2025年大學(xué)《地球物理學(xué)》專業(yè)題庫——地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險評估與管理技術(shù)考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、填空題（每空2分，共20分）1.地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險評估通常包括________、________和________三個主要階段。2.在電法勘探中，如果探測區(qū)域存在低阻斷層，在視電阻率剖面圖上通常表現(xiàn)為________。3.利用地震波速度差異進行探測的地球物理方法主要是指________和________。4.重力勘探對于探測地下密度顯著降低的空腔或構(gòu)造塌陷具有________效果。5.地下水賦存狀態(tài)和含量對巖土體的________和________都有重要影響，是電法勘探和地震勘探解釋中需要考慮的重要因素。6.微震監(jiān)測技術(shù)通過捕捉地質(zhì)災(zāi)害體發(fā)生破裂時產(chǎn)生的________來進行監(jiān)測和預(yù)警。7.對于滑坡災(zāi)害，地球物理方法常用于探測其前緣的________、識別內(nèi)部的________和判斷潛在的________。8.地面沉降主要是由地下________過程引起的，電阻率法可用于探測地下________的分布和變化。9.地球物理數(shù)據(jù)的解釋應(yīng)遵循從________到________，并結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景綜合分析的原則。10.在地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險管理中，地球物理勘查可以為________設(shè)計提供重要的參數(shù)依據(jù)。二、簡答題（每題5分，共30分）1.簡述滑坡體與周圍穩(wěn)定巖土體在地球物理性質(zhì)（至少列舉三種）上的主要差異。2.與電阻率法相比，電法時間域電磁法（TDEM）在探測深部隱伏異常體方面的主要優(yōu)勢是什么？3.簡述利用地震反射或折射方法探測基巖面深度，并據(jù)此評估淺層地質(zhì)災(zāi)害（如滑坡）危險性的基本思路。4.什么是綜合地球物理勘探？在地質(zhì)災(zāi)害勘查中采用綜合地球物理方法的主要目的和意義是什么？5.簡述電阻率法監(jiān)測地下水位變化的基本原理。6.地球物理技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)中可以發(fā)揮哪些作用？三、計算題（每題10分，共20分）1.某電法勘探剖面中，測得某點A的視電阻率ρ<sub視</sub>=150Ω·m，已知該處地層的真電阻率ρ<sub真1</sub>=100Ω·m，地層厚度h=10m。假設(shè)該點位于第一層地層的中心，且上下兩層介質(zhì)電阻率相同（ρ<sub真1</sub>=ρ<sub真2</sub>）。請利用“無限大均勻地層中垂直線電極裝置”的視電阻率與真電阻率關(guān)系公式，估算該處第一層地層的真電阻率ρ<sub真</sub>。（提示：考慮近似關(guān)系或給出公式推導(dǎo)過程）2.某地震反射剖面中，P波在地表傳播速度v_s=1500m/s，記錄到一趟反射波到時t_R=1.8s。假設(shè)反射界面埋深z，且反射波經(jīng)歷了“下行入射-反射-上行出射”全過程。請計算該反射界面的埋深z。（忽略界面反射損失和波在介質(zhì)中的衰減）四、綜合應(yīng)用題（每題25分，共50分）1.某山區(qū)公路沿線發(fā)現(xiàn)多處出現(xiàn)小規(guī)模滑坡和潛在滑坡跡象，地質(zhì)條件復(fù)雜，植被覆蓋較厚。為查明滑坡隱患，進行地質(zhì)災(zāi)害勘查。請設(shè)計一個包含至少兩種不同地球物理方法（如電法和時間域電磁法）的綜合勘查方案。要求：闡述選擇這兩種方法的原因，說明各自的勘查布置方式（如裝置類型、測線方向、測點密度等），簡述野外數(shù)據(jù)采集的基本流程，并說明如何通過數(shù)據(jù)處理和解釋來識別和評估滑坡隱患。2.某城市新區(qū)規(guī)劃建設(shè)中，地下存在古河道和可能的采空區(qū)，引發(fā)地面沉降現(xiàn)象。為評估地面沉降風(fēng)險，需進行地下結(jié)構(gòu)探測。請論述利用地球物理方法（至少有兩種，如地震反射法、探地雷達GPR等）進行勘查的可行性，說明各自的工作原理、優(yōu)缺點以及在該場景下的具體應(yīng)用思路，并闡述如何綜合分析探測結(jié)果，判斷古河道、采空區(qū)的分布范圍和深度，為地面沉降風(fēng)險評估提供依據(jù)。