综合物探技术在岩溶勘察中的应用
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综合物探方法在岩溶塌陷调查中的应用分析摘要:随着科技的发展,物探技术不断进步。
地下塌陷情况十分复杂,对地面塌陷的检测方法最直观有效的是钻孔取心法,通过对心样进行相关试验分析,可以准确地判断出不同地层的厚度和完整性等,但是这种方式有一定缺陷,取心点位的随机性较大,易发生漏检,以及取心点位的密度不足,结果代表性不够。
同时钻孔取心对环境也有一定的破坏作用。
近年来,国内外的许多案例表明物探检测技术对地面塌陷检测是有效的,采取合适的物探技术手段可以预先查明地面下方隐伏的塌陷隐患,及时采取措施除险,防患于未然,实现提前预防和监测灾害的发生。
关键词:综合物探方法;岩溶塌陷调查;应用分析引言岩溶塌陷是指地表岩土体受岩溶作用影响向下陷落并在地面上形成塌陷坑(洞)的地质现象。
岩溶塌陷的形成必须具备以下3个条件:岩溶化地层,发育溶洞(溶缝或溶隙)或土洞为地下水补-径-排和塌陷物质提供储存场所或通道;基岩上覆有一定厚度的红黏土层(或完整性差的岩层);产生岩溶塌陷的主导因素——致塌作用力(潜蚀作用、真空吸蚀、振动论及盖层失托增荷效应等)。
若能利用地球物理方法实现岩溶塌陷隐患(溶洞或土洞发育)的早期识别,为制定科学合理的避让和治理技术措施提供技术支撑,对于岩溶地面塌陷的防治具有重要意义。
1综合物探技术的内容依据综合物探技术的工作原理,可将物探技术划分为:以电性差异为基础的电法勘探;以磁性差异为基础的磁法勘探;以密度差异为基础的重力勘探技术等。
除此之外,还有地震勘探、放射性勘探技术等,综合物探技术的内容涉及较广泛,且在各个领域发挥着积极的作用。
从综合物探技术的实际应用来看,该技术更多地应用在地质矿产资源勘查方面,次之则会在水文地质勘查以及考古业勘查等方面有着一定的应用。
从综合物探技术在地质矿产勘查中的实际应用情况来看,重点是通过电磁学与现代科技设备组合在一起,以此达到高精度、高效率、低误差的勘查目标,保障地质勘查结果的准确性。
岩溶勘查物探方法的应用一、岩溶勘查及物探方法的简要概述岩溶是一种潜在的地质灾害,会危及建筑物、水库、矿山等的安全,引起地面沉陷,破坏环境。
另一方面,岩溶水是一种丰富的水资源,溶洞则可以在发展旅游业、储集业等方面发挥作用。
因此,在可溶岩石(主要是碳酸盐岩)分布地区进行工程建设、国土整治、环境保护、水资源和矿产资源的开发与利用以及旅游资源的开发时,都需要对岩溶进行勘察,弄清其发育情况和分布规律。
物探方法是通过探测岩溶引起的物理场的异常现象来勘察岩溶的。
它不仅可以在地面测量,而且可以在地下测量(例如在钻孔中、隧道中或其间)以及地下(钻孔、隧道等)与地面之间测量,以勘察所研究空间的岩溶分布。
目前,岩溶勘察中常用的物探方法主要有电法、地震法、微重力法、射气法和地球物理测井等(本文中不论述与地球物理测井有关的问题)。
岩溶常常沿断层、破碎带发育,用物探方法探测断层和破碎带以间接探测岩溶,可能比直接探测它们更容易。
物探方法探测岩溶的有效性主要取决于岩溶与围岩的物性差异、探测深度、分辨率和信噪比。
此外,在岩溶地质环境中应用物探方法,对岩溶发育强度的评价和监测,对于防治岩溶区的化学污染、保护环境和预测岩溶地质灾害,均有着十分重要意义。
总之,要想更好地分析并研究岩溶问题,采用最新物探技术效果显著。
二、物探方法的分类介绍由于不同地区的地质条件不同,因此,在地热勘查过程中,使用的物探方法也不尽相同,主要包括:地面勘探、电法勘探、地震勘探、重力勘探、磁法勘探、测井勘探以及航空勘探。
1、磁法勘探。
磁法勘探实质是利用岩石不同的磁性进行勘查,根据探测出的数据与磁场空间分布的特征联系起来,对待测地区进行勘查。
这一方法适用于沉积岩形成的地区,对沉积岩会产生较大的磁感应。
磁法勘探还可细分为:地面高精度磁测、航空磁测。
2、重力勘探。
下岩层中矿物质分布较密集的地方使用重力勘探能够产生重力反应,或者称之为重力异常。
通过重力反映出来的数据与地质资料比对,准确找到地下储热区。
科技与创新┃Science and Technology &Innovation·168·2023年第13期文章编号:2095-6835(2023)13-0168-03综合物探在岩溶区桥梁勘察中的应用张超1,王银平2,叶辉1(1.中交第二公路勘察设计研究院有限公司,湖北武汉430052;2.湖北楚鹏工程勘察设计有限责任公司,湖北孝感432100)摘要:乌当(羊昌)至长顺高速公路猫跳河大桥是一座整体式悬索桥,桥位区为灰岩,为了查明乌当岸锚碇位置处的岩溶发育情况,首先根据高密度电法等值线图中低阻分布特征推断岩溶发育范围,再通过电磁波CT 法的高吸收异常来圈定岩溶发育区的规模,最后采用钻孔电视直观地呈现钻孔内的地质情况。
