井地超高密度电法探测在岩溶勘察中的应用研究
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高密度电法在岩溶场地勘察中的应用摘要:高密度电法是近几年兴起的一项技术,对寻找地下岩溶等方面具有很大的优势。
其工作原理是根据地下电性的实际变化来实现对地下岩溶的位置、规模、埋深等因素进行准确的定位,具有经济、精准和快捷的特点。
关键词:高密度电法;岩溶场地;勘察;应用我国的西南地区是岩溶场地分布比较密集的地区,随着经济的发展,极大程度上带动了公路等基建的建设。
而这部分基建设施在建设的环节中若是存在岩溶区将会直接对基建设施的安全受到威胁。
归结其可能存在的问题主要集中在以下几个方面:岩溶水的侵蚀作用和渗透作用;岩溶洞穴不稳定,直接导致岩溶区基建设施的安全性受到影响;松软物质结构不稳定,受震动易掉落;岩溶区大面积塌陷将对基建设施产生毁灭性影响。
岩溶地区的地质结构比较复杂,如土洞和溶洞以及丰富的地下暗河和地下水等。
若是出现“中空”的地形将对地质的安全产生很大的影响。
因此若不能在地质勘测的环节中提供正确可靠的数据,导致基建设施建筑在岩溶区之上将会对基建的安全产生威胁并且加剧补救措施的难度。
基于此,本文对现阶段处于领先技术的高密度电解法如何完成对岩溶区的勘测做系统的探究。
1.岩溶场地岩溶地貌即卡斯特地貌,多分布于我国的西南地区。
其形成原因主要为水流本身对地质的侵蚀和溶蚀以及崩塌加机械改变的总称。
岩溶区地表:岩溶区的地表主要分布溶沟和石芽。
溶沟是指地形在被水流冲刷之后形成的沟壑,而石芽则是指沟壑之间的突起。
这部分石芽的高度一般维持在二十米以下,超过二十米的石芽则被称之为石林。
岩溶区低下:岩溶区的地下多分布溶洞,也就是我们常说的洞穴,是丰富的地下水对可溶性岩层或者断层和节理进行不断的溶蚀和侵蚀作用形成的地下孔道。
溶洞中的科斯特地形主要包含石钟乳、石笋、石柱和石灰华等,如贵州的安顺龙宫和织金县的织金洞就是岩溶场地的杰作。
这种溶洞本身可谓巧夺天工,却是基建设施的威胁。
因此在基建建设的过程中及时找到这些岩溶区就成为当前在基建的环节中的一个十分重要的问题。
高密度电法在溶洞探测中的应用[摘要]地下溶洞是引起的地面沉陷、建筑物沉降以及基础坍塌等地质灾害的主要原因之一,本文重点介绍了高密度电阻率方法在探测地下溶洞的应用,通过工程实例说明,该方法能够有效地查明地下溶洞的埋深及分布范围,为相关的工程建设提供可靠质量保证。
[关键字]溶洞高密度电法原理工程实例1前言在岩溶分布多发区进行桥梁、高速公路、隧洞等基础设施施工时,岩溶的发育会引发建筑物发生塌陷,影响工程施工的顺利进行甚至造成设备损失或人员伤亡。
因此,在勘察设计阶段,需查明区内岩溶等有害地质体的发育、分布情况,并进行相应的处理。
物探方法是调查溶洞分布的重要手段。
本文应用主要介绍了高密度电法的基本原理及在溶洞探测中的应用,通过工程实例分析了该方法的优越性,为相关工程探测提供一定的参考。
2高密度电法原理及优点(1)原理。
高密度视电阻率法是一种阵列勘探方法,也称自动视电阻率系统,是直流电法的发展,其功能相当于四极测深与电剖面法的结合。
通过电极向地下供电形成人工电场,其电场的分布与地下岩土介质的电阻率的分布密切相关,通过对地表不同部位人工电场的测量,了解地下介质视电阻率的分布,根据岩土介质视电阻率的分布推断解释地下地质结构。
(2)优点。
该方法对围岩的含水情况特别敏感,若围岩破碎含水,其视电阻率明显降低,完整、坚硬岩土的视电阻率明显高于断层带或破碎带和富水带围岩的视电阻率。
这种方法原理清晰,图像直观,是一种分辨率较高的物探方法。
近年来随着计算机数据采集技术的改进,使勘探效率大大提高,增大了剖面的覆盖面积和探测深度,在强干扰的环境下也能取得可靠数据,大大地提高了信噪比,可准确地探测地质体。
该方法在工程与水文地质勘探和矿产、水利资源勘查中有着广泛而成功的应用。
3高密度电法的野外工作方法(1)装置的选择。
高密度电法的数据观测装置多达十几种,实际工作中,由于时间等因素,不可能对每种装置都进行观测,必须有针对性的选择个别装置进行数据采集。
高密度电法在岩溶区工程勘察中的应用发布时间:2023-04-12T05:58:32.807Z 来源:《工程建设标准化》2023年第1月1期作者:王阳[导读] 随着我国经济发展和建设的日益进步,基础建设工程已成为关系民生的重大工程,受到社会各界的广泛和高度重视。
王阳中冶一局(河北)地质科技有限公司河北省秦皇岛市 066000摘要:随着我国经济发展和建设的日益进步,基础建设工程已成为关系民生的重大工程,受到社会各界的广泛和高度重视。
岩溶和裂缝是基础建设项目中无法避免的重要地质问题。
由于溶洞的生长非常随意且难以发现,用传统的测量技术往往难以准确有效地发现地质环境。
因此,溶洞勘探的难题将成为阻碍该项目的一个非常重要的因素。
瞬变电磁法和高密度电法利用岩溶景观及其所在的岩石结构具有一定的不同特征,以便快速测量该地区的地形特征、岩块结构、岩溶地貌的合理布局和其他地理成分,然后利用钻孔等基本测量方法进行连续测试,以提高项目地形地貌测量结果的准确性和合理性。
近年来,随着高密度电法勘探技术的发展,电法勘探方法逐渐得到应用和推广。
关键词:高密度电法;岩溶区;工程勘察;应用1高密度电法概述作为一种新的技术应用,高密度电法是一种结合了电截面、电探测等方法优点的物理调查方法。