試卷答案一、填空題（每空2分，共20分）1.易發(fā)性評價，危險性評價，風(fēng)險區(qū)劃2.高阻異常（或電阻率升高）3.地震反射法，地震折射法4.敏感（或良好）5.電阻率，孔隙度（或含水性）6.地聲（或微震波）7.滑坡壁（或后緣拉裂帶），滑動帶，潛在的滑動源區(qū)（或軟弱夾層）8.水資源開采（或地下水抽取），富水區(qū)（或含水層）9.宏觀（或區(qū)域），微觀（或局部）10.災(zāi)害防治工程（或工程治理）二、簡答題（每題5分，共30分）1.解析思路：滑坡體通常相對破碎，含水量較高，結(jié)構(gòu)松散。與周圍穩(wěn)定巖土體相比，其電阻率通常較低（因孔隙水導(dǎo)電）；波速（特別是P波和S波速度）通常較低（因介質(zhì)疏松）；密度可能略低或變化較大（因含水量和結(jié)構(gòu)疏松程度不同）；有時磁性也可能減弱（因礦物成分變化）。選擇其中三種即可。2.解析思路：TDEM方法利用感應(yīng)電流在地下導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓信號，對于探測深部良導(dǎo)體（如含水砂層、金屬管道等引起的低阻異常）更為敏感，因為感應(yīng)信號在良導(dǎo)體中衰減較慢，探測深度相對較深。而電阻率法（特別是常規(guī)電法）受地面電導(dǎo)率（特別是感應(yīng)電導(dǎo)率）的影響較大，當(dāng)探測深度較大時，地表良導(dǎo)層會屏蔽深層低阻異常，使得常規(guī)電法難以探測深部目標(biāo)。TDEM的“充電-放電”過程也有利于抑制地表感應(yīng)電流的影響。3.解析思路：利用地震反射法，通過人工激發(fā)的地震波在地下的傳播和反射，可以繪制出地震反射剖面圖。通過識別反射界面的深度和起伏，可以確定基巖面的起伏形態(tài)。如果基巖面傾斜或存在局部凹陷，且上覆土層較厚且軟弱，則該處可能存在滑坡的潛在空間。結(jié)合基巖面的埋深信息，可以評估淺層地質(zhì)災(zāi)害（如滑坡）發(fā)生的地質(zhì)構(gòu)造背景和空間條件。4.解析思路：綜合地球物理勘探是指在一個勘查項目中，根據(jù)目標(biāo)和地質(zhì)條件，選擇兩種或兩種以上不同的地球物理方法進行聯(lián)合或先后勘查，并綜合解釋各種方法獲得的資料。目的在于：彌補單一方法的局限性；相互印證，提高勘查成果的可靠性；從不同角度獲取信息，更全面地認(rèn)識地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)和異常體；提高探測深度和分辨率，尤其對于復(fù)雜目標(biāo)。意義在于提高勘查成功率，獲取更準(zhǔn)確、更豐富的地下信息，為地質(zhì)災(zāi)害的準(zhǔn)確評估和有效防治提供更堅實的基礎(chǔ)。5.解析思路：電阻率法（特別是自然電位法或充電法）的測量值（如自然電位差或電阻率）通常與地下介質(zhì)的電化學(xué)性質(zhì)有關(guān)，而地下介質(zhì)的電化學(xué)性質(zhì)與含水量密切相關(guān)。當(dāng)?shù)叵滤簧仙蛳陆禃r，巖土體的孔隙含水飽和度發(fā)生變化，導(dǎo)致其導(dǎo)電能力改變，進而引起電阻率或自然電位測量值的變化。通過監(jiān)測電阻率或自然電位隨時間的變化，可以間接反映地下水位的變化趨勢。6.解析思路：地球物理技術(shù)可以在地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)中發(fā)揮重要作用，包括：快速勘查與災(zāi)情評估：利用便攜式地球物理儀器（如探地雷達、電阻率儀、重力儀等）快速查明災(zāi)害體的范圍、深度、物質(zhì)組成等，評估災(zāi)害的嚴(yán)重程度和潛在風(fēng)險；危險區(qū)劃定：通過勘查確定災(zāi)害體內(nèi)部的不穩(wěn)定區(qū)、危險源點，以及可能受次生災(zāi)害（如滑坡、泥石流、地面沉降）影響的區(qū)域，為人員疏散和救援行動提供依據(jù)；支撐工程治理設(shè)計：為搶險加固工程（如抗滑樁、排水孔、支擋結(jié)構(gòu)等）的設(shè)計提供地下結(jié)構(gòu)信息；監(jiān)測預(yù)警：利用微震、地聲、電阻率等監(jiān)測技術(shù)，實時監(jiān)測災(zāi)害體的變形和穩(wěn)定性變化，為發(fā)布預(yù)警信息提供支撐。三、計算題（每題10分，共20分）1.解析思路：根據(jù)無限大均勻地層中垂直線電極裝置的視電阻率與真電阻率關(guān)系公式。