2025年大學(xué)《地球物理學(xué)》專業(yè)題庫——地球物理學(xué)在地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項的字母填在題后的括號內(nèi)）1.在滑坡體探測中，探地雷達(dá)（GPR）主要利用其探測（）。A.強(qiáng)烈的地震反射波B.對不同介質(zhì)電磁波傳播特性的差異C.地下水的導(dǎo)電性D.重力場的變化2.地震勘探中，用于探測淺層地下結(jié)構(gòu)（如滑坡滑動面、松散覆蓋層厚度）的主要方法是（）。A.大型反射地震勘探B.微震監(jiān)測C.探地雷達(dá)D.航空重力測量3.當(dāng)需要快速評估滑坡體內(nèi)部是否存在大量地下水或含水量異常區(qū)域時，通常優(yōu)先考慮采用（）。A.地震折射法B.電阻率測深法C.磁法勘探D.探地雷達(dá)4.利用重力異常變化監(jiān)測地面沉降，其基本原理是（）。A.地面沉降導(dǎo)致上方巖石密度減小，引起局部重力異常降低B.地面沉降改變地下水流向，影響地表電磁場分布C.地面沉降產(chǎn)生次生震動，可通過地震波探測D.地面沉降伴隨地?zé)岙惓?，可通過地?zé)崽綔y發(fā)現(xiàn)5.在火山活動監(jiān)測中，地球物理方法主要關(guān)注（）。A.地形變化和地表破裂B.地震活動性（尤其是淺源地震和火山震顫）C.地?zé)岙惓：蜌怏w釋放D.以上所有6.以下哪種地球物理方法對場地條件（如地形起伏、植被覆蓋）相對不敏感？（）A.探地雷達(dá)B.微震監(jiān)測C.航空磁測D.電阻率法7.地球物理方法在地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)中的核心作用之一是（）。A.直接進(jìn)行災(zāi)害體體的精確量測和定位B.提供災(zāi)害發(fā)生前的長期預(yù)測C.快速獲取災(zāi)區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)信息和潛在風(fēng)險區(qū)劃D.負(fù)責(zé)災(zāi)后的應(yīng)急救援隊伍調(diào)度8.某地區(qū)發(fā)生地震后，懷疑可能存在液化土層，引發(fā)次生滑坡。地球物理中常用的識別液化土層的方法是（）。A.重力法B.電阻率法C.聲波法D.微震監(jiān)測9.地震反射法在地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)中，其主要局限性在于（）。A.數(shù)據(jù)采集成本較高B.對淺部結(jié)構(gòu)探測分辨率較低C.難以穿透高阻屏蔽體D.受地形起伏影響較大10.將探地雷達(dá)、電阻率法、微震監(jiān)測等多種地球物理方法結(jié)合使用，其主要優(yōu)勢在于（）。A.降低單一方法的成本B.克服單一方法的局限性，提高信息獲取的全面性和可靠性C.增加數(shù)據(jù)采集的工作量D.提高數(shù)據(jù)處理的速度二、簡答題（每小題5分，共25分。請簡要回答下列問題）1.簡述電阻率法在探測滑坡體內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如軟弱夾層、富水區(qū)）的基本原理。2.微震監(jiān)測在地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)中主要起到哪些作用？3.與地震勘探相比，探地雷達(dá)（GPR）在探測淺層地質(zhì)災(zāi)害隱患（如淺層滑坡、地面裂縫）時具有哪些優(yōu)勢？4.簡述利用重力異常變化監(jiān)測地面沉降的基本流程。5.地球物理方法在地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)中通常面臨哪些主要挑戰(zhàn)或局限性？三、計算題（共10分。請按題意進(jìn)行計算，并寫出主要計算步驟和公式）假設(shè)在一次地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急勘查中，使用電阻率測深方法探測滑坡體下方是否存在富水區(qū)。