实践结果表明,采用综合物探方法能够高效、准确探明岩溶区的空间分布及规模特征。
关键词:岩溶;高密度电法;电磁波CT 法;钻孔电视法中图分类号:U442文献标志码:ADOI :10.15913/ki.kjycx.2023.13.0511研究背景在碳酸盐岩地区,岩溶作为一种典型的不良地质体,对桥梁桩基工程的影响十分明显。
由于岩溶发育极不规律,地质情况复杂,仅靠传统的钻探和地质调绘手段难以查明岩溶发育程度及规模,因此需合理采用多种物探方法开展勘察工作。
李树琼等[1]将高密度电法应用于岩溶地区的勘查,基本查明了北水厂拟建场地部分地段隐伏构造、构造破碎带、岩溶、土洞等不良地质现象的分布;王战军[2]采用电法追踪水库坝区地下暗河,取得了较为理想的效果;宋先海等[3]基于电磁波CT 技术的复杂地质异常探测,表明电磁波CT 技术在碳酸岩和灰岩地区探测地下地质异常体不仅效果好,而且精度高。
本文在总结前人经验的基础上,首先通过高密度电法初步圈定出异常区域,再结合孔内电磁波CT 法及钻孔电视[4]确定岩溶的分布及规模,以达到快速精准查明地下岩溶发育的目的,为桥梁基础设计提供可靠的勘探资料。
基于综合物探技术超前预报岩溶溶洞施工方法-综合物探技术超前预报溶洞施工工法基于综合物探技术超前预报岩溶溶洞施工方法-综合物探技术超前预报溶洞施工工法一、前言岩溶溶洞施工工程施工难度大,因此需要一种能够提前预测溶洞分布、形态和性质的方法,以指导施工工艺的制定和实施。
本文将介绍一种基于综合物探技术的超前预报岩溶溶洞施工方法,该方法采用综合物探技术,结合实际工程数据,能够准确预测溶洞的位置和形态,为施工提供指导,提高施工的效率和安全性。
二、工法特点1. 采用综合物探技术,包括地质雷达、电磁波成像和声波综合探测等,能够全面、准确地勘察溶洞的位置和形态。
2. 通过对综合物探技术的综合分析和解释,能够确定溶洞的性质和稳定性,为施工工艺的制定提供依据。
3. 施工过程中,根据综合物探技术的预测结果,采取相应的技术措施,如加强支护、排水和补强等,确保施工的顺利进行。
三、适应范围本工法适用于岩溶地区的溶洞施工工程,包括地下水库、地下隧道和地下储气库等。
四、工艺原理本工法通过综合物探技术的应用,对施工工法与实际工程之间的联系进行分析和解释。
首先,采用地质雷达和电磁波成像技术对地下溶洞进行探测,得到溶洞的位置和形态。
然后,通过声波综合探测技术对溶洞的性质和稳定性进行分析,确定适合的施工工艺和技术措施。
五、施工工艺1. 前期准备:根据综合物探技术的预测结果,确定施工的位置和范围,制定工程施工方案,包括支护、排水和补强等。
2. 支护施工:根据溶洞的位置和形态,采用不同的支护方式,如隔离帷幕、注浆和加固等,确保施工的安全性和稳定性。
3. 排水施工:根据溶洞的情况,采用合适的排水技术,如抽水泵和排水管道等,保证施工现场的干燥和安全。
4. 补强施工:根据溶洞的性质和稳定性,采用合适的补强措施,如加固灌浆和预应力锚杆等,提高施工的可靠性和耐久性。
5. 后期清理:清理施工现场,并进行施工质量检查和验收,确保施工达到设计要求。
六、劳动组织根据施工工艺的要求,合理组织施工队伍,包括施工人员、技术人员和监理人员等,确保施工的顺利进行。
岩溶勘察工程中的物探技术及实践探索摘要:随着我国科技水平的提高,在社会各领域进一步增大对矿产资源的需求后,矿山企业迎来了快速发展时期,但同样也存在较大的发展难题。
矿产资源的开采将会对周围环境造成破坏,降低环境效益,而在此基础上加大环境治理工作力度则会增加企业的成本,对企业的经济效益造成影响。
除此之外,如何勘查矿产资源,定位矿产资源的总量以及确定开采计划等也是影响企业实施开采工作的重要内容。
近年来数字信息技术与计算机技术飞速发展,物探技术同样也迎来了较大的发展变革,对矿产资源的勘查工作起到了积极推动作用。
在信息技术的推动下,综合物探技术使仪器设备的灵敏度、精确性、分辨率等方面均得到了优化,且操作程序更为简便,在地质矿产资源勘查中得到了较好应用。
