因（Q2-3a-pl）的粘土，呈褐黃色，濕，可塑狀，強度中等，土層厚度6-8m。該層取Ⅰ級土工試樣6件，經土工試驗其主要物理力學參數見《土工常規試驗成果表》和《土工試驗主要物理力學參數統計表》；該層做標準貫入觸探試驗6次，平均錘擊數5.8擊/30cm。根據土工試驗結果和標準貫入試驗結果綜合確定該土層承載力特征值fak(kpa)、壓縮模量Es(Mpa)如下：
附表2.《土工常規試驗成果表》附表3.《土工試驗主要物理力學參數統計表》
附表4.《標準貫入試驗成果表》
制表： 審核：
①據土工試驗結果查附表5-4土層承載力特征值：fak(kpa) = 203kpa。
②據標準貫入試驗結果查附表5-9土層承載力特征值：fak(kpa) = 163.45kpa。
綜合土工試驗和標貫試驗成果，并結合在本地區的工作經驗，該土層承載力特征值：fak(kpa) = 160kpa。壓縮模量Es(Mpa)=6（Mpa）。
3 工程實踐---喀斯特巖溶地區綜合物探方法的應用
3.1 工程地形地質概括
工程項目名稱是南方某花園小區，占地面積30.68公頃，小區建筑群包含有25棟高層住宅樓、5個籃球場、6個網球場、4個地下車庫以及2個健身會所。小區所處的場地位于一個巖溶平原和谷地平原的相交部位，屬于典型的喀斯特巖溶地貌。小區三面環山，北面為寬闊的巖溶平原，山峰的平均高程為286.56米，場地中心地段平均標高為158.46米。其中小區西邊方向的地下有兩條發育比較完全的地下河，流向東端遠處的漏斗落水洞區。經過勘察，落水洞底部平均標高為135.47米。此外，小區所在地處于一個北東走向傾斜構造中。
該小區建設項目所在地屬于巖溶發育較強烈區，上覆土層為第四系中-上更新統（Q2-3apl）沖洪積層，為一般粘性土，稍濕-濕，可塑狀，底部或對應于溶溝、溶槽部位多為軟-流塑狀粘性土；下伏基巖為上泥盆統桂林組（D3g）灰巖，灰-淺灰色，細晶結構，中厚層狀，巖溶發育較強烈。
該項目勘察，除采用常規工程地質鉆探等技術方法外，尚需配合于工程物探技術（波速），水文工程勘察等方法技術。
3.2 工程地球物理特性
小區場地內下伏基巖為上泥盆統桂林組（D3g）灰巖，縱波在灰巖中傳播的波速較快，而在黏土中比較慢；在不良地質體發育的地帶，波速也會變慢。此外，灰巖的電阻率高于黏土，不良地質體的電阻率也處于一個較低的數值。由上可知，無論是在波速或是電阻率上，巖層、土層以及不良地質體間都存在著明顯的差異，這就為物探中電阻率測試法或淺層地震勘探法創造了有利條件。
3.3 具體的物探方法
根據實際的情況，本次物探采用電阻率測試法和淺層地震勘察法進行勘察工作，最終目的是查明上覆土層的厚度，了解下伏基巖中溶洞、裂隙的位置及分布規律。
高密度電阻率測試法，通過使用先進精密的高密度電法儀對地學實行層析成像。高密度電阻率測試法能查明地下覆蓋層的巖層厚度，探查地下不良地質體的分布位置及地下溶洞的發育情況。
淺層地震勘察法分為兩種，一是多波列地震映像法；二是面波法。多波列地震映像法使用的勘察與檢測系統工作效率比較高，該系統可以快速地對現場采集而來的數據進行綜合分析，通過設備的數據處理，工程人員可以及時地了解勘察區域內的地層情況。面波法的原理是面波在某種介質中傳播的頻散特性、速度和介質的力學性質具有緊密的聯系。通過反饋回來的波速等信息，我們可以依據此劃分地層。而頻散特性能反映出地下巖溶、裂隙及不良地質體的分布情況。
3.4 勘察結果
經過具體勘察，小區全部的建設區域得出了足夠量的多波列地震映像以及電阻率法剖面，同時也得到了十多個地震面波勘探點。再根據收集到的其它探測數據，可以繪制出物探推斷剖面圖、等高線圖、面波波速斷面圖等，最后綜合各項圖紙，分析出建設區域內所有的溶洞、裂隙以及不良地質體。依據最終的勘察成果，在工程建設中可以按場區進行劃分，分為穩定性高、中、低三個層次，為以后小區的建筑物布局提供依據。
4 結語
如上文贅述，喀斯特巖溶地區的巖土工程勘察相關技術對實際的勘探工作具有重要意義，巖土層承載力參數的選取也涉及到后續的設計與施工。隨著技術的不斷完善，相信在不久的未來，巖土工程勘察工作將更加便捷，更加高效，為建設項目安全順利的進行打下扎實基礎。
參考文獻
[1] 曹英武.王哲.巖溶區工程物探地電特征分析[J].中國勘察設計,2008,(7):12-13.