它不仅可以检测地下一定深度内电气性能的水平变化,还可以提供准确的垂直电气性能变化数据信息。
由于地下岩层成分和分布的不均匀性,电流分布也会发生不同的变化。
高密度电法的技术性是利用地下介质的特性,将地下自然环境的电位差变化转化为相应的电阻率,仔细观察固定和不固定的对应电阻率的差异,科学研究不同城市地下空间环境中电阻率的分布特征和变化趋势,最终形成综合投影数据信息,最后通过电子计算机形成图像,获得隐蔽地质构造和岩溶层、强风化、,山体滑坡和其他地下岩层及其精确结构。
与现有的传统电阻法相比,高密度电法具有以下优点:①一次性放置电水准仪,可以减少电水准仪组件对数据信号的干扰和电水准仪的数据误差;②对于不同的电极布置位置,可以有效地获取丰富多样的地质构造配置信息;③数据采集是自动的,防止手动控制导致数据信息错误;④数据处理过程更快、更方便。
关于高密度电法在岩溶路基勘察中的应用探析高密度电法(multi-electrode resistivity method),作为一种阵列式电阻率测量方法。
高密度电法这种方法可以有实时处理现场数据,同时还可以快速采集电阻率,这种方法主要是集电测深和电剖面为一体的,主要采用高密度布点,从而对二维面点断面测量,该法为我们所提供的信息量大、数据量多,而且还具有速度快,观测精度高等特点,是现阶段岩溶勘察最佳的方法之一。
为此,笔者根据自己的工作经验,对高密度电法在岩溶路基勘察中的应用进行了深入的探究。
标签:高密度电法;岩溶路基勘察;应用一、高密度电法工作原理这种方式是地下介质间的导电性差异,高密度电法同常规电阻率法相似,这种方法(具体如图一)通过A、B电极向地下供电流I,之后在有效的获取再M、N极间测量电位差△V,从而有效地得到M、N点间的视电阻率值。
高密度电法这种方法根据实测的视电阻率剖面,进行科学的分析和计算,通过这种科学合理的方式,最终有效底获取地层中的电阻率分布情况,这样一来,相关工作人员,就可以划分地层,从而更好地确定异常地层[1]。
二、高密度电法应用实例(一)分析场地工程地质概况场地主要位于广西西南部,呈东南至西北带状展布于整个西南部,场地所处地形向华南丘陵盆地过渡的云贵高原西南端,地势起伏比较大,具有诸多山顶岩石裸露,为水稻为主要种植作物。
工作人员通过对现场工程地质调查和钻探揭,发现场区地层主要是有下伏石炭系灰岩、白云质灰岩、第四系残坡积土以及白云岩等组成的。
在调查的过程中,发现地表因为含水量的不同,因此,视电阻率在50-500m范围内变化,同时还发现白云岩以及灰岩的视电阻率值l000-4500m范围内,溶洞的视电阻率和岩溶发育区的值在350-1300m范围之内,这样一来,就为接下来的高密度电法工作提供必要的物理条件。
(二)分析野外工作具体方法我们根据相关理论以野外试验结果,在本次勘察过程当中,采用六十多种电极组合的温纳装置进行科学合理测量,所测的点距3-5m,具体排列长度在180-360m,范围内,相关工作人员,将野外所测量数据有效地上传到计算当中,进而对相关数据进行处理,以便更好地做出相应的推断解释,为进一步确保相关数据的真实可靠性,还对一些突变点或是异常点进行重复检查。
E综合omprehensive 高密度电法在岩溶勘察中的应用汪瑶2(1.中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司,湖南长沙410000;2.湖南科创电力工程技术有限公司,湖南长沙410007)摘要:近几年来,国家大力发展电网工程,各种规模的电压等级都有,很多输电线路都通过灰岩分布区,灰岩分布区易发生地面塌陷等地质灾害,物探和钻探相结合是岩溶勘察中的重要手段。
高密度电法兼具电阻率剖面法与测深法的功能,其数据采集密度大、精度高的断面测量结果能较直观地反映地层及电性异常体的形态及纵、横向展布情况。
本文介绍了高密度电法餉原理与野外工作方法,通过应用实例说明高密度电法在输电线路中岩溶勘察中的作用。
关键词:高密度电法;岩溶勘察;视电阻率;输电线路中图分类号:P631.3文献标识码:A文章编号:1002-5065(2020)02-0175-2Application of High Density ElectricalMethod to Karst ExplorationWANG Yao1'2(1.China Energy Construction Group Hunan Electric Power Design Institute Co.,Ltd,Changsha410007,China;2.Hunan kechuang power engineering technology co.LTD,Changsha410007,China)Abst「£Ct:In recent years,the state has made great efforts to develop power grid projects with voltage levels of various scales.Many transmission lines pass through limestone distribution areas and geological disasters such as ground subsidenceare prone to occur in