一.主要解决问题
关于查明区内岩溶等地质体的发育、分布情况,并进行相应的处理的解决方案。
二.简介
在岩溶塌陷频发区进行区域性灾害地质调查,查明岩溶塌陷的分布规律与塌陷诱发因素,是灾害治理的前提。在灰岩分布区进行桥梁、高速公路等基础设施施工时,岩溶、上洞的发育会引发塌陷,影响工程施工甚至造成设备损失或人员伤亡。因此,在勘察设计阶段,需查明区内岩溶等地质体的发育、分布情况,并进行相应的处理。
三.适用行业
该解决方案主要应用于环境行业。
四.方法原理
高密度电法是传统电阻率法的边种方法。它可以同时完成电剖面和电测深两种形式的测量。由于高密度电阻率法可以实现数据的快速采集和微机处理,并能够进行多种电极排列方式的参数测定,改变了传统电阻率法的工作模式,是电阻率法的自动化和智能化程度大大的向前迈进了一步,从而更适于场地环境调查的需求。
高密度电法实际上是一种阵列勘探方法。在20世纪70年代末期英国学者所设计的电测深偏置系统就是采用了多芯电缆和高密度电测深的基本设想。80年代中期,日本地质计测株式会社利用手动电极转换箱实现了在野外的数据采集,继而实现了电极转换的自动化,之后,逐步在地基调查、地下水勘探、灌浆效果检测和地下水渗透等方面展开一些研究,取得了一定效果。80年代后期,中国原地质矿产部率先开展了高密度电法及其应用技术的研究,从理论与实际相结合的角度,进一步探讨并完善了高密度电法理论和有关技术问题,也研制成功几种类型仪器,使该项技术在国内达到了实用化程度。随着现代科学技术的发展,特别是计算机的飞速进步,实现了野外信息的数字化和资料的计算机处理,大大促进了高密度电法在硬件、软件和应用上的发展。
高密度电法基本原理:用供电电极(A、B)向地下供直流(或超低频流)电流,同时在测量电极(M、N)间观测电势差(ΔUmn),并计算出视电阻率(ρs),各电极同时或不同时沿选定的测线按规定的电距间隔移动。预先人工打好电极,仪器自动切换。观测工作简单,工效高;信息丰富,解释方便,勘探能力显著提高。
图1高密度电法勘探示意图
图2 高密度电法野外工作布置图
首先以固定间距x沿测线布置若干跟电极,将电极连接在主线缆上连接到仪器上,每次测量的记录点均在电极排列的中点,一个测点完成测量后,将整个电极排列向前移动一个x距离,这种过程重复进行,直到整条剖面全部测完。其中x=n*a。
由于一条剖面上的测点总数是固定的,因此,当极距扩大时,反映不同勘探深度的测点将依次减少。于是,整条剖面的测量结果便可以表示成一种倒三角的二维断面的电性分布。
探测隐伏溶洞工作使用的仪器为我司的CUGDCX-1型高密度电法仪。
该仪器的主要特点为:
1.电极布设(一个排列)是一次完成的,这不仅减少了野外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采集奠定了基础。
2.电极布置较密,能有效的进行多种电极排列和多个电极距的扫描测量,同时具有剖面测量和测深两种性质,因而可以获得较为丰富的相关地面断面结构特征的信息。
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,而且避免了手工操作容易产生的错误。
4.与传动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。
5.采用“去除金属电极极化电位技术”,可使用金属电极测量极化率。
图3 高密度电法测量系统
图4 CUGDCX-1型高密度电法仪
此仪器使用的解释软件为为Res2dinv二维高密度电法反演程序。
五.工程案例
武汉地大华睿地学技术有限公司于2010年至2016年期间使用CUGDCX-1型高密度电法仪多次参与在探测地下隐伏溶洞工程中的探测,此期间应用效果较好。
图5内蒙某地隐伏溶洞探测解释结果
探测结果:从反演的电阻率的剖面图上可以清晰的发现在测线的60米下方存在一个埋深约为10米左右的高阻体,根据不含水溶洞的典型高阻特征可以判断,这个高阻体即为不含水的隐伏溶洞的体现。该溶洞的深度为5米左右,宽度为10米左右,高10米左右。
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