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[關鍵詞]礦井瞬變電磁法；井下超前探測；多匝小回線
中圖分類號：P412文獻標識碼： A 文章編號：
引言
隨著物探技術的不斷發展，在煤礦防治水工作中越來越多的應用了物探方法，綜合物探技術已成為水文地質探測的重要手段。特別是近年來發展出來的多匝小回線裝置形式的礦井瞬變電磁技術，憑借其體積效應小、探測方向性強、探測距離大、分辨率高、對含水低阻體敏感等特點，在對巷道掘進頭前方斷層及其破碎帶、裂隙發育區、巖溶、陷落柱等構造的賦水性的快速準確預測、預報有著非常重要的作用。下面結合山西某煤礦的瞬變電磁法勘探實例進行說明。
一、礦井瞬變電磁法工作原理
瞬變電磁法（Transient Electromagnetic Method，簡稱TEM）是利用不接地回線或電極向地下發送脈沖式一次電磁場，用線圈或接地電極觀測由該脈沖電磁場感應的地下渦流產生的二次電磁場的空間和時間分布，來解決有關地質問題的時間域電磁法。
瞬變電磁法與其它電法相比，具有以下特點[1]：
（1）觀測斷電后的純二次場，克服了復雜的一次場補償問題，同時受地形影響較小；
（2）單脈沖激發就可得到多信息的整條瞬變電場衰減曲線，通過加大發射功率和多次疊加，可大幅度地提高信噪比，加大勘探深度。
二、工作方法技術
考慮到井下巷道空間的限制，為了能有效的探測巷道迎頭含水構造以查明迎頭是否存在富水異常區域，礦井瞬變電磁法一般采用重疊回線裝置，發射和接收線框為2m×2m矩形回線。這種裝置既可以在狹窄的巷道空間中方便的進行各種角度的旋轉、位移，也增加了發射功率，保證了探測深度[2]。
在巷道迎頭做超前探測具體施工中，根據探測任務要求,可以通過調整線圈與巷道底板之間的角度改變線圈法線的指向,來獲取巷道掘進頭前方不同水平層位上的地電信息（如圖1）。 即從巷道迎頭的一側開始，首先使發射、接收回線裝置的法線垂直巷道側面進行測量，然后旋轉回線裝置，使裝置的法線方向與巷道的側幫分別成一定、逐漸增大的夾角進行探測；當回線裝置的法線方向與巷道迎頭界面垂直時，根據其主迎頭斷面的寬度布置2～3個測點；到巷道迎頭另一側時再同剛才一樣旋轉回線裝置。
圖1 掘進迎頭測點布置示意圖
Figure 1 Sketch Map of Point Arrangement in Extraction Heading
三、資料解釋
瞬變電磁資料解釋，就是根據勘探區域的地球物理特征、TEM響應的時間特性和空間分布特征來確定地質構造的空間分布特點，例如，覆蓋層厚度變化、垂向巖性分層和巖層的橫向變化情況，斷裂破碎帶和其它局部地質構造目標的位置、形態、產狀、規模、埋深等。瞬變電磁法勘探成果的資料解釋應以理論及模擬圖形為基礎，以測區的物性差異為前提，結合地質及其他物化探方法和工作環境進行，對資料的定性分析和解釋是資料解釋中最重要和最基本的部分，定量解釋在定性解釋的基礎上進行。采區瞬變電磁測深資料的解釋步驟為[3] ：
（1）調查測區的已有地質物探資料，確定測區地層、目的層的地球物理特性。
（2）格式轉換：即把原始數據從由瞬變電磁儀中存儲的數據格式，經過專用程序處理轉化為計算全區視電阻率可用的特定數據格式，并剔除干擾畸變點。
（3）根據實測電位衰減時間響應曲線換算成視電阻率的時間曲線，由于采區水文勘探要求目的層較深，一般可采用晚期場定義的視電阻率公式計算，若考慮淺部目標，則應采用全區視電阻率公式計算。
（4）對視電阻率進行反演解釋（時深轉換），將曲線反演轉換成曲線。
四、工作實例
山西某礦的東風井在在掘進過程中,與主井掘進頭還有300m將貫通,據地質資料,在其掘金方向左側頂板可能有采空區存在，其具置與積水性不明，為排除透水隱患，保證安全掘進，需查明掘進頭前方是否存在采空區積水[4] ～[6]。
（一）裝置形式及其參數選擇
