地球物理探測可應用於工程地質調查之地層構造

探測、岩盤探測、地層動態性質探測、耐震設計資料

探測、地層震動特性探測、地下埋設物探測及地下水

調查各方面，地球物理探測方法之選擇，須依調查之

目的而定，同時必須考慮探測現場之環境、地形、地

質、土層性質以及土地利用狀況等。因各種地球物理

探測方法各有其限制及解析能力，故有時須數種地球

物理探測方法同時併用，相輔相成以獲得更多之資料

作正確之研判解析，以作為設計、施工之參考。

    地球物理探測為省時間省費用之調查方法，並可

以快速地提供地下地層變化的狀況，但一般最好有地

質及鑽井資料配合比對作完整的解釋。

    欲有效地使用地球物理探測，首先需依地層的物

理特性及探測的目的以選擇適當之探測方法，而地球

物理探測方法的選擇，主要視此探測方法對地層的物

理特性中，那些具有較強烈的對比而定，對比愈強烈

者愈有效愈準確。

　　地球物理探測必須要有經驗的探勘人員操測，同

時並配合適當的儀器來探測，探測得之資料需由有經

驗之專業人員解析，方能發揮最大的效果。

　　使用於基地探查的主要方法有折射震測法、反射

震測法、電探法、微動法、微震法、振動量測法、磁

力法、電井測法、速度井測法、電磁法、表面波法、

垂直震測剖面法、電導率及導磁率量測等，綜合如下

表：

(一)、折射震測法
        折射震測法主要應用在水壩、隧道、構造物

    基礎、橋樑基礎、採石、崩塌地、坡地穩定、耐

    震、空洞、地盤改良效果及地質構造方面。折射

    震測法利用在工程地質調查上較多，其最大特點

    為從獲得之傳播速度可計算設計所須之動態彈性

    係數，推估地層強度。

        折射震測法為測定震波傳播經地層折射傳回

    之速度，藉此傳播速度計算分析各地層之速度及

    深度、風化層之厚度及破碎帶位置等，一般可測

    得縱波及橫波速度推算設計須要之動態彈性係數

    。

        折射震測法不因地形起伏而影響解析結果，

    且對高傾角之地層有良好之解析結果，然對於水

    平逆轉斷層(低速度層位於高速度層下)及薄層其

    解析較不易。

    用震測法可以獲得

    (1) 地層速度及深度。
    (2) 岩盤深度及形貌。
    (3) 地質構造。
    (4) 風化層速度及厚度。
    (5) 崩積層厚度。
    (6) 破碎帶之位置。
    (7) 軟弱地層之分佈。
    (8) 地層之動態彈性係數。
    (9) 推算岩層強度。
    (10) 岩層開挖的難易程度。
    (11) 地盤改良效果。


(二)、反射震測法
        反射震測法主要應用在陸上隧道工程、廠址

    等需了解較深地層構造，深厚沖積層時或海底隧

    道工程、海底管線敷設、海港工程、浚渫等需了

    解海底沈積層、海底沉泥石塊分佈、海底地層構

    造等探測。

        反射震測法為分析震波在地層傳播而於地層

    界面反射之震波歷時記錄，經震波速度分析，資

    料處理，繪出地層構造剖面，如沖積層厚度，斷

    層破碎帶分佈。

        反射震測法對水平逆轉斷層 (低速度層位於

    高速度層下) 仍可解析出良好結果。然對於高傾

    角反射震測法解析較不易。

    用震測法可以獲得

    (1) 地層構造剖面。
    (2) 各地層速度，推算地層強度。
    (3) 斷層破碎帶位置、傾角、斷層形態、破碎帶
        範圍。
    (4) 沖積層厚度。
    (5) 海底沉泥、石塊、岩盤分佈。


(三)、電探法
        電探法為利用地層之電性差異，而測定地下

    狀況，主要應用在地下水、崩塌地、採石、填土

    、構造物基礎、空洞、水壩、隧道以及在施工時

    同時測定地下水變化、漏水、灌漿效果等方面。

        電阻法探測為將電流通入大地，觀測其產生

    的電位場，計算視電阻係數。電阻係數通常因各

    種岩層不同而相異，此為電探法探測地層構造之

    原理。電阻法非常適用於測定有關含水與地層問

    題，尤其是地下水含鹽份變化如海水入侵問題。

    電探法很容易可施測至較深之水平地層構造，然

    較深之薄層構造、傾角較大之深地層及地形效應

    較不易分析。

    用電探法可獲得

    (1) 地層電阻係數及厚度。
    (2) 岩盤深度及形貌。
    (3) 風化層厚度。
    (4) 崩積層厚度。
    (5) 軟弱地層之分佈。
    (6) 推估土層孔隙率。
    (7) 含水層深度。
    (8) 地下水位面。
    (9) 地下水含鹽分佈。
    (10) 構造物漏水位置。