limestone distribution areas.The combination of geophysical and drilling is the important means.The high—density electrical method has the functions of resistivity profile method and sounding method.The data acquisition density and high-precision cross-section measurement results can more directly reflect the formation and vertical and horizontal distribution of formation and electrical abnormal body.This paper introduces the principle of high—density electrical method and field work method,and illustrates the role of high.—density electrical method in karst exploration of transmission line through application examples.Keywords:high—density electrical method;karst exploration;apparent resistivity;transmission line近几年来,国家大力发展电网工程,各种规模的电压等级都有,很多输电线路都通过灰岩分布区,特别是在中国西南各省。
高密度电法在岩溶勘察中的应用效果阐述高密度电法勘探的基本原理。
目前高密度电法主要用于浅表找水、岩溶勘察、公路铁路勘察。
本文通过一应用实例来说明高密度电法在岩溶勘察中的应用效果。
标签:高密度电法;岩溶勘察;应用1 高密度電法工作原理通过地表往地下通入电流,建立起人工电场,通过测量电场在地表的分布状态,多参数测量计算出岩层的电阻率,所测数据传输到计算机经专业软件处理,反演出视电阻率剖面图,根据反演剖面图确定地下地质情况。
分析这些岩层电阻率的变化,间接了解地层岩性及地质构造。
本次高密度电法工作选择温纳装置,跑极方式采用每次单根电纜移动的滚动方式。
在水平方向采用小极距进行数据采集外,同时采用不同的隔离系数以研究地质体垂向电性变化,兼备电剖面法及电测深法。
2 高密度电法工作应用实例(1)地质概况。
测区出露地层岩性主要为:石炭系中统黄龙组白云质灰岩、白云岩,分布于测区西北部;石炭系上统船山组石灰岩,主要分布于测区中部呈北东向展布;第三系红砂岩,分布于测区东南部,与石炭系上统船山组呈断层接触关系,第四系残、坡积物沿沟谷低洼处分布。
测区内发育一北东向断裂构造(F3),该断裂控制东南部第三系断陷盆地的北部边界。
(2)地球物理特征。
高密度电法的有效性取决于地下介质的电性差异。
第四系松散覆盖层的电阻率一般较低,由于所处环境不一样,电阻率相差较大,一般在几十至200Ω·M,个别上千Ω·M;未风化完整或较完整灰岩岩层的电阻率相对更稳定,一般电阻率较高(上千Ω·M);半风化灰岩溶蚀发育时,溶蚀空洞区往往为泥质或水充填,这些充填介质均具低阻特征(电阻率为几百Ω·M);但风化而又松散的地层和第三系的泥质粉砂岩电阻率很小,一般为几十至一百多Ω·M。
断裂和岩溶在形成的过程中,随地质特征的改变,导致断裂和溶洞与围岩产生一定的电性差异,异常大小决定于断裂的空间大小及填充物的物理性质;含水的断层与发育的裂隙呈现低阻异常,不含水的则呈现高阻异常。
浅谈高密度电法在岩溶区勘探中的应用在工程基础地质勘察中,位于岩溶区的深层岩基工程地质勘探问题尤为复杂。
利用高密度电法勘探技术可以查明岩溶和断裂等构造的分布位置,再结合常规的钻探方法,对深层岩体进行正确的工程地质评价。
文章简述了高密度电法勘探技术的基本原理,并以一个工程为实例,从实践中说明高密度电法勘探技术在岩溶洞穴、地质灾害等探测领域具有较好的探测效果。
标签:高密度电法;关键技术;岩溶发育;应用实例引言随着城市建设的不断发展,工程建设作为关系民生的重要项目受到社会各界的密切关注。
岩溶和断层都是工程建设中基础处理的重要地质问题。
因此,对此类地质问题的勘探成了勘察中的重点和难点。
由于岩溶发育的随机性和隐蔽性,常规的勘察方法往往很难迅速的查明地质情况。
在这类地质条件中的工程项目中,地质勘探手段多采用高密度电法。
高密度电阻率法利用岩溶与所处岩体在电性上存在的差别,快速的探测出区域内的地质特征、岩体结构、岩溶分布等地质构造,再经过钻探等常规的勘探方法进一步验证,对工程地质勘察结果作到既准确又经济。
近年来,高密度电法勘探仪不断更新发展,这类技术的运用与发展,使电法勘探的智能化程度大大迈进了一步。
1 电阻率法的工作原理1.1 电阻率法的工作原理电阻率法是利用岩土体导电性差异为基础的电探方法,利用对电场分布的特点和空间差异变化的研究,制作出剖面图,查明地下地质构造和寻找地下非均匀电体的地球物理勘探方法。
高密度电阻率法实际上是一种阵列勘探方法。