关键词:岩溶勘察工程;物探技术;实践探索引言岩溶是地下工程施工中偶尔会发现的一种地貌现象,这种地貌现象的另一个广为人知的称呼是喀斯特地貌,指的是那些可溶性岩体的结构面长期受到水物理及化学两方面作用的影响,导致可溶性岩体在较长的时间内逐渐发育出裂隙、空洞、沟槽、地下暗河及落水洞等。
这种地貌具有一定的危险性,由于结构并不十分稳固,因此,可能在自然因素或施工过程中产生塌陷,使区域内的社会生活及生产活动面临安全隐患。
为了确定岩溶的各方面状态,就需要借助物探技术对岩溶进行调查。
由于岩溶发育过程中存在不确定性、隐蔽性和不均衡的状态,因此,用于岩溶勘察工程的物探技术也需要慎重选择。
1岩溶勘察需要参考的地球物理特征岩溶地貌中留出的空间通常被不同填充物充填,这些填充物可以是水体、空气,同样可以是地貌形成过程中出现的其他沉积物。
由于围岩通常与充填介质的物理性质存在明显差异,因而结合其物理特征进行探查往往有着很高的效率。
通常情况下,可被用于探查的围岩物理性质以电磁场、放射性、弹性波场几种类型较为常见。
电磁场异常则取决于岩体表现出的电阻率。
完整的岩体通常在电阻率上有较高表现,但在充填介质不同的情况下,充填介质电阻率会产生一定的变化,且电阻率变化通常与充填介质密度呈反比,即溶洞中的填充物以水体和沉积物为主时,充填介质的电阻率会表现出较低的水平,且即使是较低水平的电阻,也会因填充物处于固液不同的状态而有所差距;如果填充物以气体为主,则充填介质会呈现出相对较高的电阻率。
水泥石灰岩矿山溶洞勘察初探摘要:文章简要介绍岩溶勘察常用物探方法的基本原理和技术,并举例说明其在岩溶发育的水泥石灰石矿山进行溶洞勘察的有效性。
探测结果与后期开采反馈结果基本吻合,说明综合物探方法在勘查溶洞方面具有可行性和有效性,可为后期矿山开采提供可靠的依据.标签:岩溶;物探方法;矿山地质勘察;溶洞前言岩溶溶洞具有隐蔽性和不确定性,对水泥矿山开采造成重大的安全隐患。
应用综合物探方法对溶洞进行勘查,查明其赋存状态,以消除矿山安全隐患。
本次试验选用的方法有高密度电阻率法、瞬变电磁法、浅层地震、地质雷达等。
1 方法与原理1.1 高密度电阻率法是集电剖面法和电测深为一体的一种地学层析成像(Geotomography,简称GT)技术。
实行密集采样来提高采样率和“多次覆盖”的方法提高信噪比。
多次覆盖是指由不同的电流电极、不同的电位电极以地电断面上相同的“点”进行多次测量,而且实现数据的快速采集和微机处理。
野外工作采用WGUD-2型高密度电阻率测量系统。
工作温度-10℃~+50℃;工作湿度为95%RH;电源由四个电池箱组成,最大输出电压为360V。
野外数据采集的观测装置:α、α2;电极间距5m;隔离系数:1~16;电极60根。
对原始资料进行全面检查、复核后,准确无误地录入计算机,并转换成RES2D格式。
采用M.H.Loke博士设计的RES2DINV软件进行地形改正及反演计算。
1.2 瞬变电磁法是利用不接地回线向地下发送一次脉冲磁场,在一次脉冲磁场的间歇期间,利用另一回线接收由地下地质体受激励引起的涡流产生的随时间变化的感应二次场的电法方法。
二次场按指数规律衰减,其大小与地下地质体的电阻率有关,低阻体感应二次场衰减速度较慢,二次场电压较大;根据二次场衰減曲线的特征,就可以判断地下地质体的电性、规模和产状等,从而达到解决溶洞、断层等地质问题的目的。
野外工作采用中科院地球物化探所生产的IGGETEM-20瞬变电磁仪。
如何提高岩溶地区岩土工程勘察质量岩溶地区是指地下水侵蚀岩石和溶解的地貌区域,其地质条件和水文地质特点与其他地区存在较大差异,岩土工程勘察质量对于岩溶地区的工程建设具有重要影响。
为了提高岩溶地区岩土工程勘察质量,应采取以下措施:1.综合利用多种勘察方法:岩溶地区具有复杂的地下水和地质情况,仅仅依靠传统的地质勘察方法往往不能全面了解地下情况,因此应综合利用物探、水文地质和地球物理勘探等多种方法,以获取更为全面准确的数据。
2.加大勘察深度和密度:由于岩溶地区地下存在深层的溶蚀空洞和石缝,较浅的勘察难以全面了解地下情况。
因此,在岩溶地区进行岩土工程勘察时,应加大勘察深度和密度,特别是对于重要工程区域,要进行深层勘察,以保证勘察质量。
3.合理选择岩土工程勘察方法:根据不同地质条件和工程需求,合理选择岩土工程勘察方法。
例如,在岩溶区进行岩溶水文地质勘察时,可以采用钻探、地电、地磁等方法,以获取地下水位和岩层情况;在岩溶洞穴工程勘察时,可以采用洞穴勘察方法,以获取洞穴结构和稳定性情况。
4.加强勘察数据分析和评价:勘察数据是岩土工程勘察的重要结果,要加强对勘察数据的分析和评价。