本次勘探使用澳大利亞產SIROTEM-Ⅲ型儀器。瞬變電磁法勘探采用重疊回線裝置，采用多匝2mX 2m矩形回線，發射4O匝，接收線框。采樣時窗為：1～34，疊加次數：64，時間采用標準時間序列。掘進頭按圖1所示布置測點11個，分別對頂板、順層與底板方向的探測。
（二）探測結果
數據采集完成后，經過數據的解釋處理，畫出等電位扇面圖，如圖2。由于發射電流關斷時間過長,造成早期數據嚴重畸變,致使約20m的近距離信息無法分辨。由于巷道為工字鋼與金屬錨網支護,故圖2(a)中側幫1~4號測點與10~11號測點視電阻率值較低,約5-10Ω·m。掘進頭正前方未受到工字鋼與錨網影響,故視電阻率值較高,約20~100Ω·m。
因此在迎頭正前方約100米范圍內視電阻率等值線無明顯異常變化，且視電阻率值相對較高，可推斷在巷道迎頭前方100m范圍內沒有富水區域，也無其他的富水異常構造。
圖2 二維探測結果（a）巷道迎頭前方底板；（b）巷道迎頭前方順層；（c）巷道迎頭前方頂板
Fig.2 Achievement Graph of 2D
結論
應用結果表明,礦井瞬變電磁法可以用于掘進頭前方采空區積水的超前探測,能準確圈定積水的位置,其在井下巷道超前探測方面具有施工方便、對施工空間要求不高、成本低、技術比較成熟、效率高的優點，特別是可以在狹小的巷道迎頭空間中工作和數據采集效率高，不影響煤礦巷道的正常掘進，是其他方法所不具備的。但對積水量僅能做定性評價而不能給出定量解釋,視電阻率斷面圖上探測異常區域分布比實際積水區間要大,且側幫測點易受到金屬錨網支護的影響,同時由于采用多匝小回線裝置形式,發射電流關斷時間過長,存在近距離探測盲區。相信隨著該技術的不斷發展與完善,必將在煤礦含水構造體的超前預報中發揮越來越重要的作用。
參考文獻
[1]湯金云.礦井瞬變電磁法數據處理與解釋系統研制[D].徐州：中國礦業大學碩士論文,2012
邊界來吸收反射波。文中主要是基于Kelvin-Voigt模型，介紹了二維黏彈性邊界，在二維黏彈性人工邊界的理論基礎上，引入了黏彈性邊界的彈性系數和阻尼系數，然后利用大型通用有限元計算軟件ANSYS，實現了對該邊界吸收情況的有限元模擬，并且得到了較好的吸收效果。
關鍵詞：Kelvin-Voigt模型 黏彈性邊界 有限元
引 言
正演問題是地球物理理論計算中存在的基本問題之一，所謂正演問題就是給定場源的分布，求解場值的大小。從應用角度來講，地震學問題主要是求解反演問題，但是為了求解反演問題，往往首先要解正演問題，兩者是相互關聯的，正演是反演的基礎，因此研究正演問題是非常必要的，地球物理正演在石油勘探中占據十分重要的地位。通常求解正演問題有三類方法，分別是解析法、模型實驗法和數值模擬法，其中數值模擬法的應用最為廣泛，正演的數值計算方法很多，最常用的方法有兩種，分別是有限差分法和有限單元法。
在無限域介質的瞬態波動問題模擬中，一種廣泛采用的數值模擬技術是引入虛擬的人工邊界，從無限介質中切取出有限尺寸的進場計算區，然后對計算區采用有限元技術完成運動微分方程和物理邊界條件的時空離散化，使對波動的模擬歸結為代數和算術運算，從而實現對真實波動的直接模擬。因此，在波場數值模擬中，必須選用合理的有邊界限制的有限空間域，以使實際模擬是可行的，并保證計算量在計算機可承受的范圍內，但在引入假定的邊界的同時，往往會產生虛假的邊界反射。針對該問題，在采用有限元進行模擬時，通常采用時間域的黏彈性邊界來處理虛假的邊界反射波，從而使得從邊界反射的能量最小。本文主要介紹了基于柱面波動方程建立的二維黏彈性邊界模型，并利用大型通用有限元計算軟件ANSYS，針對該邊界對于縱、橫波的吸收情況進行了模擬實現。
一、二維黏彈性人工邊界
1.二維黏彈性人工邊界理論
黏彈性邊界是Deeks在研究黏性邊界的基礎上提出來的，該邊界采用物理元件構成人工邊界，具有良好的低頻穩定性。黏彈性人工邊界的推導過程同黏性邊界相類似，在假設邊界上不存在能量反射的前提下，基于二維散射波為柱面波的情形推導出任一半徑處，以為外法線的微元面上應力同該處速度和位移的關系，具體推導過程如下：