野外操作中将全部电极(几十至上百根)置于测点上,然后利用程控电极转换开关和微机工程电测仪互相配合工作,将电极数据送入微机后,进一步对数据进行处理,最终给出关于地电断面分布的各种物理解释。
在数据采集过程中结合电阻率曲线和电阻率深观测系统,大量的数据收集对观测数据的准确性,在电异质体的检测取得了良好的地质效果。
1.2 岩溶发育的地质特征与地球物理特征岩溶发育多是在碳酸盐岩类地区,常见的有灰岩、白云岩、白云质灰岩等,上覆盖第四系地层岩性为黄粘土和红粘土,也有基岩直接裸露地表的。
超高密度电法在岩溶地区勘察中的应用摘要:本文以广州市轨道交通九号线工程飞鹅岭~广州北站区间为例子介绍超高密度电法探测岩溶分布的应用。
首先分析超高密度电法目前在国内工程中的应用情况,接着分析广州市轨道交通九号线工程飞鹅岭~广州北站区间地质特征,介绍超高密度电法的原理,然后采用钻探方法验证物探成果,最后在特定的验证标准下得出超高密度电法的成果为部分合格(准确率为60.77%)。
研究表明,超高密度电法在探测面域内岩溶发育情况是有效的,其经济快捷;而需要精确的溶洞发育情况,超高密度电法则有所欠缺。
关键词:超高密度电法溶洞准确率Abstract: this article with the guangzhou rail transit line 9 engineering fly eling ~ guangzhou BeiZhanOu for example between introduced high density electrical method of detecting karst distribution application. First analysis high density electrical method in China at present the application, and then analyse the guangzhou rail transit line 9 engineering fly eling ~ guangzhou between BeiZhanOu geological characteristics, this paper introduces the principle of high density electrical method, then the drilling methods validation geophysical exploration achievement, and the last in the specific standard that validation of the high density electrical method results for part of the qualified (accuracy rate is 60.77%). Research shows that high density electrical method in detecting karst development situation face domain is efficient, the economy quickly; And need precision of the cave and development: high density electricity is in law.Key words: high density electrical method in the cave accuracy概述广州市轨道交通九号线是广州市重点工程,其所穿过的大部分地层为石炭系灰岩,灰岩溶洞发育。
高密度电法在岩溶探测中的应用论文标题:高密度电法在岩溶探测中的应用摘要:本文讨论了高密度电法(HDEM)在岩溶探测中的应用。
首先,简要介绍了HDEM的原理和方法,以及它与传统电法的比较。
随后,介绍了HDEM在岩溶探测中的应用,包括岩溶体钻井解释、岩溶分布的观测和测量、岩溶的性质评价等。
最后,总结了HDEM在岩溶探测中的实际应用,并指出其未来发展前景。
关键词:高密度电法;岩溶;探测;应用正文:高密度电法(HDEM)是一种新型的勘探方法,其主要原理是通过多极发射技术来接收和解析地下多极发射电脉冲信号,以及通过多极接收来反演地表多极接收电流。
它能够快速、准确地探测地表和地下地质构造、岩性、岩溶特征等。
HDEM不仅能就块度大小、密度和结构进行探测,而且能识别岩溶体边界、断层等地质结构。
HDEM在岩溶探测中的应用主要有三个方面:一是钻井解释,可以根据钻孔的深度和高密度电法的资料,判断岩溶体的块度大小、密度和结构;二是岩溶分布的观测和测量,可以根据HDEM测量结果,对岩溶面积、体积、深度和水位等参数进行测算;三是岩溶的性质评价,HDEM也可以结合岩石物理性质、温度、含水率、孔隙度、压力等参数,来评价岩溶的渗透率、含水量、储集能力等性质。
实践表明,HDEM在岩溶探测方面具有重要的意义,它准确、可靠、对地质学的发展有重大贡献,因此HDEM在岩溶探测中的应用得到了广泛的应用。
随着人们对岩溶的认识不断深入,HDEM在岩溶探测中的应用将受到广泛的重视,其未来发展前景十分可观。
综上所述,HDEM作为一种技术和科学工具,在岩溶探测中有着重要的意义,其未来发展前景值得期待。
随着人们对岩溶的认识不断深入,HDEM的应用正在从单一的勘探方法逐步向多方位的应用发展。