(四)、微動法
        微動法係量測地層之微地動同時求出微地動

    之頻譜及顯著週期，一般說來此顯著週期係剪力

    波(S 波)於地層內能產生加強性複反射之週期，

    因此顯著週期即反應出地層之動態性質，主要應

    用於結構物地震安全評估，軟弱地層探測，岩盤

    深度探測，地層之動態特性探測等。

        微動法量測得之顯著週期一般來說與該地區

    地震時地表震動之顯著週期一致，而且愈堅硬之

    地層其微動頻譜分佈愈陡愈窄，反之較鬆軟之地

    層則顯現出較低頻之分佈。

        微動法施測上較簡易，然量測時應避免外界

    震動雜音干擾。

    用微動法可以獲得

    (1) 地層顯著震動週期。
    (2) 地層軟弱區分佈。
    (3) 岩盤深度探測。
    (4) 地層動態特性。
    (5) 地震安全評估。


(五)、微震法
        微震法係於短期間內(一兩個月)於探測區域

    量測活斷層產生之微震資料，以詳細研究該地區

    之地震分佈情形驗震源機制，主要應用於勘查活

    斷層之位置，評估地震危害度及大地應力方向等

    。

        微震法係量測規模小於 3.0之無感地震，因

    此測震站須安置於自然或人為地動雜波干擾較小

    之地點，而藉判讀各測站測得地震之縱波及橫波

    走時，計算出微震之震源，由同一系統之數個微

    震計算出震源機制。

        微震法施測得之微地震活動資料，僅代表施

    測時期之活動情形，因此較不活動之地區施測時

    間應延長。

    用微震法可以獲得

    (1) 活斷層位置。
    (2) 斷層形態。
    (3) 大地應力方向。
    (4) 評估地震危害度。


(六)、震動量測法
        震動量測法為直接量測地層因爆破、機器廠

    房、打樁、交通運行、海浪等產生之震動，以為

    結構物或機械基礎之防震對策。

        震動量測可於地面上、基礎面上或鑽孔內進

    行，前者為了解震動於地面或基礎面上震動量之

    變化情形及震動特性。後者為了解深度垂直向之

    震動量變化情形及震動特性，震動特性包括地層

    之震動反應、震動頻譜、震動軌跡、結構物之震

    態。

        震動量測法施測時若震源之震動頻率較高時

    則應考慮受波器與測站之偶合效應。

    用震動量測法可以獲得

    (1) 震動水平面及垂直方向之變化情形。
    (2) 地層之震動反應。
    (3) 地層之震動衰減。
    (4) 震動頻譜、震動軌跡。
    (5) 結構物之震態。
    (6) 預計地層將因某種震源，而產生之震動反應
        。


(七)、磁力法
        磁力法為測定磁性物質如鐵質構造物於地球

    磁場，產生磁異常變化之分佈求出地下之磁性構

    造物位置，主要應用於地下埋藏物、地下管線調

    查方面。

        磁力法雖可確定鐵質物質之埋藏位置，然其

    埋藏深度不易計算準確又施測時應避開輸電線之

    磁場干擾。

    用磁力法可以獲得

    (1) 地下管線位置。
    (2) 地下鐵質埋藏物位置。


(八)、電井測法
        電井測法為在鑽孔中依深度連續地測定地層

    之各種物理特性，測定結果一般以柱狀圖深度變

    化曲線表示主要之電井測法包含音波井測、自然

    電位井測、電阻井測、放射性井測、溫度井測及

    徑井測等，電井測柱狀圖可用以分析地層之細部

    構造，推估地層的強度，探測地層之電導係數、

    軟弱地層分佈、推估地層孔隙率，同時可作為兩

    鑽孔間地層對比之依據。

        電井測除了放射性井測外，其餘皆需裸孔量

    測，且需水等介質傳遞電流、音波，另外於較易

    塌孔之土層量測時需以穩定液保護孔壁。

    用電井測法可以獲得

    (1) 地層現地密度。
    (2) 地層軟弱帶。
    (3) 地層電導係數。
    (4) 地層力學強度。
    (5) 推估地層孔隙率。巷
    (6) 鑽孔間地層對比資料。


