2025年大學(xué)《地球物理學(xué)》專業(yè)題庫——地球物理研究在城市地下建筑規(guī)劃中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題3分，共30分。請將正確選項字母填在括號內(nèi)。）1.在城市地下建筑規(guī)劃中，利用地球物理方法探測淺層空洞（如防空洞、廢棄管道）時，探地雷達(dá)（GPR）相比電阻率法的主要優(yōu)勢在于（）。A.能提供更豐富的地質(zhì)結(jié)構(gòu)信息B.對金屬管線干擾較小C.探測深度不受地下金屬結(jié)構(gòu)影響D.數(shù)據(jù)采集更方便快捷2.當(dāng)需要探測埋深較大（數(shù)十米）的地下障礙物或斷層時，下列哪種地球物理方法通常更為有效？（）A.探地雷達(dá)（GPR）B.地震反射剖面法C.電法電阻率成像D.重力勘探3.在進(jìn)行城市電法勘探時，如果探測目標(biāo)體（如空洞或富水區(qū)）的電阻率顯著低于周圍介質(zhì)，采用下列哪種裝置類型理論上更靈敏？（）A.溫納四極裝置B.斯倫貝謝裝置C.偶極-偶極裝置D.雙線裝置4.地震波在均勻介質(zhì)中傳播時，波速主要取決于介質(zhì)的（）。A.密度B.彈性模量C.泊松比D.以上都是5.城市地下管線探測中，如果懷疑存在老化的、充滿水的鑄鐵管，地球物理方法中，對這種目標(biāo)體探測效果相對較好的是（）。A.電磁法（EM31）B.直流電阻率法C.探地雷達(dá)（GPR）D.地震波法6.地球物理數(shù)據(jù)處理中的濾波操作，其主要目的是（）。A.提高數(shù)據(jù)信噪比B.增強特定頻率成分C.壓縮數(shù)據(jù)量D.以上都是7.在解釋地球物理勘探數(shù)據(jù)時，如果僅憑單一方法或單一剖面就確定地下結(jié)構(gòu)，最可能存在的問題是（）。A.儀器精度不夠B.數(shù)據(jù)噪聲太大C.解釋存在多解性，未考慮綜合信息D.野外工作布置不合理8.城市地下空間開發(fā)的地球物理勘探，其首要目標(biāo)是（）。A.獲取地下最精細(xì)的構(gòu)造細(xì)節(jié)B.查明一定深度范圍內(nèi)影響工程安全的主要地質(zhì)問題和目標(biāo)體C.完成對地下所有管線和障礙物的精確定位D.精確計算地下介質(zhì)的物理參數(shù)9.對于城市中心區(qū)進(jìn)行地下管線探測，由于環(huán)境復(fù)雜、電磁干擾強，選擇地球物理方法時應(yīng)優(yōu)先考慮（）。A.需要連續(xù)剖面作業(yè)的方法B.對電磁干擾不敏感的方法C.探測深度越深的方法D.成本最低的方法10.地震反射法在解釋地下界面深度時，主要依據(jù)是反射波到達(dá)的時間延遲與（）的關(guān)系。A.頻率B.波阻抗C.傳播距離D.振幅二、簡答題（每題5分，共20分。請簡明扼要地回答下列問題。）1.簡述電阻率法在探測城市地下空洞時的基本原理。2.簡述探地雷達(dá)（GPR）探測地下金屬管線的主要困難和可能采用的方法。3.在城市地下建筑規(guī)劃選址階段，進(jìn)行地球物理勘探的主要目的是什么？4.簡述選擇地球物理勘探方法時需要考慮的主要因素。三、計算題（每題6分，共12分。請列出計算步驟和公式。）1.某電法勘探測量得到某測段AB（AB=20m）的視電阻率ρs=100Ω·m。已知電流極間距AM=10m，電壓極間距MB=10m。假設(shè)地下介質(zhì)均勻，請計算該介質(zhì)的真電阻率ρ。（提示：可使用斯倫貝謝裝置公式）2.地震勘探中，某反射界面埋深為300m，地震波在覆蓋層中的傳播速度為1500m/s。請計算該反射波到達(dá)接收點的時間（雙程時間）。四、論述題（每題14分，共28分。請結(jié)合實際情況，深入分析和闡述下列問題。）1.