网络并行电法在电力工程岩溶勘察中的应用

网络并行电法在电力工程岩溶勘察中的应用　

禹峰，　蓝天鹏，　杨锋　

（中国能源建设集团安徽省电力设计院有限公司，安徽合肥２３０００１）　

摘要：网络并行电法作为一种新型地球物理勘探手段，相对于传统的电法勘探有着明显的技术优势　简要介绍了网络并行电法　的基本原理，结合工程实例具体说明网络并行电法的应用实践，旨在为电力：】：程中的岩溶勘察工作提供一些有益的经验与参考。　关键词：电力工程；岩溶；网络并行电法；工程勘察　中图分类号：Ｐ６３１．３　文献标识码：Ａ　文章编号ｌ１６７３—５７８１（２０１６）０４—０４５７—０３　

０　引　言　

许多电力工程位于岩溶发育地区，能否准确判别　

岩溶发育的规模及性质对工程建设的安全性和经济　

性影响巨大。在岩溶勘察工作中，物探方法得到广泛　应用。　网络并行电法是在高密度电法Ｉ　］的基础上发展　

而来的一种并行电位数据采集方法，其不但能完成传　统电法的各种测量方式，还可以在短时间内采集海量　

数据，具有勘探效率高、解译效果好等优点　］。　

１　网络并行电法基本原理　

网络并行电法是以分布式并行智能电极电位差　

信号采集方法为技术核心支撑的直流电法，每次供电　

可同时获得多个测点数据，是一种全电场观测　技术［　。　

基于网络并行电法技术开发的网络并行电法勘　

探系统由ＰＣ机、测量主机、电极阵列和电缆系统组　成。一般采用集中式６４道电极的设置。网络并行电　法系统除供电电极外每一个电极都能自动采样ｌ７］。　

各电极通过网络协议与主机保持实时联系，在接受供　

电状态命令时电极采样部分断开，让电极处于供电状　态（即供电电极Ａ或Ｂ），否则一直处在电源采样状　

态（即测量电极Ｍ），并通过通讯线实时地将测量数　据送回主机＿８］。　

通过供电与测量的时序关系对自然场、一次场、　二次场电压数据及电流数据自动采样，采样过程没有　

空闲电极出现。所采集的数据可进行自然电位、视电　阻率和激发极化参数等数据处理＿９。。】。　

２应用实例　

２．１　工程概况及场地特征　

某新建１１０　ｋＶ风电场升压站工程站址（图１）地　

表有基岩出露，岩性为寒武系灰岩，颜色为灰黑色、青　

灰色、局部灰白色，薄层状，层面多陡倾，产状为３０５。～　

３２８。　５０。～８５Ｏ，局部露头为椭球状，有溶蚀的迹象。　

图１站址区岩溶地貌图　２．２工作方法及工作布置　根据现场情况，完成并行电法２站探测工作．每　站布置６４个电极，极距２．５　ｍ，无穷远电极Ｂ距测区　

３００　ｍ以上。　勘探线（点）布置如图２所示。　

图２站址区物探工作布置图　

收稿日期：２０１６一Ｏ７—１３；修改日期：２０１６—０７—２５　作者简介：禹峰（１９７２一）．男．安徽和县人，中国能源建没集团安徽省电力没计院有限公司高级工程师　

《工程与建设》２０１６年第３Ｏ卷第４期

４５７　２．３数据成果解译　

根据测区实际情况，设立坐标系如图３所示。采　

用“ＷＢＤ２型”并行电法处理系统对采集数据进行分　析解译，并借助Ｅａｒｔｈｌｍａｇｅｒ３Ｄ及Ｓｕｒｆｅｒ８软件进行　

反演、成图，得到变电站基地区域地表以下１０　ＩＴＩ内　

地层物探成果水平切片图。　

图３工作区物探成果三维立体透视图　结合物探成果三维透视图，可以看出变电站基地　

范围存在三个疑似相对低阻异常，分别为ＤＺ１、ＤＺ２、　

ＤＺ３，结合现场及已知地质资料，对相对低阻区推断　解释如下，其平面异常对应关系如图４所示。　

ＤＺ１：位于Ｘ一４～３０　１ＴＩ、Ｙ＝０￣２０　ＩＴＩ区域，异常　方向发育深度超过６　ＩＴＩ，最大达１０　ｍ；结合以往勘察　经验故推断ＤＺ１异常可能为溶洞。内部充填粘性土　

等低阻体。　

ＤＺ２：位于Ｘ一５６～７２　ｍ、ｙ一０～１４　１＂１１区域，异　常阻值小于２３０　Ｑ・ｒｎ，与围岩电阻率有明显差异，竖　

直方向发育深度超过６　ｍ，推断可能为溶洞发育，含　低阻填充。　

ＤＺ３：位于Ｘ＝８０￣８８　ＩＴＩ、ｙ—Ｏ～８　ＩＴＩ区域，异常　阻值在２３０　ｎ・ｍ以下，低于围岩电阻率值，竖直发　

育深度６　ｍ以上，推断可能为溶洞。　

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图４工作区物探解译结果平面对应图　２．４物探结果验证　物探结果验证原则与方法：根据物探测试成果，　