極坐標中柱面波運動方程為：
（1.1）
式中：為介質的平面位移，t為時間變量；r為到中心的距離變量；為剪切波速，，G為剪切模量，為質量密度。
對于從坐標原點發射出的柱面波可以得出下式：
（1.2）
由式（1.2）和剪應力計算公式，可推導出任意半徑r處以矢徑為外法線的微元面上，應力同該處速度和位移的關系：
（1.3）
令 （1.4）
由上可以看出，如果在半徑處截斷介質，同時在截斷的邊界上施加相應分布的物理元件―黏性阻尼器和線性彈簧后，就可以在很大程度上消除散射波在人工邊界上的反射，即可較為精確地模擬波由有限域向無限域的傳播。
2.二維黏彈性人工邊界參數
黏彈性人工邊界上的應力條件，是一種連續分布的人工邊界條件，當采用有限元方法將計算模型離散化以后，黏彈性人工邊界也將被離散化。然后，采用集中處理的方法可以得到集中黏彈性人工邊界，即在一定面積范圍內，只設置一組黏彈性邊界物理元件，此時，黏彈性人工邊界可以等效為：在人工截斷邊界的單元結點上，設置法向和切向的并聯彈簧阻尼器單元，即Kelvin-Voigt模型。法向和切向的彈簧系數和阻尼器的阻尼系數按照公式（1.5）、（1.6）取值：
式中：、分別為法向和切向彈簧的彈性系數；、分別為法向和切向阻尼器的阻尼系數；R為波源至人工邊界點的距離；A為人工邊界結點在邊界上的等效面積；、為介質的P波和S波波速；、為法向與切向黏彈性人工邊界修正系數。
二、黏彈性人工邊界在有限元模擬中的實現
ANSYS是一種實用性非常強的大型通用有限元計算軟件，該軟件的應用范圍非常廣，遍及工業的各個領域，具有較好的實際應用效果。現在我們將該軟件用于模擬黏彈性人工邊界，進而觀察該邊界對縱、橫波的吸
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收效果。
在ANSYS軟件中，選用Combine14單元來做黏彈性邊界，圖1為Combine14單元的示意圖，I、J為節點，k為彈性系數，c為阻尼系數。圖2是彈簧在ANSYS數值模擬計算中的黏彈性人工邊界模型，在節點B處的切向彈性系數和阻尼系數由式（1.6）計算得到，法向彈性系數和阻尼系數由式（1.5）計算得到。
三、算例分析
該算例為一個二維均勻彈性空間問題，該模型的四周邊界都是黏彈性人工邊界。力學模型如圖3所示，在模型中心位置A處，按照箭頭方向施加主頻15kHz的正弦波力源。
介質參數：剪切模量和密度分別取為，，泊松比，剪切波速度，縱波速度。
采用ANSYS參數畫建模型，計算區范圍取寬2m，深2m，用四邊形單元剖分，單元類型為PLANE42，單元尺寸為10mm。介質截斷邊界處設置切向和法向的彈簧阻尼單元，單元類型采用Combin14，彈簧阻尼器單元一端與邊界結點耦合，另一端固定。計算時間取1500us，時間步長為3us。
根據模擬效果可得出：運用模擬的黏彈性人工邊界來同時吸收縱、橫波時，具有很好的吸收效果，即沒有縱、橫波反射回來；運用模擬的該邊界來只吸收縱波時，縱波被很好地吸收了，同時還有反射回來的橫波；運用模擬的該邊界來只吸收橫波時，縱波反射了回來，但由于部分反射回來的縱波和部分橫波相遇發生疊加，使得該邊界對橫波的吸收效果不是很好，有待于進一步解決。總體來講，黏彈性邊界可以很好地吸收邊界反射的縱、橫波。
四、結論
本文基于Kelvin-Voigt模型，在二維黏彈性人工邊界的理論基礎上，引入了黏彈性邊界的彈性系數和阻尼系數，并利用大型通用有限元計算軟件ANSYS，實現了對該邊界吸收情況的模擬。在ANSYS中，經算例分析表明，采用上述方法可以很好地吸收邊界反射的縱、橫波，從而避免了由假定邊界所導致的虛假邊界反射。
參考文獻：
[1] 劉晶波，王振宇，杜修力等. 波動問題中的三維時域粘彈性人工邊界.工程力學，2005，22（6）：46-51.
[2] 劉晶波，谷音，杜義欣. 一致黏彈性人工邊界及粘彈性邊界單元.巖土工程學報，2006，28（9）：1070-1075.