高密度电法可以准确、可靠地检测岩溶体的结构特征,而且可以联合其它勘探技术,如核磁共振法(NMR)、压力计测等,进行数据融合,进一步探测和识别地下空间中的岩溶体。
此外,近年来,HDEM也开始在工程建设领域的应用。
2019年第三期物化探WESTERN RESOURCES高密度电法物探技术在岩溶地区地质勘察中的应用杨志鹏广东省地质局第七地质大队惠州516300摘要:高密度电法物探技术作为一种先进的直流电法勘探技术,具有测点密度高,信息量大,对探测对象不造成损伤,成果直观、准确、高效等特点,已被广泛应用于各种工程开发及建设中。
本次岩溶勘察采用高密度电法和钻探验证相结合的方法,对惠州市某建筑工程地质溶洞与周围背景电阻率的差异进行探测分析,圈定其岩溶和土洞的空间分布、规模大小等,然后再在物探圈定异常的基础上布置钻探孔进行了验证。
关键词:高密度电法;物探:技术;岩溶地区;地质勘察在建筑工程施工地质勘察中,施工场地地质特征勘察对于整个工程建设非常重要。
查明地下岩土特征,确保工程施工质量和施工进度。
其中岩溶作为一种严重影响工程建设质量的不良地质现象之一,在南方地区工程建设中较为常见,应用高密度电法勘察其发育及分布情况,可为工程建设地基处理提供相应的参考依据。
在惠州市某小区施工建设中,根据惠州地质丁程勘察院提供的该场地地质勘察资料,本场地岩溶及土洞较为发育,为了进一步查清该场地的岩溶发育情况,为施工设计提供依据,进行本次岩溶工程物探专项勘察O1.工程概况惠州市某小区A7-A11栋共5栋高层公寓,该项目位于灰岩分布区,根据惠州地质工程勘察院提供的该场地详勘报告,A7、A9、AlO栋发现土(溶)洞,且A7栋施钻6孔,有5孔发现溶洞,该地段岩溶极发育。
根据设计提供资料.该建筑拟采用桩基础,为了查清该场地影响桩基稳定性的岩溶空间分布、规模及岩溶堆填物性状等,为设计及岩溶治理提供依据,对该项目场地进行岩溶勘察。
2.施工场地地质特征场地地处中国东南沿海大陆边缘,位于莲花山断裂带与东西向高要一惠来断裂带交汇形成的弧形构造带中,褶皱构造不发育。
根据钻探揭露,钻孔揭露深度内场地地基岩土层自上而下依次为:①人工填土、②第四系海陆交互相沉积土、③第四系残积土以及④石炭系石灰岩。
高密度电法在岩溶区工程勘察中的应用发布时间:2023-04-12T05:53:03.529Z 来源:《工程建设标准化》2023年第1月1期作者:孟晓玲[导读] 近年来随着我国经济快速发展,在矿山、城市和道路铁路建设等方面因为岩溶而引发的各种灾害威胁人民的生命财产安全。
因此,在勘察设计阶段,需要查明区内的破碎带、岩溶和溶洞等不良地质体的发育以及分布情况。
孟晓玲内蒙古自治区地质调查研究院内蒙古呼和浩特 010020摘要:近年来随着我国经济快速发展,在矿山、城市和道路铁路建设等方面因为岩溶而引发的各种灾害威胁人民的生命财产安全。
因此,在勘察设计阶段,需要查明区内的破碎带、岩溶和溶洞等不良地质体的发育以及分布情况。
高密度电法在矿产勘查、矿山建设、地质灾害等方面运用广泛,其具有成本低、效率高、抗干扰能力强和数据量大等优点。
在城市建设中由于人文活动较多,各种机械工作的振动、电力通讯设备工作和场地的局限性等,城市建设物探工作程度不高。
关键词:高密度电法;岩溶区工程勘察;应用地质勘察是建筑施工中的重要环节,应做好工程地质勘察,查明地下的岩土特征,从而为工程施工的质量、进度和安全提供保障。
岩溶地质具有着显著的特点,会对工程质量造成不利影响。
为了避免此类情况的出现,就需要做好岩溶地区的地质勘察工作。
高密度电法物探技术具有明显的技术优势,能够有效实现对岩溶地区的地质勘察,为工程建设提供依据。
1岩溶洼地勘察研究的基本问题岩溶洼地兼具汇水和消水的双重作用,当洼地内的落水洞、漏斗、竖井等消水岩溶通道被堵塞时,即可发生洼地积水淹没,对建筑物地基、地坪、道路等正常使用带来不良影响,或因涌水而对环境造成污染,或地下水位反复升降造成地面塌陷等。
因此,对于岩溶洼地类负地形场地进行勘察,为解决上术问题提供基础地质资料。
2方法原理简介高密度电法兼具剖面法和测深法的功能,所以其方法原理与常规电法相同,都是以岩土体的电性差异为基础的一种物探方法。
RESOURCES/WESTERN RESOURCES2020年第三期物化探在岩溶区地质灾害调查中,通过科学应用高密度电法,可以提高地质灾害勘察数据的准确性,降低地质灾害的发生概率。
高密度电法主要由常规电法发展而来,由电测仪器与电极转换开关构成,在初始阶段,电极转换需要人工来操作,伴随微型计算机的快速发展,电极转换开关实现自动化控制。
在高密度电法测量体系当中,包含了数据采集与数据处理两部分,能够显著提升各项勘察数据的处理效率。
基于此,本文深入研究岩溶区地质灾害调查中高密度电法的应用要点。
1.高密度电法原理高密度电法和直流电法原理相似,利用勘察地质体和围岩之间的电性差异,分析该地区的电场分布特点,结合区域地质情况,达到探测地下目标体性状的目的。
电法勘探时,测线越长(极距越大),探测深度越深,点距越小,精度越高。
在开展常规电法野外工作时,根据探测深度及目标体尺度布设测线、电极,采用“控制变量法”达到“扫面”与“测深”的目的,即保持极距不变,然后通过人为移动测点MN,达到“扫面”的目的;不断增加极距,移动MN,达到测深的目的。
因工作时需要频繁通过人工移动MN 及改变测线长度达到“扫描”与测深,因此其工作效率较低。