通过对勘察数据的科学分析,可以更准确地了解地下情况,为工程设计和施工提供可靠的依据。
5.加强勘察成果的应用和总结:岩土工程勘察的目标是为工程建设提供有效的地质信息和技术支持,因此,要加强岩土工程勘察成果的应用和总结,不断完善勘察方法和技术,提高岩土工程勘察质量。
总之,岩溶地区岩土工程勘察质量的提高需要综合利用多种勘察方法,加大勘察深度和密度,合理选择勘察方法,加强勘察数据分析和评价,加强勘察成果的应用和总结,以提高岩溶地区岩土工程勘察质量。
这些措施的实施将为岩溶地区的工程建设提供可靠的地质信息和技术支持,保证工程的安全可靠。
1引言岩溶是地下工程施工中偶尔会发现的一种地貌现象,这种地貌现象的另一个广为人知的称呼是喀斯特地貌,指的是那些可溶性岩体的结构面长期受到水物理及化学两方面作用的影响,导致可溶性岩体在较长的时间内逐渐发育出裂隙、空洞、沟槽、地下暗河及落水洞等。
这种地貌具有一定的危险性,由于结构并不十分稳固,因此,可能在自然因素或施工过程中产生塌陷,使区域内的社会生活及生产活动面临安全隐患。
为了确定岩溶的各方面状态,就需要借助物探技术对岩溶进行调查。
由于岩溶发育过程中存在不确定性、隐蔽性和不均衡的状态,因此,用于岩溶勘察工程的物探技术也需要慎重选择。
2岩溶勘察需要参考的地球物理特征岩溶地貌中留出的空间通常被不同填充物充填,这些填充物可以是水体、空气,同样可以是地貌形成过程中出现的其他沉积物。
由于围岩通常与充填介质的物理性质存在明显差异,因而结合其物理特征进行探查往往有着很高的效率。
通常情况下,可被用于探查的围岩物理性质以电磁场、放射性、弹性波场几种类型较为常见。
电磁场异常则取决于岩体表现出的电阻率。
完整的岩体通常在电阻率上有较高表现,但在充填介质不同的情况下,充填介质电阻率会产生一定的变化,且电阻率变化通常与充填介质密度呈反比,即溶洞中的填充物以水体和沉积物为主时,充填介质的电阻率会表现出较低的水平,且即使是较低水平的电阻,也会因填充物处于固液不同的状态而有所差距;如果填充物以气体为主,则充填介质会呈现出相对较高的电阻率[1]。
不同充填介质表现出的电阻率会与围岩产生电磁场差异,而这种差异则可被用于确定岩溶发育状态。
以氡为首的放射性元素是岩溶地貌岩土体结构中常拥有较大存量的放射性元素,这种元素在致密岩体中一般具有相当稳定的含量。
当岩体经水流作用影响,在长时间的演化过程中发育出各种空洞及裂隙时,就等同于为水体和气体的活动、运输及转移创造了空间和渠道。
在这种情况下,水体与气体在流动过程中形成的积聚作用会导致上部土壤中出现较大规模的放射性元素富集,因此,这些区域的放射性元素浓度会明显超过周围其他土体中放射性元素的浓度。
浅谈物探方法在岩溶区工程勘察中的应用岩溶区是指以溶洞、峡谷、地下河、地下湖泊等为主要地貌特征的地区,其地质构造比较特殊,存在裂隙和空洞等岩石结构,因此对于工程勘察而言,其难度可想而知。
在这样的情况下,物探方法的应用显得尤为重要。
物探方法作为工程勘察中不可或缺的方法之一,在岩溶区的应用也已经逐渐成熟。
常用的物探方法有重力法、地震勘探法、电法、磁法和电磁法等。
其中,电法、磁法和电磁法因其相对便捷和成本低廉,被广泛应用在岩溶区的工程勘察中。
电法是利用地下介质中或地表介质的导电性差异,通过人工或人造电源作用于土壤或地下水体,通过观测相关电场的变化及传导路径,对地下介质进行探测的方法。
电法探测效果较好的条件是地下水体较丰富,而在岩溶区则往往是存在地下水体,因此电法在岩溶区的工程勘察中得到了广泛的使用。
磁法则是利用地下或地表介质的磁性差异,通过人工或人造磁场作用于土壤或岩石等固体地层,通过观测相关磁场的变化及传导路径,对地下或地表介质进行勘探的方法。
针对岩溶区地质条件下地下介质的磁性特征,磁法通常也可以达到较好的探测效果。
电磁法则是利用电磁波在地下、地表介质中的传播规律,通过不同频段的电磁波对介质进行探测的方法。
电磁法可以实现在深度上的较大探测范围,并且对地下水体、矿体、构造和岩石性质等的探测效果较优。
在岩溶区的工程勘察中,电磁法也被广泛使用。
总体来说,物探方法在岩溶区的应用已经相对成熟,并且在岩溶地区大规模工程勘探中起到了重要的作用。
但是需要注意的是,在具体应用中还需要对物探方法的正确理解和实际操作能力,才能够有效地利用物探方法进行岩溶区的工程勘察。
综合物探方法在句容某水厂岩溶勘察中的应用作者:丁肇伟崔乐宁陈延峻张明栋王谦来源:《城市地质》2023年第04期摘要:江蘇省句容市某水厂位于三叠系灰岩地区,地下岩溶较为发育。