一、對物理教學內容現代化的思考
（一）物理教學內容現代化就是指要將現代物理學發展所取得的成果告訴學生。
一般認為，現代物理指的是從1896年貝克勒爾發現鈾的天然放射性以來物理學研究所取得的成果。1905年愛因斯坦創立了狹義相對論，先后在普朗克、愛因斯坦、玻爾、德布羅意、海森伯、薛定諤、玻恩等多人的努力下，創立了量子論和量子力學。經過近半個世紀原子物理、核物理的研究，20世紀40年代人類掌握了核能的奧秘，人類社會進入了“原子時代”。1916年，愛因斯坦發表了用一種新觀點來推導普朗克黑體輻射公式的論文，首次提出了受激輻射的概念。今天，激光技術已廣泛應用于尖端科學研究、工業、醫學、通訊、軍事、藝術、教育、計算和日常生活。
（二）物理教學內容現代化就是要讓學生知道基礎物理學在高新科技發展中的應用以及它對其他學科的促進作用。
物理學的發展對現代科技有很大的促進作用。20世紀物理學發展了原子能、電子、激光、計算機等實業部門。物理學在高技術領域的應用有:基因工程技術的發明，使人類開始全面進入認識和改造以人類自己為代表的生命世界;電子計算機的誕生使人類的勞動方式發生了革命性的變化，開創了人類智力解放的新紀元;商用核電站的建成，開辟了人類開發和利用原子能的新時代;人造地球衛星的上天，標志著人類的活動開始越出地球的限制，跨入向太空進軍的新時期。物理學的發展還促進了自然科學中其他學科的發展，如天體物理、地球物理、化學物理、生物物理等眾多交叉學科。
二、現代物理知識的教學價值
（一）現代物理教學內容有助于學生開闊視野，提高學習興趣，激發其內在的學習動機。
學習興趣是學生學習的強大內在動力，現代物理知識能夠展現物理的內在美，因為物理規律本身的簡單、和諧和統一就是對于自然美的充分展現。例如，萬有引力定律的發現實現了天和地的統一，電磁場理論的建立使電、磁、光得以統一，而能量轉化與守恒定律的發現則說明自然整個運動的統一。通過對現代物理知識發展及應用的介紹，可使學生意識到物理學是一門處于不斷發展中的學科，增強學生學習物理的興趣。
（二）現代物理教學內容有助于激活學生的思維，增強問題意識，激發探索熱情。
愛因斯坦說過，“提出一個問題比解決一個問題更難”。在教學中適當講一些現代物理學的新事物，讓學生多聽一些，多見一些尚未形成定論、尚未研究清楚的東西，有利于啟發學生的思維，激發學生的問題意識和探索熱情。在講“電荷及其守恒定律”及“磁現象和磁場”這兩節內容時，老師可以告訴學生，在電學中正負電荷都可以單獨存在，但是將磁鐵分割多少次都是磁南極和磁北極同時存在。那么教學中老師就可以啟發同學們大膽猜測，自然界中有沒有磁單極子存在呢?然后老師可以告訴同學們，在1931年，著名物理學家狄拉克就大膽預言，在微觀世界里存在著只有一個磁極的粒子———磁單極子，按照這種理論，電和磁的相似性將會更加完美，目前科學家們正在努力尋找磁單極子。
（三）現代物理教學內容有助于學生建立現代物理思想和觀念。科學上每一次重大的變革，總是以科學觀念、科學思想的突破為先導，正如愛因斯坦所指出:“在創造一個物理學理論時，基本觀念起了主要作用”。中學生由于知識所限，許多現代物理知識無法接受，但可以采取適當的方法讓學生理解、接受現代科學思想、觀念。但是中學物理教材中經典物理理論過多、現代知識過少，只是體現直觀的、經驗的科學思想和實驗的、邏輯的科學思想。如果學生長期接受這樣的熏陶，頭腦中就會牢固樹立經典物理觀，以后很難建立起現代物理的思想和觀念。
會場上一片寂靜。盡管深奧的科學語匯讓許多聽眾一時難以完全理解，但深入淺出的解讀，讓大家初步知曉了空間環境是人類的第四大環境，而且空間環境還可以開發利用。
寒門出俊杰
倘若從個人的履歷表來看，從1977年我國高考改革起，命運對萬衛星似乎格外垂青：大學生、研究生、助研、副研、研究員，有了自己的研究隊伍，有了研究室這個學術平臺......
然而，從1977年往前看，學子萬衛星，卻是腳下趟著家鄉的黃土，一路走來的農村娃。幼年喪父，與三個姐姐靠母親一人拉扯大，從小就嘗盡了生活的艱辛。
苦難是金。7歲那年進入小學開始接受正規教育。小小年紀的萬衛星自然懂得念書的不易，盡管當時正值，可從小學到初中，萬衛星的啟蒙老師們，還是對這個品學兼優的孩子贊賞有加。那一年升學的名額有限，為了能讓沒有任何關系背景的萬衛星上高中，老師們想了好多辦法，他們違背領導的“旨意”，公布了所有學生的成績，采用按成績推薦的方法，使得沒有后門可走的萬衛星如愿以償上了高中。