随着微电路及集成电路的发展,产生了高密度电法。
一般来说,高密度电法数据采集系统主要由三部分构成,分别是主机、电极系与多路电极转换器等。
在实际工作中根据探测目标体所需最大深度,一次完成布极;主机及多电路转换器代替常规电法中的人,对各个电极进行“开关”达到移动MN 和增加极距的目的,完成扫面与测深的工作。
2.高密度电法的特点2.1点距、剖面长度与测深之间的关系假设测线长度为L ,目标段长度为L 0,探测深度H ,对称四极装置三者之间的关系满足公式(1),三极装置满足公式(2)。
H =16~15()L -L 0(1)H =0.5~0.6AO(2)式中,各长度单位均相同;(2)式中,AO 为A 与MN 中点的距离。
2011NO.08China New Technologies and Products高新技术高密度电法勘探在岩溶查找中的应用吴会敏孙鑫(黑龙江省第六地质勘察院,黑龙江佳木斯154000)1高密度简介及特点高密度电阻率法实际上是一种阵列勘探方法,野外测量时只需将全部电极(几十至上百根)置于测点上,然后利用程控电极转换开关和微机工程电测仪便可实现数据的快速和自动采集。
当测量结果送入微机后,还可对数据进行处理并给出关于地电断面分布的各种物理解释的结果。
显然,高密度电阻率勘探技术的运用与发展,使电法勘探的智能化程度大大向前迈进了一步。
由于高密度电阻率法所具备的上述优势,因此相对于常规电阻率法而言,它具有以下特点:1.1电极布设是一次完成的,这不仅减少了因电极设置而引起的故障和干扰,而且为野外数据的快速和自动测量奠定了基础。
1.2能有效地进行多种电极排列方式的扫描测量,因而可以获得较丰富的关于地电断面结构特征的地质信息。
1.3野外数据采集实现了自动化或半自动化,不仅采集速度快(大约每一测点需2~5s),而且避免了由于手工操作所出现的错误。
1.4可以对资料进行预处理并显示剖面曲线形态,脱机处理后还可以自动绘制和打印各种成果图件。
1.5与传统的电阻率法相比,成本低、效率高,信息丰富,解释方便,勘探能力显著提高。
2方法原理高密度电法的物理前提是地下介质间的导电性差异,与常规电法一样,通过AB电极间向地下供电,建立地下人工电场,而后在地面由MN电极测量电位差,并求得各记录点的视电阻率值根据野外实测视电阻率值。
经计算机处理分析、解释,最终获得地层划分和异常圈定等地质信息。
但高密度电法与常规电法不同,它是一种阵列勘探方法且是在二维空间内研究地下稳定电流场的分布,野外数据采集为一次布设电极避免了电极重复移动的人为干扰,另一重大突破是高密度电法具有多次交叉供电和测量,构成高密度的滚动扫描测量,既丰富了地电信息,提高电性分辨能力,又减少人为影响因素和提高工作效率。
高密度电法在岩溶勘察中的应用摘要高密度电法在现代化的岩溶勘察工作之中有着重要的应用,而深入的对技术要点和难点进行探究,有助于进一步提升高密度电法的应用水准。
文章将针对这一方面的内容展开论述,详细的分析了高密度电法的基本操作原理以及地质调查工作的开展方式,同时对高密度电法的具体应用进行了探究,结合岩溶勘察的实例,进行了深入的探讨,力求确保高密度电法技术可以得到全面改进。
关键词高密度电法;岩溶勘察;研究分析;操作原理引言灰岩是一种可溶性的碳酸性岩石,在灰岩地区之内,往往比较容易出现溶蚀现象。
当溶蚀现象出现一段时间之内,由于外部工程建设施工的振动或者是地下条件出现改变等影响因素,会使得基岩出现较大的起伏现象,同时还会出现比较多的溶洞、溶蚀地带以及土洞等现象,上述的不良地质状况会对工程建设施工产生直接影响,不仅会使得整个建设项目的进度被减缓,同时会使得施工质量下降。
所以,有必要对灰岩地带采取科学性的勘察,深入的探究并且查明导致溶洞、溶蚀待出现的根本性原因,杜绝不良地质状况的发生。
由于许多不良地质状况出现的随机性因素较强,运用传统的钻探勘察方式往往难以取得满意的效果,所以目前广泛采用高密度电法为基本的勘察方式,由于其工作效率高、成本低、快捷有效等优势,使得技术取得了令人满意的工作效果。
高密度电法原理概述高密度电法是一种阵列式的地质勘察方式,同时也可以将之称作为是自动电阻率测试法。
其主要的工作原理是运用电极形成一种向下的供电,进而形成人工式电场,而电场的分布状况则与地下岩石的土质状况、土质的电阻率等有着直接的关联,技术人员运用高密度电法可以对地质表面不同部位的电阻率分布情况进行具体的测量,并且以此为基础根据岩石和土壤的电阻率状况来综合性得出地下土质结构,为工程建设提供重要的参考依据。
在实践的使用过程当中高密度电法对周边含水的状况比较敏感,如果土壤层周边含有较大的水分,则土质的电阻率会急剧降低,一些非常坚硬的、完整的岩石电阻率则显著的高过于含水的以及富水带周边土质电阻率。
高密度电法在岩溶地基勘察中的应用研究[摘要]实际工作表明高密度电法应用在岩溶地基勘察工作中,其具有工作成本较低并且工作效率较高等优势,因此被广泛应用在岩溶地基勘察。
本文介绍了以静电场理论作为基础的高密度电阻率方法,分析了断裂、溶洞以及滑坡等地基类型的地理特点,并且结合了某高速公路采用高密度电法应用在岩溶地基勘察的相关资料。
同时也指出了不同类型的地电模型表现出来的异常分布,并总结出了一些有助于探测工作顺利开展的数据处理分析措施。