为保证自来水厂顶管施工安全,需查明顶管沿线地下岩溶发育情况。
物探勘察工作在缺乏相关地质资料的情况下,采用综合物探方法(高密度电阻率法、主动源面波勘探及高精度微重力法),查明顶管沿线地层分布,发现了3处低阻异常,4处低速、重力低异常,经验证其中2处由无充填溶洞引起,为顶管施工提供了可靠的地球物理勘察资料。
关键词:岩溶勘察;综合物探方法;高密度电阻率法;主动源面波勘探;高精度微重力Application of integrated geophysical method in karst exploration in Jurong areaDING Zhaowei1, CUI Lening2,3, CHEN Yanjun1, ZHANG Mingdong2,3, WANG Qian2(1.Shanghai Municipal Engineering Design Institute (Group) Co. Ltd., Shanghai 200082, China;2.Geological Exploration Technology Institute of Jiangsu Province, Nanjing 210049,Jiangsu, China;3.Jiangsu Aviation Ground Detection and Intelligent Perception Engineering Research Center,Nanjing 210049, Jiangsu, China)Abstract: A water plant in Jurong City is located in the Triassic limestone area, where the underground karst is relatively developed. In order to ensure the safety of pipe jacking in waterworks, it is necessary to find out the development status of underground karst along the pipe jacking line. In the absence of relevant geological data in this geophysical exploration work,comprehensive geophysical exploration methods (high-density resistivity method, active source surface wave exploration and high-precision microgravity method) were adopted to roughly identify the distribution of underground strata along the pipe top. Three low-resistivity anomalies and four low-speed and low-gravity anomalies were found, two of which were later verified to be caused by unfilled karst. Reliable geophysical survey data have been obtained for pipe jacking construction.Keywords: karst exploration; comprehensive geophysical method; high density resistivity method; active source surface wave exploration; high precision microgravity岩溶是地表水和地下水对可溶性岩层进行化学侵蚀、崩解、搬运、沉积作用所产生的现象,地下水和水溶性岩石导致了岩溶的产生,岩溶产生的位置及形态难以确定(李文文等,2018)。
物探在石灰石露天矿山溶洞勘查中的研究应用摘要:喀斯特地貌地区石灰岩矿山,岩溶十分发育,矿山开采过程中不断地出现岩溶暴露、溶洞顶板崩塌等现象,对矿山的安全生产造成了较大的影响。