論述地球物理方法在城市地下管線探測中的優(yōu)勢、局限性以及通常如何克服這些局限性。2.假設(shè)某城市計劃新建一個大型地下綜合體，場地位于市中心區(qū)域，地表覆蓋復(fù)雜（建筑物密集、道路下方存在既有地鐵線路和密集管線）。請設(shè)計一個包含多種地球物理方法在內(nèi)的綜合勘探方案，用于查明地下空間開發(fā)的地質(zhì)條件、障礙物和潛在風(fēng)險，并闡述選擇這些方法的理論依據(jù)和組合探測的優(yōu)勢。---試卷答案一、選擇題1.C2.B3.B4.D5.A6.A7.C8.B9.B10.B二、簡答題1.電阻率法利用不同地質(zhì)體（如空洞、含水地層）與周圍介質(zhì)在電阻率上的差異。通過向地下供入直流電，測量地面上兩點之間的電位差，根據(jù)電位差和供入電流計算地下的視電阻率。如果地下存在電阻率顯著低于（或高于）周圍介質(zhì)的空洞，其周圍的電位分布將發(fā)生異常，通過測量和解釋這些異常，可以探測空洞的位置、大小和深度等信息。2.地下金屬管線對GPR電磁波的傳播具有很強的衰減和反射作用，會嚴(yán)重干擾探測，甚至“屏蔽”其后方的目標(biāo)體，使得管線下方的信息難以探測?？朔椒òǎ翰捎每菇饘俑蓴_的GPR系統(tǒng)（如寬頻、低頻發(fā)射）；調(diào)整天線極化方向；結(jié)合其他方法，如先利用電磁法（EM）定位管線，再在管線周圍區(qū)域使用GPR進(jìn)行精細(xì)探測；或采用跨孔電磁法等。3.主要目的是查明規(guī)劃區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造、地層分布、覆土厚度、是否存在軟弱夾層、地下水賦存情況、隱伏洞穴、古墓、采空區(qū)以及既有管線、障礙物等，評估場地穩(wěn)定性、地下水環(huán)境影響，為地下空間的合理布局、安全規(guī)劃和施工設(shè)計提供必要的地球物理信息。4.選擇方法時需考慮：探測目標(biāo)體的性質(zhì)（大小、形狀、埋深、物理性質(zhì)差異）；探測深度要求；場地環(huán)境條件（覆蓋物類型、電磁干擾程度、空間限制）；所需信息的精度；各種方法的優(yōu)缺點和適用性；成本預(yù)算和時間限制；以及與其他勘探手段的結(jié)合需求等。三、計算題1.計算步驟：斯倫貝謝裝置視電阻率公式為：ρs=K*(V/I)=K*(ρAB*AB)/(2π*AM*MB)其中，K為裝置系數(shù)，對于斯倫貝謝裝置，當(dāng)AM=MB時，K=π/2。代入已知值：ρs=(π/2)*(ρAB*AB)/(2*π*AM*AM)ρs=(ρAB*AB)/(4*AM^2)將ρs=100Ω·m,AB=20m,AM=10m代入：100=(ρAB*20)/(4*10^2)100=(ρAB*20)/400100=ρAB/20ρAB=100*20ρAB=2000Ω·m計算真電阻率ρ：ρ=ρAB*(AM/AB)ρ=2000*(10/20)ρ=2000*0.5ρ=1000Ω·m答案：該介質(zhì)的真電阻率ρ為1000Ω·m。2.計算步驟：反射波雙程時間(T2)=2*埋深/速度代入已知值：T2=2*300m/1500m/sT2=600m/1500m/sT2=0.4s答案：該反射波到達(dá)接收點的雙程時間T2為0.4秒。四、論述題1.優(yōu)勢：地球物理方法具有非侵入性、快速、覆蓋范圍廣、成本相對較低（與鉆探相比）等優(yōu)點，能夠快速獲取較大面積地下的初步信息，探測深度可達(dá)數(shù)十米甚至上百米，對于探測隱伏的空洞、斷層、地下水、管線等地下結(jié)構(gòu)物和異常體十分有效，可為城市地下空間規(guī)劃提供重要的先期地質(zhì)依據(jù)。