[关键字]岩溶高密度电法低阻屏蔽构造由于溶沟、落水洞以及溶洞等其他岩溶形态属于不良的地质类型,如果公路地基施工中存在这类型地基,会对路基具有的承载能力产生破坏,最终造成路基出现局部塌陷或是不规则沉降等严重损坏情况[1]。
所以,在施工之前对公路地基进行勘察非常重要。
而高密度电法在数据资料收集工作方面以及数据处理工作方面进行了特殊设计,所以其应用在地质勘察工作中获得了比较好的经济效益以及社会效益。
1某工程区地质情况分析1.1分析地形和地貌特点该工程中勘察地区处于长江北岸地区,该地区沿线地势起伏相对比较大,大部分海拔高度均在200~1000m,其位于四方山地区至老林包地区范围内,其中老林包最高峰海拔为1862m,四方山中最高峰为1341m。
其中奉节老县城这一地带属于低地地区,海拔在100m左右。
这一地区中相对海拔差值在200~500m左右,是低山丘陵地带。
其地貌类型包括:侵蚀地貌、堆积地貌以及溶蚀地貌,另外还包括构造侵蚀地貌类型。
区内山岭众多并且连绵不断,地形比较陡峭,山体雄伟,该地区地貌由于遭受岩性以及地质构造影响比较显著,区内山岭走向为东西方向,这与区域构造线和地层走向大体相同。
1.2该工程区内的地质构造分析该工程区内沿线地质构造相对比较复杂,其处在新华夏系第三隆起地带和第三沉降地带相互连接的接壤位置,也是沉降褶皱的边缘地带。
该工程中设计公路线路沿线的地质构造类型大部分是褶皱变形类型,这地带中没有断裂构造类型。
探析高密度电法在岩溶地区溶洞勘查中的应用摘要:在岩溶地区,溶洞的存在,极易导致多种地质灾害出现,主要包括基础坍塌及地面沉降等。
在本文中,分析了岩溶地区勘察技术问题及溶洞的勘查方法,基于此探究了高密度电法在岩溶地区溶洞勘查中的应用。
关键词:高密度电法;岩溶地区;溶洞;勘查;应用高密度电法是一种在方法技术上有较大进步的电阻率法,就其原理而言它与常规电阻率法完全相同[1]。
该方法是集电测深法与电剖面法于一体的直流电法勘探方法[2]。
高密度电法的特点是设置了较多的电极,观测密度大,现场测量时,按照一定的电极间距一次性把所需要的电极全部布设,不需要跑极,不用移动主机。
由于一条测线上拥有较多的电极,高密度电法兼具电测深和电剖面的功能,测量的数据点多,提供的地电信息量丰富[3-5]。
在岩溶地区,开展隧道与桥梁等的建设工作时,因为岩溶发育,非常容易对建筑物产生重大不利影响,引发塌陷,导致施工无法顺利开展,威胁人们的生命财产安全。
所以,当进行勘查设计时,必须详细掌握并深入分析岩溶地区的分布及发育等,且及时采取有效措施进行处理。
在溶洞的勘查方面,高密度电法是一项重要方法。
一、岩溶地区勘察技术问题分析(一)布置勘查孔在岩溶地区,所应用的较为合适的勘察手段主要有钻探与工程地质测绘以及综合物探等。
其中,地质测绘以及综合物探通常应用于两个环节,一是可行性的探究勘察环节,二是初步勘察环节。
而钻探一般应用于详细勘察环节。
通常而言,在整个场地中,综合物探这一方法能够推测两项内容,第一位岩溶的发育面积,第二为发展方向。
不过,该方法本身具有一定局限性,直接影响岩溶推测,使其具有相应难度。
所以,对于经由物探所明确的问题区域,需要选取相关部位进行钻探孔的设置,应确保该部位具有较强代表性,进一步开展实验工作,对此进行核对与落实,同时在某些地段,岩溶洞具有较为宽阔的发育面积,应该对其进行加密,做好钻探孔的设置。
因为岩溶的发育具有突出特征,主要包括隐蔽性、复杂性以及不确定性,在初步勘察与详细勘察两个环节中,其勘探孔需以相关规范与标准为依据,对比所设定的最小孔距要求,在岩溶发育部位,采取一柱一孔的方法,完成勘探孔的设置。
井地超高密度电法探测在岩溶勘察中的
应用研究
摘要:岩溶地区桩基础施工勘察常用的手段是钻探方法,但是钻孔孔径相比
桩径小得多,往往以增加钻孔数量来提高查明岩溶的分布,辅以物探方法勘察是
一种选择,本文介绍井地超高密度电法的工作方法及成像原理,分析井地超高密
度电阻率法成像特征和规律,结合钻孔验证,结果表明利用井地超高密度电法应
用于岩溶勘探效果可行,能准确、快速查明钻孔周围一定范围内岩溶的分布情况,为桩基设计、施工提供更加可靠的地质依据。
关键词:岩溶;超高密度;电法;井地;钻孔
1引言
桩端持力层为岩溶分布情况下,持力层内往往存在溶洞、软弱夹层等不良地
质体,这些通常是岩溶地区建设工程基础施中过程中的重点和难点,施工勘察做
为一种补充的基本工作,其所收集的基础资料,是否具备准确性,直接影响到后
期工程项目施工的效果。
如单纯的采用钻探方法,往往工作量大,耗时长、效率低,也未必能达到预期的效果,采用钻探与物探的方法进行组合勘察是一种较好
的选择。
超高密度电法主要反应地下岩土、空洞、含水体等的电性信息,是一种
建立在常规高密度电法勘探基础上的电法勘探方法,仅需一次性布设电极,通过
测量采集软件系统,自动分配采集所有可能组合电极间的电性信息,数据采集量大、效率高,再利用处理软件反演获得电阻率断面,从而可圈定地下岩溶的位置、规模等信息。
2超高密度电法
超高密度电法原理与直流电法勘探相同,是以地质体的电性差异为基础,通过人工建立的地下电场分布特征,通过专门的仪器设
备,观测地下电场的分布规律,分析地质体的电性变化,判断解决
一些地质问题。
超高密度电法工作布置电极突破了单一的地面布线模式,可以采
用井地布置电极模式,即将排列的一部分电极放入井中,另一部分电极排在地面,整个排列形成一个有角度的排列(见图1)。
测量时不受装置类型的限制,数据采
