综合物探技术在引水工程勘探中的应用

综合物探技术在引水工程勘探中的应用

关键词:高密度电阻率法;大地电磁测深方法;野外工作方法

一、方法原理

高密度电阻率成像(高密度电法)是视电阻率法探测技术在工程勘探中的一项成功应用。高密度电阻率法是一种阵列勘探方法,也称自动电阻率系统,是直流电法的发展,其功能相当于电测深与电剖面法的结合。通过对地表不同部位人工电场的扫描测量,得到视电阻率断面图像,由此来了解地下介质视电阻率ρs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。温纳装置AMNB(α排列):α排列适用于固定断面扫描测量,电极排列如图1所示。测量时,AM=MN=NB为一个极距,A、B、M、N逐点同时向左移动,得到一条剖面线;接着AM、MN、NB增大一个电极距,A、B、M、N逐点同时向左移动,得到另一条剖面线;这样扫描下去,即得到倒梯形断面图。

图2EH4工作连接示意

二、野外方法和技术

测线的布置:测线的布置应结合地形与路线实际情况进行布设,测线及点位位置根据提供的平面图及地质要求来确定测线线距和点距,高密度采用8~10m点距,大地电磁测深采用20m点距。电缆的敷设:电缆应该按照事先布设好的测线敷设,电缆线在敷设过程中要直且平,不能弯曲过大,同时主要保护电缆线的线头,防止进水受潮。大地电磁测深野外布置按工作连接示意图布置。电极的布设:野外在布设电极时应注意将电极打入土里面,尽量避开岩层,必要时要浇注盐水,同时检查接地电极电阻不能超过5k·Ω,对于接地电阻较高的地极可以采取浇注盐水、电极并联等办法解决。主机及电瓶连接:主机及电瓶应注意放在平坦干燥的地方,连接电瓶的时候注意正负极不能接错,工作时采用2个12V65A/h电瓶先并联,再与仪器连接,同时接好应该用外用表测量总的电压是否正确。主机的电压不能低于10V,电瓶电压不能低于11V,观测中随时注意数据的变化。野外测量完成后,可以直接在仪器中查看断面图,注意每条剖面要连续平滑,不应有过大的跳点,同时如果发现大量负数,要立刻检查原因,必要时重测。观测电压值一般不能小于5mV,电压值过小引起电阻率在同一条剖面上与相邻点的电阻率差异较大应将这类点剔除。利用基本观测数据和检查点数据的均方相对误差检验测量成果,均方相对误差一般要控制在5%之内。

三、应用实例

测线布置:本工区共布置2条高密度电法测线(G1-G1′、G2-G2′、),2条大地电磁测深法测线(EH1-E1′、EH2-EH2′)。测线自起点向终点方向为S4°W。EH1-EH1′测线与GJ1-GJ1′测线中部重合,EH2-EH2′测线与G2-G2′测线中部重合。G1-G1′测线、EH1-EH1′测线沿洞轴线布置;G2-G2′、EH2-EH2′测线平行布置于洞轴线近西方向,两线垂距60m。物性特征:高密度电阻率法试验范围内岩体视电阻率在50~7000Ω·m之间,其中,垂直岩溶带视电阻率在20~60Ω·m之间,溶蚀破碎岩体视电阻率在200~500Ω·m之间,断层破碎带视电阻率在500~2000Ω·m之间。大地电磁测深法(EH4)试验范围内岩体视电阻率在10~6000Ω·m之间,其中,垂直岩溶带视电阻率在10~40Ω·m之间,溶蚀破碎岩体视电阻率在200~600Ω·m之间,断层破碎带视电阻率在300~2000Ω·m之间。表1为工作区试验和钻孔所涉及地层岩性电阻率值统计表。

表1工作区所涉及的地层岩性电阻率统计表

G1-G1′、EH1-EH1′测线探测共圈定15个视电阻率异常区域。其中,2处近地表条带状低阻异常,推断为断层破碎带;11个为团块状、条带状低阻异常,推断为溶蚀破碎带。G2-G2′、EH2-EH2′测线探测共圈定11个视电阻率异常区域。其中,2处近地表条带状低阻异常,推断为断层破碎带;9个为团块状、条带状低阻异常,推断为溶蚀破碎带。综合解释成果:测区地表多见溶沟溶槽,近地表多有垂直岩溶带发育,主要集中于C2w及P1q+m地层近地表区域,影响深度约40m。C2w及P1q+m地层中均发现有不同程度和规模的溶蚀破碎体;洞轴线YH24+850~YH25+170段及YH25+550~YH25+930段溶蚀破碎体发育较强烈,YH24+970~YH25+030及YH26+370~YH26+410段为断层破碎带,洞轴线附近其余区域未发现较大规模物探异常【1】。

四、工程物探技术的发展趋势

(一)探测技术的创新

随着资源的不断减少,浅层次资源已经无法满足社会发展的需求,这就需要将资源的开发工作延伸到海洋、沙漠、雪山以及条件更加艰苦的地区,这就对探测方法提出了更高的要求。为满足实际生产的需求,这就需要对工程物探技术的研究更进一步。并且随着科学技术水平的进步,人们对于探测技术的精度以及自动化程度的要求也会越来越高,通过将计算机

技术和电子信息技术引入到工程物探技术中,实现工程探测数据处理的自动化过程将成为现实。

(二)数据处理能力更加强大

随着一些新技术的不断出现和探测设备功能的不断完善,工程物探技术也将会逐步实现高精度、高灵敏度的探测要求。例如,将超导技术应用到工程物探技术中,在探测设备中引入超导重力仪等设备,可以对探测结果进行显著优化。其次,随着高速单片数字信息处理器功能的不断增强,系统软件的数据处理功能将进一步增强,这就会显著提高设备数据处理能力,实现数据处理过程中误差的修复。高新技术的使用将会进一步简化数据的处理模式,同时可以实现多种探测技术的有效结合,根据实际情况的要求,可以对探测方法进行选择,以便得到更为准确的探测结果【2】。

结语

综上所述:随着工程建设行业的不断发展,工程物探技术在工程领域中的应用也受到人们越来越多的重视,不仅有效提高了工程建设工作的效率,而且确保了工程建设的安全性。

参考文献

[1]陈品雄.综合物探技术在引水工程勘探中的应用[J].西部探矿工程,2018,30(05):165-166+169.

[2]肖秀明.工程物探方法技术应用及展望[J].工程建设与设计,2017(04):45-46.

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