高中期間，趕上“教育戰線”的“反回潮”運動，學生要學工學農學軍，批“孔老二”，唯有萬衛星埋頭讀書。他最喜歡數學、物理方面的書，不知從哪里搞來一套物理教材，讀得如饑似渴。一次老師讓大家交學工的體會，萬衛星誤把自己平日的物理自習習題交了上去。物理老師非常驚訝，想不到身邊還有這樣的學生！他一道題一道題認真地判了萬衛星的作業，還把錯處一一改過，這讓萬衛星大喜過望。此后，他的學習興趣更加強烈，少年時與黃牛為伴的萬衛星，邏輯思維的潛質被悄然激活了。那些年，《數理化自學叢書》是他的最愛。扎實的基本功，為日后的科研與創新積淀了豐厚的基礎。
天賦的聰慧并沒有給萬衛星的命運帶來轉機。1975年高中畢業，家里有關系的同學紛紛被安排了工作，而來自農村的萬衛星夢寐以求想當個老師的愿望也成了泡影。他卷起鋪蓋，悵然踏上了回鄉的路。
春耕秋收下大田，萬衛星像莊稼漢一樣在地里勞作。第二年當地政府組織勞力在工地修橋，萬衛星的文化知識派上了用場，他除了出苦力之外，能幫著工地寫個黑板報，搞搞宣傳。修橋工程部的總指揮看上了他，因為復雜的測量工作萬衛星搞得游刃有余，甚至超過了指揮部里的工程師！
1977年，中國迎來了科學的春天。了！萬衛星考上了武漢大學，對于從未出過遠門的萬衛星來說，那可是心中最神圣的學府啦！
尋夢的一代
“三十年前的我們也曾是尋夢的一代，那些夢想象日出時的五彩云霞，也象夜空里的點點繁星，然而不同的是，我自己的夢在幻境中飄渺不定，而萬衛星的夢就象一顆北斗，永遠指著一個方向。”萬衛星大學時代的好友這樣寫道。
大學畢業后，萬衛星報考了中科院武漢物理所的研究生。復習的過程很辛苦，萬衛星投入了所有的精力。考試結束后，他發現有好幾道題都答錯了，心情格外糾結，以為沒有希望了。
一天，一位略顯消瘦的老人來到萬衛星的寢室，這令萬衛星驚詫不已，這是李鈞研究員啊！李鈞先生是著名的空間物理學家，后來成為我國第一個空間物理學院士，在電離層物理學和電離層電波傳播等研究領域中造詣頗深，對我國空間物理學的發展貢獻卓著，影響深遠。李鈞對萬衛星說，我看了你的試卷，雖然個別題的最后答案不正確，但是你的推導過程很獨到，很有想法……我已決定錄取你做我的研究生！
一股暖流涌過全身，萬衛星激動得不知說什么好。這使他第一次領悟到，做科研，過程往往更勝于結果。
萬衛星有幸被李鈞先生錄取為他獨立指導的首批研究生中的一員，爾后又成為他指導的第一個博士研究生，并在畢業后一直跟隨先生工作。這段時間正是李鈞先生率領他的研究團組艱苦創業，組建我國第一個電離層聲重波擾動觀測臺陣的非常時期。
電離層聲重波擾動是一種比較常見的大尺度電離層擾動，早在上世紀30年代即為澳大利亞科學家所發現，當時稱為行擾——一種行波狀電離層擾動。直到60年代，加拿大著名的科學家C. O. Hinse指出，電離層行擾實際上是電離層對背景大氣中的聲波和重力波（合稱為“聲重波”）傳播的響應，由此揭開了這一領域中長達半個多世紀，直到今天仍經久不衰的研究熱潮。李鈞先生始終關注著電離層研究的國際前沿動態，并對電離層聲重波研究的進展產生了極大的興趣。70年代末期，李鈞先生預感到我國電離層研究快速發展的時代即將來臨，他更加珍惜光陰，加倍努力工作，查找文獻，提出方案，為組建我國自己的電離層聲重波觀測設施進行了大量的前期預研和準備工作。在觀測設備技術攻關的同時，李鈞先生還未雨綢繆，帶領學生一起開展了聲重波傳播理論和觀測分析方法的研究，為觀測設備建成后迅速開展數據分析和理論研究工作奠定了良好的基礎。
1994年4月5日，是萬衛星一個永生難忘的日子。這日凌晨，他陪同導師李鈞先生出差，在途中，先生心臟病突發，溘然長逝了。萬衛星一直是李鈞先生的助手，用他的話說，只是給先生“跑跑腿”，一直依靠著先生。而此時，聲重波研究課題組發展的重任正進行到關鍵時刻，恩師的突然離去，讓萬衛星一下子墜入云里霧里，一時間竟不知所措。
拭去淚水，調整精神，萬衛星很快便接過了先生留下的重擔。萬衛星的性格很內斂，平時寡言少語，不愛出頭露面。先生走后，他不僅要負責一大堆學生，還有一大堆課題和一個研究室的管理。
天降大任于斯人。他必須做過去沒做過的事。于是，他找到師母，查閱了先生生前記得密密麻麻的筆記本，吃透先生留下的資料，又抓緊聯系找到國內外在電離層研究方面的一位位專家，按照導師的“聯絡圖”，一個個做工作，終于得到相關前輩的理解和支持，他要把先生未竟的事業接過來，做下去，要為國家空間探測事業開拓出一片新天地。