行业内石灰岩矿山溶洞勘查与治理技术尚未成熟,因此开展矿山溶洞勘查实验研究对矿山溶洞灾害治理具有重要意义。
本次研究主要采用地质雷达法、浅层地震映像法、高密度电阻法等物探方法开展溶洞实地勘查有效性实验,最终研究出适合露天石灰石矿山溶洞勘查的有效技术方法,以供同行参考。
关键词:石灰石矿山,溶洞,物探、地质雷达0引言由于受地质构造、成矿原因、水文地质环境等因素影响,石灰石矿山溶洞发育具有隐蔽性和不确定性,随着矿山开采深度的不断下降,矿山所面临的溶洞安全风险及安全管控压力不断增大。
而且岩溶在空间上发育的不均一性和岩溶水文地质条件的复杂性,仅仅依靠传统的地质学方法难以得到满意的结果。
如果在地质学方法进行岩溶勘查的同时,合理地应用物探方法,就能够得到较为满意的结果甚至能解决一些地质学方法无法解决的问题。
1矿区地质概况本次研究选择广西定祥山石灰石矿开展溶洞勘查应用试验。
1.1矿区地层矿区内出露的地层主要有石炭系中统大埔组(C2d)、黄龙组(C2h),石炭系上统马平群(C3m)及第四系(Q)。
1.2矿区构造矿区位于横寨向斜的东翼中部,整体为一单斜构造,构造简单、形态单一,产状:倾向267°~272°,倾角20°~26°。
节理裂隙发育情况一般,断裂构造不发育。
1.3溶发育情况矿区内地表岩溶主要表现为岩溶裂隙、漏斗及溶洞。
岩溶裂隙多沿岩层层面或节理裂隙面发育,宽度一般几cm至十几cm,一般向岩层内延伸几十cm至数m 即自行闭合。
矿区中部岩溶漏斗比较发育,规模大小不等,漏斗口一般几m2至几十m2,漏斗一般都沿较明显的构造裂隙呈近南北向分布,漏斗内一般无充填物。
2物探工作方法的选择2.1物探方法原理2.1.1地质雷达法本次地质雷达法采用的是意大利RIS-K2探地雷达系统,其工作原理是利用高频电磁波(主频为)以宽频带短脉冲形式由地面通过发射天线送入地下,由于地基基础介质与脱空或松散区域存在物性(导电率和介电常数)差异,使脉冲波在界面上发生反射和透射。
物探应用在勘察中的重要性物探是工程勘察中非常重要的一环,能够弥补其他普通勘察方法(钻探等)的缺点,该文介绍了物探在各种勘察条件下的应用方法,说明了物探在勘察中的重要性,介绍各个方法的优缺点,并分析了物探未来的发展前景。
工程勘察是工程建设的首要环节,是能满足现代工程建设规划、设计、施工、综合治理等过程安全经济的前提和保证。
勘察方法有钻探、槽探、探井、洞探以及物探。
钻探是能够获取地下岩土信息的直观方法,但岩样从钻孔中取出后,缺失岩芯的原状信息,也无法观察获得钻孔中的断裂和产状等重要信息,更加无法准确感知地下岩体的裂隙、岩脉和溶洞发育情况。
钻探的缺点将会导致工程的稳定性分析出现差错,而稳定性分析是许多特殊情况或者大中型工程的重中之重。
而槽探、探井、洞探等方法容易受到自然地质条件的限制。
物探弥补了这些勘察方法的短板,在许多特殊情况例如水中、隧道中、岩溶地区也能有合适的物探方法来探测工程的更为直观、准确的岩土信息情况,给工程施工设计提供了更有效的资料,提高地质勘测的整体水平,更重要的是能够避免工程事故发生从而减少造成经济损失、降低安全损害。
物探的全称为地球物理勘探,即利用先进的仪器及技术检测不同的地球物理场的变化、分布情况,将检测数据与均质条件下的物理场进行比较,从而从这些差异中发现地层岩性、地质构造等地质条件。
物探的分类方法有很多,其中根据探测物参数不同可分为重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震、地温勘探、放射性勘探6种方法。
因此,物探不仅在地质勘察中有着很重要的作用,例如提供更为精确的情况和数据,减少勘探工作的工作量减少不必要的资源浪费,还是探明和发现油气储量的重要手段,甚至在地质灾害、考古等方面的勘察都有着重要的作用。
一、物探在不同环境情况下采用的方法(一)适用在水中探测的物探方法由于经济、科技的进步,为了促进地区经济、改善交通等目的,启动了非常多的水域项目工程,这些工程施工作业都将遇到需要探测水底地质构造、了解水下管线、避免水底地质灾害等问题。
岩溶塌陷区综合物探方法的应用效果张进国 夏训银 王洪生 王身龙 张 丽 毕远伟(华北地质勘查局五一九大队 河北・保定 071051)提 要 该文以向阳村地面塌陷调查为例,论述了综合物探方法在岩溶、塌陷调查中的应用。
高密度电法和浅层地震勘探可有效查明塌陷区内地层结构、隐伏断裂破碎带,并划分出塌陷区范围。
最终验证物探结果与钻孔结果基本吻合。
