高密度电法的地形影响和地形改正探讨

本文通过对高密度电法(温纳α装置)受地形影响的研究与分析,通过地形二维空间数据假设,建立视电阻率异常数据处理正反演模型计算公式,得出带地形的二维联合改正方法能够有效消除地形影响。并结合《2015年乌蒙山区(贵州毕节)1∶5万水文地质环境地质调查》项目物探工作研究实例,对高密度剖面的视电阻率数据进行地形改正前后结果对比分析,与瞬变电磁法成果资料进行对比,经部分钻探结果对比,充分证明了高密度电法的地形改正方法的有效性,将以往的根据视电阻率异常分布特征点进行经验性定孔改变成以异常中心为目标的理论性定孔。为提高高密度电法在山区找水命中率,提供了例证。     

煤矿浅埋老窑采空区多梯度剖面装置探测研究

以内蒙某露天煤矿的地质特征为依据,建立二维正演模型,利用改进的高密度电法装置——多梯度剖面装置进行采空区在埋深、充水性、规模等不同条件下的正演响应分析,总结出高、低阻模式下异常响应都会随采空区深度的增加表现为幅度减少,且埋深大于采空区直径的3～5倍时,其正演剖面上难以显示出异常特征。以煤层顶板为30m的数据进行反演,发现高阻异常的反演结果与理论模型在位置、宽度、顶部埋深和电阻率值方面吻合程度较高;而充水采空区,异常的规模存在一定误差。内蒙某露天煤矿的勘探实例,验证了多梯度剖面装置在浅埋采空区勘探中,可以取得较理想效果,特别是对不充水采空区,其准确度更高。     

充水溶洞特征的高密度电阻率法反演分析研究

在高密度电法勘探中,不同性质的溶洞其反演电阻率特征有差异,溶洞为空洞时反演电阻率表现为高阻,充满水时表现则为低阻,而充水溶洞的电阻率反演特征很难判断。文章通过构建不同充水程度的溶洞模型进行正演模拟,利用最小二乘法对模型的地电断面进行反演,对比不同反演成像模型的地电响应特征。结果表明,充水溶洞的电阻率随溶洞充水量的增加而减小,低阻的范围随着水量的增加而不断扩大,其可分辨性强。野外探查资料进一步验证了模拟结果,所获得的认识对地下溶洞的电法探测分析具有一定的指导意义。      

双频激电在内蒙中部地区矿产评价中的应用

针对工作区地表干燥、基岩裸露、电极接地和供电比较困难等因素,采用双频激电中梯装置方法工作。根据圈定的激电异常组合特征,对激电异常进行了分类和综合解释推断,区分出矿（化）体和含炭质地层干扰异常,以此确定地表工程揭露位置。工程揭露结果与激电异常的解释结果基本一致,说明在一定的条件下,利用激电异常的展布及组合特征区分矿与非矿是可行的。     

直流高密度电法在浅海工程勘察中的应用

用于海域工程勘察的物探方法相对较少,地震反射波法是水域工程物探的首选方法,但当遇到海底沉积层中含浅层气时,声波信号受屏蔽导致地震探测失效;因此尝试采用直流高密度电法探测浅海工程海底沉积层厚度和基岩面起伏情况。结合电阻率测井资料建立模型并进行正反演计算分析,并通过广东汕头市苏埃通道工程实例证实直流高密度电法可以获得较为理想的探测效果。在局部地震反射波法有效的区段进行两种物探方法的综合解释,可以提高解释的可靠性及解释的精度。     

电测深法在广东英德监狱土洞勘查中的应用

文章介绍了电测深法在土洞探测中的异常特征:土洞在电测深拟断面上反映为近等轴状的封闭或半封闭低阻异常;结合土洞所处场地内的岩土分层和物理学性状,如塑性状态及其含水量等.尝试性地分析了如何区别充填土洞和"空洞".介绍2个工程实例应用电测深法取得的勘查成果.     

相位激电电磁耦合两频校正技术

介绍均匀大地条件下相位激电电磁耦合的正演方法,模拟计算了中梯和偶极—偶极装置下的电磁耦合响应;根据电磁耦合随频率变化的规律,提出了采用2个频率的相位值进行电磁耦合校正的方法;结合实例,分析了该去耦方法的有效性和应用效果。     

基于不同装置的高密度电法对低阻填充溶洞探测的对比

高密度电法勘探中,不同条件下的溶洞起反演电阻率特征有差异,溶洞为空洞时反演电阻率表现为高阻,充满低阻物质时表现为低阻,而当低阻物质含量不同时各个装置的探测效果会有不同。为了比较高密度电法不同装置对低阻填充溶洞的探测效果,构建低阻物质含量不同的低阻溶洞,正演计算了不同装置下的视电阻率,利用最小二乘法对模型的地电断面进行反演。     

