详细讲解!高密度电法勘探的原理及其案例分析
更新时间:2024-08-16
理论概述
高密度电法勘探的原理
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,是由直流电法发展而来,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。
理论概述
高密度电法的优点
理论概述
高密度电法应用领域及特点
高密度电法常见的应用领域
(1) 煤田、矿山采空区探测中的应用
(2) 坝基白蚁巢穴无损探测
(3) 铁路、公路、隧道的岩溶、地基勘察
(4) 圈定地层岩性边界
(5) 垃圾掩埋场淋漓范围的勘测
(6) 古墓勘察
(7) 污水管道的探测
(8) 水库、河流堤坝渗漏情况的无损检测
(9)基岩裂隙带探测
(10)土壤含盐度和水质调查
(11)古巷道、防空洞、金属埋藏点等的探测
高密度电法应用特点
1、高密度电阻率法以电阻率法为基础,因而适用于所有存在明显导电性差异的地下勘探;
2、地下的任何介质在通电与断电的瞬间都会存在微弱的极化电位,对我们测量真实电位差有影响。当电极距小时,回路电流较大,对测量结果影响不大;当电极距太大时,干扰电位与有效电位接近,对测量结果影响较大。因而受供电电极距不能太大的影响,其勘探深度不能太大,一般在100m以内。在土壤介质导电性好时可适当增加,在导电性差的土壤介质中勘探深度适当较小;
3、在城市、大型输电线路附近等受场地限制和工业杂散电流干扰一般应用较少;
4、在混凝土路面、露头的基岩面等区域,因电极布设困难也应用较少。
理论概述
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。众所周知,实测数据的好坏是解释成败的关键所在,应根据不同的地质任务来选择不同的排列装置,以达到最佳的勘探效果。
(2)电极间距的选择
高密度电法电极间距包括供电电极距和测量电极距。供电电极距直接影响探测深度,而测量电极距影响探测横向分辨率。因此在设计极距时,既要充分考虑探测深度,又要兼顾横向分辨率。研究认为是偶极—偶极装置的分辨能力最好,二极装置次之,对称四极最差。
(3)数据观测
在实际工作中,除了要选择合适的观测装置外,数据观测也是一个必须要考虑的问题,因为供电电流有限,为了得到可靠的数据,观测的电极电位不可以太小。在相同极距的情况下,偶极—偶极装置观测电位差要比二极装置和对称四极的值要小。
(4)成果解释
在采用合理的方法下,对于数据的有效解释是应用的关键,高密度电法剖面为视电阻率成像图。高阻区代表岩体致密,完整性好,含水量小;低阻区代表岩体含水、松散破碎或裂隙含水带。岩溶空洞表现高阻区,填充黏土和水的溶洞呈低阻区。多数岩溶洞穴和岩溶裂隙带为部分填充,上部为空洞,下部为松散填充,上部表现为高阻,下部为低阻,构成断续的串珠状组合异常区。
工程案例(桂林某查找岩溶洞项目)
技术测试使用YL-EDT(高密度电法仪)设备,其特点如下:
1、可靠的硬件设计:全新的防水、防尘技术;高压直流电源输入防反接设计;高压短路、过流保护设计;增强了产品可靠性和野外适用性。
2、 分布集中式设计:兼具分布式和集中式优点,线缆和线缆头分离,线缆和线缆之间采用智能转换开关连接,可单独维护和更换。
3、专业简便的界面设计:智能人性化的客户端软件平台设计,使仪器操作简便,参数设置灵活、简便、规范。
4、抗干扰能力强:先进的数字滤波技术,在电干扰区也能观测获取到一致性相对较好数据。
在此项目中,该设备排列长度为135m,电极间距为5m,采用温纳装置跑极。
工程案例
高密度电法现场应用
项目地貌图
项目现场勘探图
项目现场:现场位置为广西桂林,桂林山水属于世界著名的喀斯特地貌(岩溶地貌),桂林山水是以峰林—洼地为代表的热带喀斯特地貌,地下洞穴众多,以溶蚀性拱形洞穴为主。
我国现代喀斯特是在燕山运动以后准平原的基础上发展起来的,桂林地区作为喀斯特地貌发育的物质基础──碳酸盐类岩石(如石灰石、白云岩、石膏和岩盐等)分布很广,尤其是第四纪以来,地壳迅速上升,喀斯特地貌随之迅速发育,类型复杂多样。
数据分析
高密度电法数据反演分析
1、将采集到的数据导入瑞典分析软件。使用软件中的算法,对采集得到的数据进行反演分析。
2、最后在我们反演达到最好效果图时。再根据有关地质资料,来判定划分地层找出此地溶洞分布状态。
电阻率图像的岩溶解释与判定遵从如下三原则:
①岩溶带上部为空洞,下部为填充,表现为高阻与低阻断续组合的串珠状异常;
②岩溶发育在灰岩中,背景的电阻率值具有高阻特征;
③岩溶沿构造破碎带发育,串珠状异常的走向与产状与区域构造一致。
符合上述三原则的电阻率异常图像被解释为岩溶。也有部分岩溶是完全填充的,不存在上空洞,特别是隐伏在地下水位以下的岩溶,完全为松散物和水填充,表现为强烈的低阻特性。
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