值得欣慰的是，在李鈞先生去世后，他生前創建的聲重波研究組得到了長足發展，萬衛星等繼續沿著他提出的研究方向，利用他建立的聲重波觀測臺陣的觀測數據，做出了令國際學術界關注的研究成果。李鈞先生生前曾經斷言，我國西部青藏高原的地形隆起，可能是我國電離層地區特性的重要成因，證明這一科學預言也是他建立聲重波觀測臺站的初衷之一，更是他畢生所追求的重要科學目標。后來，萬衛星領導研究所通過分析積累多年的高頻多普勒陣觀測數據，從實驗中發現我國中部地區的電離層擾動具有明顯的地域特性；特別是采用射線追蹤方法進一步發現，我國中部地區電離層擾動的地面等效激發源與青藏高原鄰近地區的低渦天氣這兩類事件，在出現率的地理分布與季節變化等方面極其相似，從而證明了青藏高原地形隆起與我國電離層擾動之間的密切關系。這一系列研究結果發表后，受到了國內外同行的關注與好評。
攀登奮進之旅
發現中國電離層擾動的地域特性，成功揭示出這種地域特性來源于青藏高原地形隆起，是萬衛星學術早期研究生涯的牛刀小試。之后，他將研究工作進一步擴展到范圍更廣的大氣層與電離層耦合的領域。
電離層是位于大氣層之上的、含有帶電粒子的高層大氣，其高度范圍大約從五六十公里直到一兩千公里。長期以來，人們一直相信，我們頭頂上的這倆鄰居一定存在著相互聯系，在學術上稱之為相互作用相互耦合。眾所周知，無論是電離層還是大氣層中，它們的運動狀態都主要表現為所謂太陽同步潮汐運動。由于這些運動都與太陽日出日落的視在運動同步，因此很難從電離層觀測中辨別和分離出來自大氣層的作用，這是研究大氣層與電離層的耦合的最大難題。可以說，此前大氣層與電離層耦合研究所欠缺的正是實際觀測證據。
萬衛星及相同研究領域的國內外同行們一直致力于尋找大氣層與電離層耦合的直接觀測證據。一個契機發生在2005年前后，當時的衛星觀測發現，電離層中可能存在一種與太陽不同步的潮汐運動，這類運動以前只在大氣層中發現，由大氣中的太陽同步潮汐與固體地球的作用所產生。盡管電離層中的非同步太陽潮汐帶有明顯的大氣層與固體地球的印記，但這還遠遠不是大氣層與電離層耦合的直接觀測證據。
利用這一個契機，萬衛星收集了大量的全球電離層和中高層大氣觀測資料。他采用抓主要矛盾的辦法，從全球電離層數據中提煉出一種能反映電離層潮汐運動的指數，并提出了一種經度周期譜分析的方法，從而有效提取了電離層中的非同步太陽潮汐信息。通過對大量觀測數據的分析，萬衛星首先揭示了電離層中的非同步太陽潮汐的主要變化規律，并與大氣層中的非太陽同步潮汐進行對比，發現了二者之間的相關性，從而給出了大氣層與電離層耦合的強有力觀測證據。在此基礎上，萬衛星通過進一步的理論分析，揭示出大氣層與電離層耦合的主要機理，并據此提出了一種電離層和大氣層中非太陽同步潮汐之間的耦合模型。萬衛星的這些研究工作受到了國內外同行的廣泛好評，他撰寫的論文成為這一領域的研究中必備提及的文獻。
萬衛星長期從事電離層物理、電離層電波傳播、高層大氣物理等領域的理論、觀測和應用研究，是我國空間物理電離層研究領域的學術帶頭人，已正式發表學術論文260 篇，還撰寫了20余篇國防高技術研究報告。他的研究成果被國內外學者大量引用，還7次獲省部級以上獎勵。1992年獲得中國青年科技獎，1995年獲國家杰出青年科學基金資助，1996年進入國家“百千萬人才工程”第一、二層次人選。
他帶領科學團隊在研究中開拓進取， 銳意創新，取得了豐富的成果，在國際學術界有相當的影響。近年來該團隊在所在領域頂級刊物JGR的“電離層和高層大氣”版塊上發表了60多篇高水平學術論文，是全球最多的研究團隊，被譽為“全世界最大的電離層組”。
孜孜不倦的追求、鍥而不舍的努力，萬衛星的人生之路就象一片帆船，一直追逐著那盞雖然模糊，卻一直存在的燈塔，盡管也曾驚濤駭浪，卻終于到達了輝煌的彼岸。
……
人類對宇宙的認識可以追溯到遙遠的古代，古代屈原的《天問》，從來被認為是首難懂的詩，因為整個詩都是由歷史、神話、傳說交織而成。這里記錄著楚民族先人的歷史，也有許多奇奇怪怪的事物，由此引起了一連串的質詢……
關鍵詞：聲速測井、煤田、原理、應用
中圖分類號：O434文獻標識碼： A
1、引言
