早在17世紀人們便嘗試用羅盤尋找磁鐵礦，20世紀初，各種物探方法才廣泛地用于找礦勘探與工程勘察。60年代以來，由于物理學、數(shù)學、特別是電子技術、計算機技術的發(fā)展，大大促進了各種物探方法以及儀器設備的發(fā)展與改革。例如，50年代工程物探常用的光點地震儀已被信號增強型地震儀以及輕便的數(shù)字磁帶地震儀所替代。地球物理場的觀測空間已從地面發(fā)展到地下（如地下物探）、水域（如海洋物探）、低空（如航空物探）以至空間的遙感技術等。

聲波探測

利用聲波（或超聲波）對巖體進行探測的方法。由于頻率高、波長短，因此分辨率高。主要用于測定巖體的物理力學參數(shù)、確定洞室?guī)r石應力松弛范圍、探測溶穴及檢查水泥灌漿效果等。但是，由于巖石對高頻波的吸收、衰減和散射比較嚴重，因而探測的距離不大。聲波探測可分為主動和被動兩種方式。

主動方式

由聲源信號發(fā)生器（發(fā)射機）向壓電材料制成的換能器發(fā)射一電脈沖激勵晶片振動，產生聲波向巖石發(fā)射。聲波在巖體中傳播，經接收換能器接收并轉換成電信號送至接收機，放大之后在示波管屏幕上顯示波形圖。從波形圖上可直接讀出聲波的初至時間，再根據(jù)已知的探測距離，計算出聲波速度。

應用地球物理學的原理進行工程地質、水文地質調查的勘探和測試方法。它是地球物理勘探的一個分支，簡稱工程物探。由于各種巖石或地質體在密度、磁性、導電性、彈性、放射性等物理性質上存在著差異，人們用不同方法和不同儀器，測量其天然或人工的地球物理場，并分析研究由于這些物理性質差異而引起物理場的變異，再經推斷解釋，以了解地下地質情況；或利用儀器直接測定巖體的物理特性，提供工程設計需要的參數(shù)。水利工程地質勘察中廣泛而正確地運用工程物探，可加快勘測速度，降低成本，還可得到巖體原位的物性參數(shù)，對工程地質條件的定量評價起到促進作用。中國水利工程地質勘察中應用工程物探始于20世紀50年代初。常用的方法主要有地震勘探、電法勘探、彈性波測試和測井，此外還有放射性勘探、微重力勘探、磁法勘探等。

地震勘探 由人工激發(fā)的地震波，在往地下傳播時碰到密度、彈性不同的兩種介質的分界面就要發(fā)生波的反射、透射和折射。其中反射波直接返回地面，透射波即透過界面進入下部地層。唯有入射角θ1（射向界面時與界面法線的夾角）等于臨界角i（其值由上、下地層的地震波傳播速度υ1與υ2之比決定）的那部分地震波，在抵達分界面后將沿入射角平面產生折射，以界面速度（即下部地層的波速υ2）在界面上向前滑行，并在所到之處隨即形成一種新波，此新波以與界面法線呈臨界角i射向地面，稱其為折射波。反射波和折射波返回地面被預置的檢波器接收，并由地震勘探儀記錄從震源出發(fā)到達檢波點的傳播時間和振動特性。震源周圍有接收不到折射波的區(qū)域稱為盲區(qū)，傳播時間是由這些波的行程和沿途介質的地震波速度決定的。在震源與檢波點間的距離選定后，波的行程就取決于界面深度，故可借此進行地質勘探。利用反射波的稱為反射波法，利用折射波的稱為折射波法。

由于工程勘察的勘探深度較淺，折射波法比反射波法干擾少，容易識別，且能測定界面速度，從而了解下層的巖性和探查斷層等，因此應用比較普遍。但折射波法要求震源強度大，又有盲區(qū)和下層波速必須高于上層的限制。為了避免這些缺點，近年來工程勘察部門對淺層反射波法也在加強研究和實驗。地震勘探在水利工程勘察中主要用來測定地質界面的深度和形態(tài)，如覆蓋層、風化層、滑坡體的厚度和地下水位，以及探查斷層、破碎帶等（見彩圖）。反射波法還可探查巖溶洞穴。