关键词 综合物探 岩溶塌陷 浅层地震 高密度电法Application E ffect of Comprehensive G eophysical Methodin K arst Collapse AreaZhang Jinguo X ia Xunyin Wang H ongsheng Wang Shenlong Zhang Li Bi Y uanwei(No.519Brigade of North China G eological Exploration Bureau )Abstract T aking the ground collapse investigation in X iangyang village as an exam ple ,the application of com prehensive geophysical exploration method in karst collapse area investigation is discussed.C ombined high density resistivity method with shallow seismic exploration can effectively identify the stratum structure in col 2lapse area ,the hidden fracture broken zone ,and divide the collapse area.The results are basically coincide with those of drilling.K eyw ords com prehensive geophysical exploration ;karst collapse ;shallow seismic ;high density resistivity method作者简介:张进国(1965-),男,高级工程师,主要从事地球物理深部找矿、工程物探方法的应用和研究。
综合物探技术在岩溶勘察中的应用
发表时间:2019-08-26T14:54:36.933Z 来源:《建筑模拟》2019年第28期作者:谢文科[导读] 本文首先阐述了岩溶勘察的地球物理特征,接着分析了综合物探工作方法及原理,最后对物探成果及分析进行了探讨。
希望能够为相关人员提供有益的参考和借鉴。
谢文科
浙江有色地球物理技术应用研究院有限公司浙江省绍兴市 312000摘要:本文首先阐述了岩溶勘察的地球物理特征,接着分析了综合物探工作方法及原理,最后对物探成果及分析进行了探讨。
希望能够为相关人员提供有益的参考和借鉴。
关键词:综合物探技术;岩溶勘察;应用引言:
岩溶是灰岩地区较为典型的不良地质结构,它往往给基础工程的勘察和施工安全带来极大的隐患,甚至危及上部建筑的工程安全。
利用综合物探方法从不同的地球物理特征场对地下介质体提供可靠的有效信息,从而勘察出岩溶的分布范围、埋藏深度和发育情况等。
1 岩溶勘察的地球物理特征
1.1 电磁场异常
完整岩体电阻率一般较高,岩溶为不同物质充填时,电阻率会发生变化。
当溶洞为空气充填,则充填体较围岩呈现高电阻率;当溶洞为地下水或沉积物充填,则充填体较围岩呈觋低电阻率。
利用充填体与围岩电磁场的差异,可以圈定岩溶发育范围。
1.2 弹性波场异常
岩溶与围岩的波阻抗存在明显差异,导致弹性波在岩层中传播速度发生变化,岩体中裂隙、空洞会使弹性波的传播方向发生改变。
弹性波在致密完整岩体中传播速度大,能量损失小,信噪比高;当岩溶充填水体、空气、沉积物时,传播速度减小,能量吸收增加,形成各种低频杂乱信号,是岩溶发育的判定标志。
1.3 重力场异常
地层岩溶发育使得部分岩体为地下水溶解,岩溶空间为不同介质(水、空气、沉积物)充填,形成低密度区,发生质量亏损。
空气充填岩溶体时,质量亏损最大;水体或沉积物充填时,可一定程度补偿岩溶造成的质量亏损。
可用重力计对岩溶与围岩的重力差异进行测量,实现岩溶的识别和定位。
2 综合物探工作方法及原理
2.1 地质雷达法
地质雷达是利用广谱电磁波技术确定地下介质分布情况。
在雷达主机控制下,脉冲源产生周期性的毫微秒信号,由地质雷达系统中的窄脉冲发射源通过发射天线向地下发射高频宽频域单脉冲,该地下脉冲在向探测物体内部传播过程中,遇到不同电性介质界面产生不同强度的反射,产生反射信号。
位于地面上的接收天线在接收到地下回波后,直接传输到接收机,信号在接收机经过整形和放大等处理后,经电缆传输到雷达主机,经处理后,传输到微机。