对发现的３处疑似岩溶发育区域进行钻探验证，钻孔　

阻值小于２３０　Ｑ・ｍ，与围岩电阻率有明显差异，竖直　验证结果如表１所列。　

表１　钻孔揭露岩溶情况一览表　

根据钻探情况，并结合物探测试成果。工程场地　

内岩溶发育规律如下：　（１）站址区岩溶现象主要发育在站址西侧区域，　

由于地层层面多为陡倾状，岩溶发育以溶沟、溶槽和　石芽为主。　（２）物探成果中提出的可疑区域ＤＺ１范围内存　

在岩溶发育现象，地表可见洼地、溶沟及溶槽，溶沟　内充填粘性土，钻孔中发现地表下岩溶竖向发展深　度可达１．１～１．６　ｒｎ。同时，该区域为灰岩与闪长玢　

岩接触地带，由于侵入岩阻水性较好，水流将顺接　

触带延伸方向流动，从而造成该地带围岩溶蚀发育　较强烈。　

（３）物探成果中提出的可疑区域ＤＺ２和Ｉ）Ｚ３范　

围内上部岩体非常破碎，岩溶裂隙较发育，裂隙中充填　

粘性土，岩体以强风化为主。根据地质调查结果，该区　

４５８　《工程与建设》２０１６年第３Ｏ卷第４期　域内岩体受构造运动影响，存在褶曲现象，节理裂隙相　

对发育，岩体相对破碎，因此岩溶现象发育强烈。　

后期本站址在施工过程中，果然在ＤＺ１区域揭　露出规模与解译结果推断近似的小型溶洞及填充物，　

并在ＤＺ２、ＤＺ３区域发现了岩溶破碎带，该结果进一　步验证了网络并行电法的解译成果。站址施工开挖　

揭露的溶洞照片，如图５所示。　

图５站址施工开挖揭露的溶洞照片　∞∞∞∞∞∞　∞∞∞∞∞∞∞∞ｘ　∞∞∞　■■圈０　ｌ１．　一一　１＿　

田■●　３结　论　

（１）网络并行电法是一种并行电位数据采集方　

法，可以在短时间能采集海量数据，具有勘探效率高、　

解译效果好等优点。　（２）作为一种新型的电法勘探数据采集分析方　

法，应该在以后的工作中进一步推广并积累经验，使　

之成为电力岩溶勘察工作中的一个有力手段。　

［参考文献］　［１］吴超凡，邱占林，杨胜伦，等．网络并行电法与传统电法超前探测　效果对比［Ｊ］．物探与化探，２０１５，３９（１）：１４１￣１４５．　［２］徐兴松，高文龙．高密度电法工程地质勘察应用实例探析［Ｊ１．电　力勘测设计，２０１２，２（１）：２１￣２４．　［３］胡水根，刘盛东．电法勘探中并行数据采集与传统数据采集效率　的比较研究口］．地球物理进展，２０１０，２５（２）：６ｔ２￣６１７．　［４］刘盛东，吴荣新，胡水根等．网络分布式并行电法勘探系统［Ａ］．　中国地球物理２２届年会论文集［ｃ］．成都：四川科学技术出版　社，２００６．２５１．　［５］刘盛东，张平松．分布式并行智能电极电位差信号采集方法［Ｐ］．　中国发明专利：ｚｌ２Ｏ０４１Ｏ０１４Ｏ２Ｏ．０，２００４．６．１８．　［６］吴荣新，张平松，刘盛东．双巷网络并行电法探测工作面内薄煤　区范围［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００９，９（１）：１１１￣１１５．　［７］Ｉｓｔｉａｎｓｅｎ　Ａ　Ｖ，Ａｕｋｅｎ　Ｅ．Ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ　ａ　ｌａｙｅｒｅｄ　ａｎｄ　ｌａｔｅｒａｌｌｙ　ｃｏｎ—　ｓｔｒａｉｎｅｄ　２Ｄ　ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ　ｏｆ　ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ　ｄａｔａ　ｕｓｉｎｇ　Ｂｒｏｙｄｅｎ　Ｓ　ｕｐｄａｔｅ　ａｎｄ　１Ｄ　ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｓ［Ｍ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ，２００４．　［８］Ｌｏｋｅ　Ｍ　Ｈ，Ｄａｈｌｉｎ　Ｔ．Ａ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｇａｕｓｓ—Ｎｅｗｔｏｎ　ａｎｄ　ｑｕａｓｉ—Ｎｅｗｔｏｎ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｉｎ　ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ　ｉｍａｇｉｎｇ　ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ［Ｍ］．　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃｓ，２００２．　［９］　Ｏｌａｙｉｎｋａ　Ａ　Ｌ，Ｙａｒａｍａｎｄ　Ｕ　Ｕｓｅ　ｏｆ　ｂｌｏｃｋ　ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　２一　Ｄｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｐｐａｒｅｎｔ　ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ　ｄａｔａ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｗｉｔｈ　ｓｍｏｏｔｈ　ｉｎｖｅｒｓｉｏｎＥＭ￣．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　ＧｅｏｐｈｙｓｉＣＳ，２０００．　［１Ｏ］Ｍａｕｒｉｅｌｌｏ　Ｐ，Ｐａｔｅｌｌａ　１９．Ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ　ａｎｏｍａｌｙ　ｉｍａｇｉｎｇ　ｂｙ　ｐｒｏｂａ—　ｂｉｌｉｔｙ　ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙＥＭ］．Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇ，１　９９９．　

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Ｂ３０１４０３４１４２１３５。特此声明作废。　２０１６年１月２Ｏ日　

安徽省合瑞机电设备检修有限责任公司的建筑业企业资质证书（正本）遗失。证书编号：　

Ｂ３１８４０３４１４２１０１。特此声明作废。　２０１６年１月２６日　

《工程与建设》２０１６年第３Ｏ卷第４期４５９