基于不同装置的高密度电法对低阻填充溶洞探测的对比

高密度电法勘探中,不同条件下的溶洞起反演电阻率特征有差异,溶洞为空洞时反演电阻率表现为高阻,充满低阻物质时表现为低阻,而当低阻物质含量不同时各个装置的探测效果会有不同。为了比较高密度电法不同装置对低阻填充溶洞的探测效果,构建低阻物质含量不同的低阻溶洞,正演计算了不同装置下的视电阻率,利用最小二乘法对模型的地电断面进行反演。     

基于GprMax的道路空洞三维探地雷达正演数值模拟

探地雷达(GPR)方法具有高效、高分辨率、无损探测等优势,广泛应用在城市道路病害体探测中。三维探地雷达是近年来发展起来的新技术,通过三维阵列天线进行三维数据采集,对道路病害体具有更高的空间分辨率和测量精度。本文利用基于三维时域有限差分方法原理的GprMax 3D软件,针对以空洞为代表的典型道路病害体,开展充气型和充水型空洞三维探地雷达正演模拟工作,获得两种不同填充类型空洞的三维雷达数据体,对数据体不同方向的图像特征进行分析,并结合工程实例,验证了正演模拟结果的可靠性。该研究对三维探地雷达实测图像解译和提高检测结果判定的可靠性具有重要的指导意义。     

基于不同装置的二维高密度电法勘探效果比较与分析

为比较分析高密度电法不同装置对探测异常地质体的效果,通过建立高阻异常体和隐伏直立低阻体地电模型,正演计算了不同装置类型下的视电阻率,并加噪进行二维电阻率反演。各种装置的反演结果表明：在探测地下高阻异常体时,温纳α、β、γ装置优于其他装置,揭示异常位置与形态相对较好;对于隐伏直立低阻体而言,温纳p装置和三极装置探测效果好,其中温纳β为最理想装置,实例验证表明,温纳α、β、γ装置在探测地下防空洞时体现了其装置的优越性,验证了理论模拟结论的正确性。     

隧道含水构造电阻率法超前探测正演模拟与应用

针对直流电阻率法超前探测研究中理论研究落后于工程实践的现状和探查效果较差的问题,对隧道直流电阻率法超前探测进行了系统的正演研究。首先,利用有限单元法数值手段对含水断层等多种典型含水构造的超前探测进行了正演,得到了典型含水构造超前探测的异常响应特征,提出了干扰识别与去除这一关键技术,形成了掌子面前方有用信息提取的有效途径,为隧道含水构造的超前探测奠定了理论基础。其次,研制了隧道含水构造超前探测物理模型试验装置和相似材料并开展了物理模型试验,在实验室尺度下对直流电阻率法超前探测这一新型测量方式进行了有益的探索,验证了该方法用于含水构造探测的有效性。最后,结合实际工程进行了超前地质预报实践,实现了对含水构造的定性判断。应用效果表明,直流电阻率法超前探测研究为现场应用提供了指导和参考,并为含水构造的三维反演成像与定位奠定了基础。     

高密度电阻率法在基岩勘察中的应用

从三电位电极系基本理论出发,对高密度电阻率法常用温纳、偶极及微分装置的分辨率、信号强度等进行了比较研究。实例分析表明,温纳装置测量获得的数据纵向分辨率较高,采集信号的强度大,信噪比高,采用该装置探测基岩面的起伏状况效果明显;偶极装置采集的数据横向分辨率较高,在探测基岩内部构造方面有较好的灵敏度,但该装置采集的信号强度小,抗干扰能力差。在实际应用时,建议运用多种装置形式进行综合测量和对比解释,以进一步提高勘探效果和精度。      

Application of electrical resistivity tomography (ERT) technique to detect underground cavities in a karst area of South Korea

Recently, the electrical resistivity tomography (ERT) technique has been increasingly applied to underground cavity detection filled with groundwater and/or clay. In this study, an ERT survey was conducted to examine the spatial distribution and shape of underground cavities in a karst area in Korea. Numerical ERT modeling and inversion were carried out to select appropriate field survey parameters. Two geological structures, similar to those that exist in the field survey area, were modeled: a sinkhole model and a vein-type structure. Electrode configurations using pole–pole, pole–dipole, dipole–pole, and dipole–dipole arrays were tested with the two geologic models and compared. The numerical modeling showed that the resistivity distribution of the ERT tomogram using the pole–dipole array produced the best representation of the two models. The pole–dipole and pole–pole array configurations were applied in an ERT field survey using six boreholes. The field ERT results show that cavity areas filled with clay or groundwater appeared as low-resistivity anomalies in the limestone formation. This was particularly evident in the inclined vein-type structures attributed to fracture zones, where the field data were similar to the modeling results. Therefore, the ERT technique could be effectively used for detecting underground limestone cavities under similar geological conditions as those at our study area.     