在微机中对信号依照幅度大小进行编码,并以伪彩色电平图、灰色电平图或波形堆积图的方式显示出来,再经数据处理,用来判断地下目标的深度、大小和方位等特性参数。
2.2 高密度电阻率法
高密度电阻率法的理论基础是静电场理论。
它是基于在地面下供垂向电测深点与电测剖面两个基本原理的基础上,在同一条多芯电缆上布置了64个电极,通过计算机硬软件的有机控制供电极和测量电极,自动组成多个垂向测深点,通过不同电极排列装置的控制程序实现了自动布点、自动跑极、自动供电、自动观测、自动记录、自动计算、自动成图成像的全过程。
探测目标体和周围介质存在明显的电阻率差异是高密度电法的物理前提。
通过分析地层中的土洞、岩溶的地球物理特征,不难发现,地层中的土洞、岩溶与围岩在电性上普遍存在差异:相对背景而言,或为明显的高阻异常(如被空气充填的空洞灰岩体)或为明显的低阻(被低阻物所填充,如水和淤泥充填的岩溶洞),如果采空区大小相对埋深具有一定的规模,就容易被发现。
但由于其平均效应大,在确定异常体边界方面精度不高,且受表层低阻干扰严重,在工程勘察中,一般需要其他高精度物探方法的辅助。
2.3 钻孔电视成像
钻孔电视成像是通过用电视摄像机沿钻孔扫描,所扫描的图像和视频实时传递到成像处理系统,在地面的笔记本屏幕上实时监视钻孔内地质情况变化的一种方法;所扫描的图像通过软件处理可生成岩芯图片。
利用井下电视可以准确观察钻孔内的岩性、裂隙、节理、岩溶发育等情况;也可以发现被钻探遗漏的薄层、夹层、以补充其不足。
井下电视与普通的工业监视电视是一样的,只是其摄像部分体积较小,能放入井中,有小巧的照明光源和足够的耐压与绝缘性能,以免井水压力与潮湿的影响。
井下电视是感光的,只能在清水孔中应用,对于泥浆钻孔则要使用井下声波电视。
工程为了确保工程质量和进度,采用了潜孔锤与钻孔电视成像RSM-DCT(W)相结合的方法;并针对其他有岩溶发育的清水钻钻孔进行钻孔电视成像观察孔内岩溶发育情况,为本工程勘察做了实时有效的补充。
处理软件则采用设备配套的DCTA钻孔电视图像处理软件。
3 物探成果及分析
该部分以锅炉区域GL1测线的岩溶探测为例。
该测线采用物探与钻探相结合的方法,场地内地面起伏相对较小,存在陡坎,第四系覆盖层较薄,且分布不匀,局部基岩(灰岩)出露。
该区域是地下水垂直循环与水平循环较活跃地带,同时该区域岩石存在岩性接触带,为岩溶的形成提供了较有利的水文地质条件。
3.1 高密度电法探测成果分析 GL1测线长245m,电极间距为5m,测线采用斯伦贝谢和温纳2种装置分别进行探测。
采用瑞典RES2DINV软件进行反演。
图1为GL1测线高密度斯伦贝谢反演成果示意。
图1 GL1测线高密度反演成果示意(斯伦贝谢装置)
由高密度反演成果可知,2种装置反演成果基本一致。
GL1测线的156~163m附近,存在溶洞发育,深度约4~10m;测线196~214m附近亦存在岩溶发育,深度约2~14m。
经钻孔S251验证,此处溶洞发育为4~11m,与高密度电法反演结果基本相符。
测线200m处超出了工程实用区域,故未进行钻孔验证。
通过对比2种装置的反演成果图可发现,由于斯伦贝谢采集的数据量较多,斯伦贝谢装置的反演深度略大于温纳装置,且局部细节略优于温纳装置。
3.2钻孔电视成像
工程采用了履带式潜孔锤结合RSM-DCT(W)钻孔电视成像进行勘察,给工程带来了较多的方便。
钻孔电视成像直观测孔内地下介质。
钻孔电视成像通过平板电脑控制RSM-DCT(W)钻孔成像仪进行采集图像和视频录像,利用平板电脑的高分辩率显示和高亮度等特点,完美解决现场观测受强光和环境影响问题,可直观了解孔内地质情况。
由通过钻孔电视成像可准确判断孔内的岩溶发育的深度,乃至清晰的观测到孔壁的纹理和溶隙等细节。
但在孔壁为粘土质的情况下,由于潜孔锤吹出的岩粉附着在孔壁上,视觉上会给岩性的直观判断造成较强烈的干扰。
结束语:
在岩土工程勘察中,首选的勘探方法为钻探技术。
然而在岩溶发育地区,仅仅通过钻探查明隐伏岩溶发育情况是一大难题,因此,只能寻求于综合勘察手段,有效利用综合物探方法与钻探相结合,对岩溶进行立体勘探,解决一些普通方法无法解决的问题,从而为岩溶发育场地稳定性的科学划分提供基础资料。
参考文献:
[1]许波.综合物探方法在岩溶区勘察中的应用[J].四川水泥.2018(12)
[8]曹伟.浅谈综合物探方法在岩溶勘查中的应用[J].世界有色金属.2017(09)。