通過電剖面測量，獲得某測點的視電阻率ρs數(shù)據(jù)如下：在埋深h1=5m處，ρs=100Ω·m；在埋深h2=15m處，ρs=500Ω·m。已知滑坡體上覆基巖的電阻率ρ1=500Ω·m，基巖電阻率ρ2=1000Ω·m。請定性分析該測點下方15m深度范圍內(nèi)是否存在明顯的低阻異常體（可能代表富水區(qū)或軟弱夾層），并簡要說明理由。四、綜合應(yīng)用題（共35分。請結(jié)合所學(xué)知識，分析和回答下列問題）某山區(qū)在連日強(qiáng)降雨后，報告稱某處山坡出現(xiàn)變形跡象，伴有小規(guī)模滑坡和小型坍塌，存在發(fā)生更大規(guī)?；碌娘L(fēng)險。作為地球物理學(xué)專家團(tuán)隊成員，應(yīng)急部門請你參與制定一個應(yīng)急監(jiān)測方案，以快速評估風(fēng)險、監(jiān)測變形發(fā)展趨勢。請設(shè)計該監(jiān)測方案，具體包括：1.選擇哪些地球物理方法進(jìn)行監(jiān)測？說明選擇理由。2.簡述各監(jiān)測方法在本次應(yīng)急情境下的具體應(yīng)用目標(biāo)和監(jiān)測內(nèi)容。3.描述監(jiān)測點（或測線）的布設(shè)原則和考慮因素。4.預(yù)期可以獲得哪些關(guān)鍵信息？如何通過地球物理監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化初步判斷滑坡風(fēng)險的變化趨勢？5.指出該方法在應(yīng)急響應(yīng)中的主要優(yōu)勢和可能存在的局限性。試卷答案一、選擇題1.B2.B3.B4.A5.D6.C7.C8.B9.B10.B二、簡答題1.電阻率法通過向地下供入電流，測量不同深度處的電位差，根據(jù)電位差與電流密度、巖土電阻率及電極距的關(guān)系（如斯倫貝謝公式或奧氏公式），反演計算地下電性層的電阻率值?；麦w內(nèi)部可能存在富水區(qū)（電阻率低）、軟弱夾層（電阻率低）、破碎帶（電阻率可能降低或升高，取決于填充物）等電性異常體。通過對比測得的地層視電阻率與已知或推斷的背景電阻率，可以識別這些異常體，從而探測滑坡體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和含水情況。2.微震監(jiān)測通過布設(shè)密集的地震儀（檢波器）陣列，持續(xù)記錄微小地震事件（微震）的震源位置、震級和發(fā)生時間。在地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)中，其主要作用包括：①實時監(jiān)測滑坡體、不穩(wěn)定邊坡等潛在滑動體的微小形變和應(yīng)力調(diào)整活動，如出現(xiàn)錯動、破裂等。②通過分析微震事件的空間分布和頻次變化，識別潛在的滑動源區(qū)、滑動帶和影響范圍。③評估災(zāi)害體的穩(wěn)定性，判斷失穩(wěn)風(fēng)險的大小和變化趨勢。④為制定應(yīng)急撤離、工程治理等決策提供依據(jù)。3.探地雷達(dá)（GPR）具有探測深度相對較淺（通常幾十米以內(nèi)）、分辨率高（厘米級）、設(shè)備輕便、機(jī)動靈活、數(shù)據(jù)采集效率高、對場地條件（如小范圍地形起伏、植被覆蓋）影響相對較小、可直接獲取探測范圍內(nèi)地層的詳細(xì)剖面信息等優(yōu)點。這使得GPR特別適用于探測滑坡體淺部（幾米到十幾米）的結(jié)構(gòu)，如滑動面、滑動帶、富水區(qū)、軟弱夾層、以及由人類活動（如工程開挖）引起的淺層地質(zhì)災(zāi)害隱患，如小型滑坡、地面裂縫等。相比之下，地震勘探雖然探測深度可以很大，但淺部分辨率相對較低，且對表層條件敏感。4.利用重力異常變化監(jiān)測地面沉降的基本流程：①在監(jiān)測區(qū)域布設(shè)一定數(shù)量的重力測量基準(zhǔn)點，進(jìn)行初始重力數(shù)據(jù)測量。