集过程亦采用由仪器全自动智能控制,这样不仅可以做到近地表的探测,还可以
利用井内的电极,可得到更多、更准确的数据和信息,比单纯地面布置电极勘探
具有更高的精度,对地下较深处的地质体异常体的反映能力更强。
现场勘探工作时,将选用固定电极间距的多芯同轴电缆布置在预定的测点上,每条电缆上连接32个电极,按每个排列采用两条电缆组合的形式,共得到64个
电极,将电极按1~64#进行编号,并且分成奇数组和偶数组。
数据采集过程将由
采集软件系统全部自动智能控制,在奇、偶电极组中各选一个电极作为供电电极AB和随机选定一个接地条件良好的电极作为M极,剩余的电极作为N极,由此每
一次供电将可采集到61个MN电位差数据。
每一次供电采集完成后,滚动变换AB
组合重复供电和采集数据,直到所有的AB组合使用完成。
因此每一次布置电极
排列,整个测量过程中将有1024次供电工作,总的数据采集量为12464个。
超高密度电法可以获得超大量地下地质体的视电阻率大小的分布数据,但知
道这些地下地质体的电性物理参数后,并不能直接知道是什么岩性对应这些电性
物理参数,还需通过钻孔揭露的地质资料,找出这些地质体的电性物理参数与相
应地质体的对应关系,分析得出地下地质体的电性物理特性的分布状况来推测地
下地质体,因此,建立地质体的电性物理参数与地质体的对应关系是电法勘探结
果解释的前提。
利用三维场源和二维地电结构条件下的反演模式,是一种比较好
的反演方法,称之为2.5维反演方法,它是假定地面与电下电场结构都是二维状
态和具有相同的走向形式,线电源沿z轴方向可变化,这样假设就与实际的情况
更为相近、吻合,最后所得到的理论电阻率值与实测电阻率值的差异足够小,根
据这样的反演结果更能够真实反映不同地质体的电性差异,可以做为对地质体的
推断解释。
3工程实例
汇洋广场位于广西岑溪市新城中心区,拟建为城市综合体,为6栋高层住宅
楼及4层裙楼,整个场地配套建设两层地下室。
场地东北面紧临义昌江,江水面
高程约94m。
场地属于冲洪积阶地地貌,基坑已开挖至高程约96m,基坑底部上
覆盖土层主要为粉质粘土、卵石,下伏基岩为岩溶型角砾岩,详勘报告岩溶遇洞
率为32.6%,线岩溶率9.7%,最大溶洞高8.8m,部分溶洞呈串珠状,岩溶较发育,场地内地下水丰富,地下水补给来源主要为江水,与江水水力联系十分密切,场
地地质条件复杂。
工程拟采用桩基础,桩径1.2m~1.8m,桩端以较完整的角砾岩
作为持力层。
根据已知资料,场地内上覆地层主要有第四系粉质粘土、卵石为主,其具有
电阻率为相对较低的特征;下伏基岩为奥陶系岩溶型角砾岩地层,岩体裂隙、岩
溶较发育区,由于有地下水充填,电阻率相对较高,较完整的基岩区则电阻率最高;溶洞溶隙主要为粘性土充填或呈空洞状态,且在地下水位以下,其电阻率相
对围岩呈现为较低和较均匀的形态。
地质条件存在的电性差异,具备为超高密度
电阻率法勘探提供了良好的物性条件。
本次超高密度电法探测使用的仪器是由澳大利亚ZZ Resistivity Imaging
研发中心最新研制的FlashRES-UNIVERSAL多通道超高密度直流电法勘探系统,
采用2条电缆共64个电极数,电极距1m。
野外采集到的数据经过检查,反演计
算处理后,输出以grd文件格式,以方便应用Surfer软件能够绘制出电阻率剖
面图。
根据钻孔132号的地质资料显示:0~8.9m为粉质粘土、圆砾,套管下沉至8.9m;8.9m~19.3m为破碎角砾岩、局部夹有粘土块或空隙;19.3m~26.6m为较
完整的中风化角砾岩。
钻孔132号的超高密度电法反演成果图分析:0~8.9m段由于钢套管屏蔽此
段无电性数据,8.9m~17m段呈低阻异常,因此解释为溶洞或破碎岩;17m~19m
段呈半边高阻和半边低阻的异常形态,推测为岩溶发育,解释为钻孔周围附近存
在溶洞或破碎带;孔深19m至终孔深度呈高阻异常,解释为较完整的风化岩。
从
两者对比分析可以看出超高密度电法反演图解释的结果与钻孔揭示的地质基本相符。
为了验证钻孔132号电阻率反演解释的钻孔周围岩溶发育情况,特别在该钻
孔偏北方向0.5m处补充一个钻孔,地质资料如下:0~8.4m为粉质粘土、圆砾,
套管下沉至8.5m;8.4m~12.5m为破碎角砾岩;12.5m~15.6m为含碎石粘土;15.6m~17.4m为破碎角砾岩;17.4m~19.4m为粘土;19.4m~29.1m为较完整的
中风化角砾岩。
验证钻孔证实了钻孔132号在17m~19m段周围确实存在了溶洞,说明井地超高密度电法可探查钻孔周围的地质差异情况,且具有很高的勘探精度,对勘探钻孔内及周边地质情况具有很强的适用性。
4结语
根据上述超高密度电法勘探在工程中的应用成果研究可以总结出以下结论。
1)超高密度电法勘探结果与钻孔揭露地层基本吻合,电法揭露溶洞高度规
模要整体在偏大些,说明了超高密度电法发现面上的溶洞规模,而钻孔仅为线性
规模,该方法在岩溶地区勘探中具有广阔的应用前景;
2)超高密度电法在勘探桩端持力层上取得的效果显著,能够全断面发现桩
基持力层的岩溶发育情况。
参考文献
[1]李少华. 孔内直流电法探测煤层底板破坏深度研究[D].中国矿业大
学,2019.
[2]刘磊,范涛,李博凡.煤矿井下孔中直流电法超前探测数值模拟研究[J].物
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