局限性：地球物理方法探測的是地下的“綜合效應(yīng)”，存在多解性，單一方法獲得的信息往往是定性的或半定量的，難以獲得地下介質(zhì)結(jié)構(gòu)的“真實現(xiàn)場”，精度有限；對于細(xì)微的、埋藏很淺的、與周圍介質(zhì)電性差異很小的目標(biāo)體探測效果不佳；數(shù)據(jù)解譯受解釋人員的經(jīng)驗和水平影響較大；在強電磁干擾環(huán)境（如城市中心區(qū)）下，GPR等方法效果會受影響；勘探結(jié)果需要與其他方法（如鉆探）結(jié)合驗證?？朔椒ǎ翰捎枚喾N地球物理方法綜合探測，利用不同方法的優(yōu)勢互補，提高信息獲取的全面性和可靠性；結(jié)合地質(zhì)資料、鉆孔信息進(jìn)行綜合解譯，減少多解性；優(yōu)化野外數(shù)據(jù)采集策略，如采用合適的裝置、提高儀器精度、增加測點密度等；利用數(shù)據(jù)處理技術(shù)（如反演）提高分辨率和解釋精度；在電磁干擾嚴(yán)重區(qū)域，可嘗試使用抗干擾技術(shù)或結(jié)合電磁法與電阻率法；強調(diào)野外數(shù)據(jù)質(zhì)量控制，進(jìn)行詳細(xì)的現(xiàn)場解譯；最后通過有限的鉆探進(jìn)行驗證和補充。2.綜合勘探方案設(shè)計：初步勘探階段：*方法選擇：以探地雷達(dá)（GPR）為主，配合人工探井或地質(zhì)鉆探。GPR具有靈活、快速、成本相對較低的特點，適合在建筑物密集、道路覆蓋的區(qū)域進(jìn)行大面積快速普查，探測淺層（0-20米）的空洞、管線、地層界面、軟弱層等。人工探井或少量鉆探用于獲取可靠的淺層地質(zhì)柱狀剖面和驗證GPR異常。*勘探部署：在重點區(qū)域和可疑點布設(shè)GPR剖面，沿道路中心線、建筑物周邊進(jìn)行網(wǎng)格化或帶狀施測。同時，在典型地段（如道路中央、建筑物角部）進(jìn)行人工探井。*數(shù)據(jù)處理與解譯：對GPR數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪、偏移校正、疊加處理（如果條件允許），利用標(biāo)準(zhǔn)波形庫和經(jīng)驗進(jìn)行定性解釋，識別異常信號，初步定位目標(biāo)體。探井進(jìn)行詳細(xì)描述和取樣，為GPR解譯提供標(biāo)定。詳細(xì)勘探階段：*方法選擇：在初步勘探發(fā)現(xiàn)的異常區(qū)域或重點探測目標(biāo)（如大型管線、疑似空洞）處，采用電阻率法（如溫納或斯倫貝謝裝置）進(jìn)行詳細(xì)探測，以確定目標(biāo)體的范圍、大小和電阻率特征。對于探測深度要求更大（超過數(shù)十米）的隱伏構(gòu)造或障礙物，可考慮采用地震反射剖面法。*勘探部署：根據(jù)初步結(jié)果，在異常點周圍進(jìn)行加密測線布設(shè)，或采用平面電阻率成像（如偶極-偶極裝置）獲取該區(qū)域地下電阻率分布圖。地震反射法則需布置共中心點或共偏移距剖面。*數(shù)據(jù)處理與解譯：對電阻率數(shù)據(jù)進(jìn)行反演（如電阻率成像反演），獲得地下電阻率分布的二維或三維圖像，更直觀地展示目標(biāo)體的位置和形態(tài)。對地震數(shù)據(jù)進(jìn)行常規(guī)處理（如偏移距校正、疊加），解釋反射波同相軸，確定地下界面的深度和產(chǎn)狀。所有方法的數(shù)據(jù)解譯應(yīng)相互印證。綜合解釋：*將GPR、電阻率法、地震勘探以及鉆探獲得的資料進(jìn)行綜合整理和分析，利用不同方法的優(yōu)勢，對地下結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合解釋，構(gòu)建詳細(xì)的地下三維模型。*重點關(guān)注對工程建設(shè)不利的因素，如軟弱土層、液化土、溶洞、采空區(qū)、不穩(wěn)定的基巖界面、富水區(qū)以及重要的既有