②在應(yīng)急響應(yīng)期間或沉降事件發(fā)生期間，定期（如每天、每周）重復(fù)測量這些基準(zhǔn)點的重力值。③將測得的當(dāng)前重力值與初始重力值進(jìn)行比較，計算重力異常的變化量。④根據(jù)重力異常與地下密度異常（如空隙、含水層體積變化）之間的關(guān)系模型，反演估算地面的沉降量或地下空隙體積的變化。⑤結(jié)合其他信息（如GPS位移監(jiān)測、水準(zhǔn)測量），綜合評估地面沉降的發(fā)展趨勢和影響范圍。5.地球物理方法在地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)中通常面臨的主要挑戰(zhàn)或局限性包括：①探測深度限制：對于深層地質(zhì)災(zāi)害（如深部斷裂活動、大型隱伏滑坡體），常規(guī)地球物理方法的探測深度可能不足。②場地條件復(fù)雜：地形起伏大、植被茂密、空氣濕度大、存在強(qiáng)電磁干擾等，都會給野外數(shù)據(jù)采集帶來困難，影響數(shù)據(jù)質(zhì)量。③儀器設(shè)備成本：高質(zhì)量的地球物理儀器通常價格昂貴，可能影響應(yīng)急響應(yīng)的快速部署和大規(guī)模應(yīng)用。④數(shù)據(jù)處理解釋的專業(yè)性：數(shù)據(jù)采集和處理需要專業(yè)知識和技能，結(jié)果解釋受地質(zhì)模型和先驗信息影響大，存在一定的不確定性。⑤時效性要求：應(yīng)急響應(yīng)強(qiáng)調(diào)快速響應(yīng)，而地球物理方法的數(shù)據(jù)采集和解釋通常需要一定時間，可能難以完全滿足“即時”需求。⑥多學(xué)科信息融合難度：如何有效融合地球物理數(shù)據(jù)與其他來源（如遙感、地質(zhì)、水文、氣象）的信息，進(jìn)行綜合分析判斷，是一個挑戰(zhàn)。三、計算題定性分析：該測點下方15m深度范圍內(nèi)可能存在明顯的低阻異常體。計算與理由：根據(jù)視電阻率ρs與地層電阻率ρ及埋深的關(guān)系（在簡單層狀模型下，ρs與ρ及層厚有關(guān)），對比兩個深度點的視電阻率：1.在5m處，ρs(5m)=100Ω·m，小于上覆基巖電阻率ρ1=500Ω·m，表明在5-15m深度范圍內(nèi)，存在一個電阻率低于基巖的層位或體。2.在15m處，ρs(15m)=500Ω·m，大于5m處的視電阻率，但仍然小于基巖電阻率ρ2=1000Ω·m。這可能意味著低阻體在15m處電阻率有所升高，或者該點5-15m深度范圍內(nèi)低阻體的電阻率介于100Ω·m和500Ω·m之間。綜合判斷，該測點下方15m深度范圍內(nèi)（至少在5-15m段）存在一個電阻率明顯低于基巖的異常體。結(jié)合地質(zhì)背景（滑坡區(qū)）和電性特征（ρs<ρ1），該低阻體很可能代表富水區(qū)（孔隙水含量高）或軟弱夾層（礦物成分疏松、導(dǎo)電性較好）。這一發(fā)現(xiàn)為滑坡的穩(wěn)定性評估提供了重要信息，表明該區(qū)域可能存在較高的地下水影響或軟弱結(jié)構(gòu)，增加了滑坡風(fēng)險。四、綜合應(yīng)用題1.選擇的地球物理方法：探地雷達(dá)（GPR）、微震監(jiān)測、電阻率法（可選）。選擇理由：*探地雷達(dá)（GPR）：探測深度適中（幾米到十幾米），分辨率高，機(jī)動靈活，非常適合快速探測滑坡體淺部結(jié)構(gòu)，如滑動面、富水區(qū)、軟弱夾層、工程擾動區(qū)域及地面裂縫等，直接獲取淺層地質(zhì)信息。*微震監(jiān)測：能夠?qū)崟r反映滑坡體內(nèi)部應(yīng)力調(diào)整和微小變形活動，靈敏度高，適合動態(tài)監(jiān)測滑坡風(fēng)險變化，識別潛在的滑動源區(qū)。*電阻率法：可以有效探測地下水富集區(qū)（低阻異常）和軟弱帶（低阻異常），對于評估滑坡的水穩(wěn)定性具有重要意義?？筛鶕?jù)現(xiàn)場情況選擇性部署。2.各方法應(yīng)用目標(biāo)和監(jiān)測內(nèi)容：*GPR：應(yīng)用目標(biāo)是為應(yīng)急部門提供滑坡體淺部（0-15m或更深）的地質(zhì)結(jié)構(gòu)詳細(xì)圖像。