從上世紀50年代開始，聲速測井技術就已經出現，在經歷了半個多世紀的發展，已經成為地球物理測井領域的重要技術，在當今應用十分廣泛，如用于油氣儲藏、煤田地熱、工程勘察、地質災害研究等方面，都發揮著積極的作用。聲速測井也稱為聲波時差或聲波速度測井，通過聲波在地層中的傳播距離所需的時間來反映地質結構，從而達到判斷巖層、煤層、對比地層、確定巖層孔隙度等目的，論文針對煤田測井方面的內容做簡要的概述，就其測井的原理和應用做一些探討。
2、聲速測井的特點及原理分析
2.1聲速測井在煤田勘探中的特點
在煤田勘探中采用聲速測井的優點是解決煤層的深、厚度等技術問題，主要采用聲波全波列測井、聲波速度測井和井下超聲成像測井。聲速測井可以提高煤層定厚定性解釋的可靠性和準確性。但是在運用聲速測井時，井的直徑會影響泥巖和煤層的區別，煤層中的石英會降低煤的孔隙度。聲速測井應用于煤田勘探中，操作簡便、準確度高，并且成本較低，能夠取得很好的經濟效益，因而應用非常廣泛，但深入的技術改進工作仍然有待進一步開展。
2.2聲速測井在煤田勘探中的原理分析
聲速測井的信號由發射器發出的縱波，沿著井壁傳播，測量縱波到達近、遠接收器的時間差。依據射線聲學理論，在井內傳播的有一次和多次反射波、直達波、滑行橫波和滑行縱波，而在這些聲波中，只有滑行波可以攜帶井外地層的速度信息，因而要測量地層的橫波或縱波速度，應該記錄到滑行波。聲速測井中的各種波會形成疊加、干涉，產生綜合效應的波列。在這些波列中很難區分直達波、滑行波、一次和多次反射波，因而可以根據滑行波的特點，選在適當的接受間距和接收點，使滑行波可以及早的到達接收器， 這樣就可以進行波形的識別和提取。而形成滑行波的最為基本的條件是地層中的縱波的速度要大于井內的流體中的縱波的速度，并且要選擇適當的源距保證滑行縱波作為首波達到接收器。
聲速測井主要是通過地面控制器、井下換能器和記錄處理系統三個部分組成，井下儀器的主要部分是換能器，換能器可以完成聲電信號的轉換，分為聲發射探頭和接收探頭，可以進行電-聲和聲-電的轉換。聲速測井的儀器有單發單收、雙發雙收和單發雙收三種，在煤田地質的勘探中，普遍采用單發雙收的模式，可以減少鉆孔的影響，其原理如圖1所示。
圖1：聲速測速的原理
3、聲速測井在煤田勘探中的應用
3.1聲速測井在煤田勘探中的影響因素
聲速測井在煤田勘探中的影響因素包括探頭、源距和間距、周期跳躍等，聲速測井采用脈沖式發射，頻率為15次/秒，聲波頻率為24KHZ，發射器和接收器都采用φ42×φ37×φ35徑向激化鋯鈦酸鋁。 為了保證滑行波折射后首先達到接收探頭，要提高訊噪比，盡量縮短源距，間距小可以提高分辨能力，但太小會使兩接收器的時間差值很小，影響測量結果，因而間距取值適當。周期跳躍和巖層有關，在破碎帶、裂隙地層、井徑擴大明顯、泥漿中溶有氣體和聲速非常高的巖層都會存在，是一種無規律的現象，不應作為主要的依據，但要改進儀器，盡量減少干擾。
3.2煤層劃分
煤的波速在煤系地層中最小，一般為1900-2500m/s之間，在時差曲線上，往往以高異常反映出來，對于厚度大于測量間距的夾層和煤層，曲線有明顯的反映。
3.3劃分地層和對比地層
聲波在地層中的傳播是巖石彈性和密度的函數，不同的巖性具有不同的傳播速度，因而根據時差曲線劃分不同巖性的地層。在自云巖、石灰巖、火成巖等一些致密的地層中，聲速大、時差小，時差曲線顯示為低值；在泥巖中，聲速小，時差曲線顯示為高值，砂巖的聲速小于石灰巖而大于泥巖，因而介于兩者之間。由于煤層的聲速低，在時差曲線上反映為高值，但泥巖會造成一定的干擾，導致分不清炭質頁巖和煤層的界面，因而需要和密度曲線結合來進行解釋。
3.4確定地層的孔隙度
聲速的傳遞和巖石的密度直接相關，而密度又和孔隙度相關，對于均勻的粒間空隙地層，在實驗室研究的基礎上，得到了公式：1/V=φ/Vf+(1-φ)/Vma，其中φ為孔隙度，V為聲速測井曲線讀數，Vf和Vma為地層空隙中流體聲速和巖石骨架的聲速。
4、結束語
聲速測井技術廣泛應用與煤田勘探中，對于煤田開采可以提供重要的數據，因而研究其原理、影響因素和應用的情況，對于提升相關的研究水平具有積極的意義，論文基于筆者的工作研究，做簡要的分析，相關論點有待深入研究。
參考文獻：
[1] 田秋生; 王鐵利. 聲速測井在煤田地質勘探中的應用[J]. 西安文理學院學報(自然科學版). 2011-04-15.
[2] 彭化偉; 黃銳; 孫寶喜. 聲速測井技術方法和應用[J]. 黑龍江水利科技. 2010-12-20.