當(dāng)電極距a小于探測深度2h時，有近似關(guān)系ρ<sub視</sub>≈2ρ<sub真</sub>。由于點A位于第一層中心，其探測深度約等于層厚h。題目給出ρ<sub視</sub>=150Ω·m，h=10m，假設(shè)點A主要反映第一層特性，且上下層電阻率相同。則可近似估算：ρ<sub真</sub>≈ρ<sub視</sub>/2=150Ω·m/2=75Ω·m。（注：此為近似解，更精確的反演需要考慮更復(fù)雜的公式或數(shù)值方法）。2.解析思路：地震反射波經(jīng)歷“下行入射-反射-上行出射”全過程，其總行程為4z（z為界面埋深）。P波在地表傳播速度為v_s，記錄到的反射波到時為t_R。根據(jù)距離=速度×?xí)r間，反射波傳播的總距離為v_s×t_R。因此，界面埋深z=(v_s×t_R)/4=(1500m/s×1.8s)/4=675m/4=168.75m。四、綜合應(yīng)用題（每題25分，共50分）1.解析思路：設(shè)計綜合勘查方案需考慮勘查目標(biāo)、場地條件和方法特點。方法選擇與原因：選擇電阻率法（如溫納法或斯倫貝謝法）是因為它設(shè)備相對簡單、成本較低、操作快速，適用于大面積快速普查，可以有效探測淺層地下的電性異常（如滑坡帶、富水區(qū)、軟弱夾層）。選擇時間域電磁法（TDEM）是因為它探測深度相對較深，抗干擾能力較強，特別適用于在植被覆蓋、地形起伏的山區(qū)探測深部隱伏的低阻異常（如深部富水區(qū)、隱伏斷層、采空區(qū)等），這些異常體往往是滑坡的深部觸發(fā)因素或物質(zhì)來源。勘查布置：電法可采用沿公路線或斜坡走向布置測線，點距和線距根據(jù)需要確定，以覆蓋潛在災(zāi)害區(qū)域。TDEM可采用同樣或重疊的測線布置，或采用網(wǎng)格狀布設(shè)，測點密度需保證有足夠的空間分辨率。裝置類型可根據(jù)探測深度要求選擇不同的發(fā)射電流和測量時間。數(shù)據(jù)采集流程：電法按選定的裝置類型規(guī)范施測，記錄視電阻率值。TDEM按標(biāo)準(zhǔn)充電時間放電，準(zhǔn)確測量感應(yīng)電壓信號隨時間衰減的曲線，記錄初始電流、充電時間、感應(yīng)電壓隨時間的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理與解釋：對電法數(shù)據(jù)進行視電阻率剖面圖繪制，結(jié)合地形進行歸一化處理，解釋高阻或低阻異常與地質(zhì)構(gòu)造、軟弱帶、富水區(qū)、滑動帶等的關(guān)系。對TDEM數(shù)據(jù)進行感應(yīng)電壓衰減曲線的計算，轉(zhuǎn)換為視電阻率剖面，并利用半對數(shù)紙或計算機反演方法得到地下電阻率分布斷面。綜合兩種方法的成果，對比分析異常的分布規(guī)律和特征，識別和圈定滑坡隱患區(qū)，評估其規(guī)模、深度和穩(wěn)定性。2.解析思路：評估地球物理方法在古河道、采空區(qū)探測中的可行性需分析方法原理和優(yōu)缺點。方法選擇與思路：*地震反射法（ReflectionSeismics）：原理是利用人工激發(fā)的地震波在地下不同界面（如地表-地下水界面、地下水-基巖界面、不同地層界面）上的反射信息來成像地下結(jié)構(gòu)。優(yōu)點是探測深度大，成像分辨率較高，適合獲取大范圍的地下結(jié)構(gòu)信息。缺點是數(shù)據(jù)采集成本高，對地表條件要求高，對淺部高精度探測可能受限。應(yīng)用思路：布設(shè)地震測線，獲取反射剖面，識別基巖頂面起伏，尋找洼陷區(qū)，分析反射波的能量、連續(xù)性、同相軸變形等特征，判斷是否存在斷層、褶皺等構(gòu)造變形，以及是否有低速反射層（可能代表古河道或采空區(qū)）的存在。*探地雷達（GroundPenetratingRadar,GPR）：原理是利用高頻電磁波在地下傳播時遇到介質(zhì)不均勻性（界面、異常體）發(fā)生的反射、折射和衰減來探測地下目標(biāo)。優(yōu)點是探測深度相對較淺（通常幾十米），設(shè)備便攜，成本相對較低，成像分辨率高，對淺部結(jié)構(gòu)探測效果顯著。缺點是探測深度有限，受介質(zhì)電導(dǎo)率和含水量影響較大，抗干擾能力相對較弱。應(yīng)用思路：沿道路或感興趣區(qū)域布設(shè)探地雷達測線，使用合適頻率的天線，獲取地下電磁波反射剖面，識別淺部地層界面，探測是否存在不連續(xù)的空洞反射（指示采空區(qū)），或探測是否存在低速、高含水量區(qū)域（指示古河道或現(xiàn)代富水區(qū)）。綜合應(yīng)用：單一方法可能存在局限性，建議結(jié)合使用。先利用地震反射法獲取大范圍的地下結(jié)構(gòu)背景和深部信息，識別大的