監(jiān)測內(nèi)容包括：探測滑動面位置和形態(tài)；識別滑動帶范圍、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)；圈定富水區(qū)或軟弱夾層的位置；發(fā)現(xiàn)工程開挖形成的臨空面或擾動帶；探測淺層地面裂縫的分布和深度。*微震監(jiān)測：應(yīng)用目標(biāo)是通過監(jiān)測滑坡體內(nèi)微小震動活動，評估滑坡體的穩(wěn)定性及變形趨勢。監(jiān)測內(nèi)容包括：監(jiān)測微震事件的數(shù)量、震源位置（空間分布）、震級（能量釋放）、發(fā)生時間序列。分析微震活動性（頻次、強(qiáng)度）的變化，判斷滑坡體是否處于活動狀態(tài)，識別應(yīng)力集中區(qū)或潛在的失穩(wěn)點。*電阻率法（若使用）：應(yīng)用目標(biāo)是為評估滑坡的水穩(wěn)定性和圈定富水區(qū)提供信息。監(jiān)測內(nèi)容包括：探測地下水的分布范圍和深度；識別飽水區(qū)或含水量較高的土體（低阻異常）；結(jié)合地形和地質(zhì)背景，評估地下水對滑坡穩(wěn)定性的影響。3.監(jiān)測點（或測線）布設(shè)原則和考慮因素：*原則：覆蓋重點區(qū)域、垂直滑動方向、平行滑動方向、穿越可疑結(jié)構(gòu)（如裂縫、已知滑動帶）、靠近地表變形跡象（如裂縫、鼓脹）。*考慮因素：*安全性：布設(shè)點位應(yīng)避開已發(fā)生變形破壞的區(qū)域和潛在新的危險區(qū)。*代表性：點位應(yīng)能代表滑坡體的不同部位和地質(zhì)特征。*可達(dá)性：考慮儀器設(shè)備運(yùn)輸和操作的便利性。*環(huán)境條件：盡量選擇相對開闊、地面條件較好的區(qū)域布設(shè)GPR測線和微震檢波器。*連續(xù)性：GPR測線應(yīng)盡量連續(xù)，微震監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)應(yīng)形成閉合或半閉合陣列以獲得更好的定位精度。4.預(yù)期獲得的關(guān)鍵信息及判斷風(fēng)險趨勢：*預(yù)期信息：*GPR：提供滑坡淺部地質(zhì)剖面圖，清晰顯示滑動面、滑動帶、富水區(qū)、軟弱層等的空間位置和形態(tài)。*微震監(jiān)測：獲得滑坡體內(nèi)微震事件的時間序列、空間分布圖和頻次統(tǒng)計?？赡茏R別出新的微震活動中心或活動性顯著增強(qiáng)的區(qū)域。*電阻率法（若使用）：獲得地下電性結(jié)構(gòu)分布圖，圈定富水區(qū)范圍，評估其對滑坡穩(wěn)定性的潛在影響。*判斷風(fēng)險趨勢：*若GPR發(fā)現(xiàn)滑動面有向下或向前位移跡象，或滑動帶范圍擴(kuò)大、變得松軟（低阻）。*若微震監(jiān)測顯示微震頻次顯著增加、震級升高，或震源位置向坡腳外移，表明滑坡體內(nèi)部應(yīng)力集中加劇，失穩(wěn)風(fēng)險增大。*若電阻率法發(fā)現(xiàn)富水區(qū)范圍擴(kuò)大或向潛在滑動源區(qū)擴(kuò)展，可能降低坡體穩(wěn)定性。*綜合多種方法信息，若出現(xiàn)上述多個不利變化信號，則表明滑坡風(fēng)險在升高，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測預(yù)警，并考慮采取應(yīng)急措施。5.主要優(yōu)勢和可能存在的局限性：*優(yōu)勢：*快速提供地質(zhì)結(jié)構(gòu)信息：GPR可快速獲取淺部剖面，為應(yīng)急決策提供依據(jù)。*動態(tài)監(jiān)測變形活動：微震監(jiān)測能實時反映內(nèi)部應(yīng)力變化，靈敏度高。*無損探測：非侵入式，對環(huán)境擾動小，可重復(fù)測量。*信息互補(bǔ)：多種方法結(jié)合可提供更全面、更可靠的信息，提高判斷的準(zhǔn)確性。*局限性：