(九)、速度井測法
        速度井測法主要包括下孔速度井測及孔間法

    速度井測兩種，主要應用於結構物基礎，機械基

    礎及其他震動基礎之防震設計、地層之動態彈性

    係數推估淨態彈性係數、了解地層彈性係數之規

    模效應，地震工程計算地層之震動量等。

        下孔式速度井測係於孔邊產生震波經地層下

    傳至鑽孔內之受波器，而孔間法速度井測係於一

    鑽孔內產生震波經地層傳至另一或二鑽孔內之受

    波器，量測其震波走時計算出地層之震波速度、

    動態彈性係數及震動衰減 Q值。

        孔間法速度井測為準確了解孔間之距離，一

    般皆同時作孔偏量測，而下孔式速度井測若錘擊

    點距孔口較遠時，或孔間與發震孔與接收孔距離

    較遠時，則需考慮震波之折射效應。

    用速度井測法可以獲得

    (1) 地層各層之動態彈性係數。
    (2) 地層各層之震動衰減 Q值。
    (3) 地層之軟弱帶。
    (4) 地層顯著震動週期。
    (5) 地震安全評估。


(十)、電磁法
        電磁法為利用電磁波於地層之反射時間及強

    度以探測地層狀況主要應用於地下水、海水入侵

    ，斷層破碎帶，地層構造及地下管線探測等方面

    。

        電磁法係於地面圍繞之線圈斷電時產生之電

    磁波下傳地層，然後於地面或井內量測地層反射

    回之二次電磁波，由其反射時間及強度計算出地

    層各層之電阻率及深度。電阻率愈低之地層反射

    之電磁波愈強。電磁法之解析不受地形效應影響

    ，而且以小線圈而測得深構造，然施測時應避開

    輸電線產生之電磁干擾。

    用電磁法可以獲得

    (1) 地下水位。
    (2) 海水入侵。
    (3) 斷層破碎帶位置
    (4) 地層構造
    (5) 地層電阻率
    (6) 地下管線、空洞位置


(十一)、表面波法
        表面波法為利用人造表面波於地表層傳遞之

    波速以探測地層之構造，主要應用於地層動態彈

    性係數、空洞地層構造、軟弱地層調查、地盤改

    良效果等方面。

        表面波法係於地表以震動機或錘擊產生表面

    波，表面波傳遞時，其反映出地層某深度內之地

    層物性，而主要之反映深度約為波長之半，亦即

    波長愈長探測愈深，由地面量測各不同頻率之表

    面波定時，計算出各頻率之表面波速，同時計算

    出地層各層之橫波速度。

        表面波法對水平逆轉斷層 (低速度層位於高

    速度層下) 仍可有良好之解析，然其探測深度較

    淺。

    用表面波法可以獲得

    (1) 地層構造，及各層之橫波速度
    (2) 空洞位置及大小
    (3) 軟弱地層位置
    (4) 地盤改良效果
    (5) 崩積層厚度
    (6) 地層動態彈性係數


(十二)、垂直震測剖面法
        垂直震測剖面法近似反射震測法。係於鑽孔

    內接收反射震波，以探測地層構造情形。主要應

    用於探測鑽孔附近之地層構造、鑽孔深度以下之

    地層構造、確定斷層位置、含水層位置等。

        垂直震測剖面法可補助鑽探資料之不足，了

    解鑽孔附近及孔底以下之地層構造，然與反射震

    測解析一樣需有複雜之震波資料處理技術。

    用垂直震測剖面波法可以獲得

    (1) 鑽孔附近之細部地層構造
    (2) 鑽孔深度以下之地層構造
    (3) 斷層位置
    (4) 含水層位置


(十三)、電導率及導磁率量測
        電導率及導磁率等岩、土樣物性量測主要應

    用於地下機電設施之接地設計及防磁設計使用。

        電導率量測係由岩、土樣兩側加直流電位，

    同時量測岩、土樣產生之電位，計算得岩、土樣

    之電導率。

        導磁率量測可由導磁率量測儀於不同之交流

    振盪頻率下量測各頻率之導磁率。

        電導率之量測若岩樣電導率甚低時則需考慮

    岩樣表面濕氣之導電效果。

    用電導率及導磁率量測以獲得

    (1) 地層之電導率
    (2) 地層之導磁率