A numerical comparison of enhancing horizontal resolution (EHR) technique utilizing 2D resistivity imaging

The effectiveness of inversion apparent resistivity data to determine accurately the true resistivity distribution over 2D structures has been investigated using a common inversion scheme based on smoothness-constrained nonlinear least-squares optimization with enhancing horizontal resolution (EHR) technique by numerical simulation. The theoretical model generates in RES2DMOD software at specific distance and depth using Wenner, Wenner–Schlumberger, and pole–dipole arrays were inverted. The inversion model was compared with the original 2D model in RES2DINV software. The study model includes horizontal layering, vertical resolution, and horizontal two layers with different resistivity. Also, the response to variations in data density of these arrays was investigated. The study shows the best array suitable to be used in the survey was chosen for real data acquisition at the actual site. Subsequently, the results from borehole were used to verify the results of 2D resistivity imaging method with and without EHR technique. Saturated zone (0–40 Ω-m) was found scattered at the depth of 10–20 m. The borehole is located at 63 m at 2D resistivity imaging survey which shows at depth 10–20 m is sandy silt. Highly weathered sandstone was found at 6 m depth with resistivity value of 800 Ω-m and SPT N value of 20. The bedrock was found at 27 m depth with resistivity value of 3,000 Ω-m and SPT N value of 50. The application of 2D resistivity imaging with EHR technique indicate the ability of the proposed approach in terms of density, depth, and resistivity value of anomalous and layer in a computationally and numerically efficient manner and to exhibit good performance in the data inversion.     

高密度电阻率法比值参数基于阻尼最小二乘反演

三电位电极系中装置的探测精度和数据处理方法的研究一直是地球物理工作者研究的一个热点,同时也存在很大的争议。利用正演模拟结果讨论了岩溶地区几种可能存在的地质条件下三种装置的探测精度,发现β装置和γ装置的探测效果明显优于α装置;然后利用正演计算得到的数据合成比值参数(T),对合成数据T进行最小二乘反演,发现T值反演结果和视电阻率反演结果一致,并在噪声影响较大的区域,T值反演结果优于T值等值线图,可作为判断异常体特征的一个依据,也可验证视电阻率的反演结果,弥补由于噪声对某种单一装置探测效果的影响。以义马某地的水文地质勘察为例,T值最小二乘反演结果表明,在含水低阻区域T值也呈现小值异常,且显示的异常体边界准确,结构特征明显。利用T值反演对数据处理具有重要的意义,应予以重视。     

Vertical electrical sounding as an exploration technique to improve on the certainty of groundwater yield in the fractured crystalline basement aquifers of eastern Uganda

Groundwater in eastern Uganda mostly occurs in fractures in the crystalline basement rocks and at the interface between the overburden and bedrock. The study was aimed at improving the success rate of boreholes through the use of complimentary geophysical siting procedures in 16 locations in Kamuli District, eastern Uganda. Boreholes that were sited after applying appropriate geophysical techniques yielded adequate quantities of water, whereas those sited where such procedures were not applied were out of service sooner than expected. Techniques to determine the precise location of resistivity anomaly and vertical electrical sounding (VES) models were used to locate water-bearing zones. VESs were undertaken to provide an overview of the geology. The apparent resistivities of the water-bearing zones both from VES and resistivity profiling data, had a relationship with the success rates of the boreholes. Electrical resistivities were correlated with hydrogeological parameters. The majority of successful boreholes had, within water-bearing zones, minimum apparent resistivity values less than 200 and 100 Ohmm, from the resistivity profiling anomalies and VES, respectively. The depth to bedrock was generally greater than 20 m below ground level, which indicates potential for medium yielding boreholes.     

时域激电单极-偶极、偶极-单极排列测深法二维地电断面成像

介绍了不对称测深法装置的测深原理;在吉林某地进行了激电测深勘探,结果显示:正向单极-偶极和反向偶极-单极采集的视电阻率、视充电率原始数据在拟断面图的分布特征,和大地电磁测深原始数据受到的静态效应类似,视电阻率、视充电率受局部地形和电磁噪声的影响,在拟断面图中呈假的带状异常。正向单极-偶极、反向偶极-单极装置获取的视电阻率、视充电率数据也可分别进行二维反演,但联合单极-偶极/偶极-单极装置测深二维反演地质结果最好,具有采集的数据量大、激电信号强 、穿透深度大、勘探精度高等优点,根据视电阻率、视充电率二维反演在地电断面成像技术,能够准确确定电性异常体的空间分布,为钻探验证电异常提供准确的地球物理依据。     

含油污水污染地下介质的电性异常模拟及实例分析

为了提高电阻率法对地下介质污染问题的探测能力,分析了含油污水污染地下介质后引起的导电性变化,建立了适用于该问题分析的地电模型。利用2.5维有限元的方法正演模拟了采用温纳、施龙贝格、偶极和二极装置监测时所得的典型电异常剖面。正演模拟结果显示不同装置对污染区的反映能力不同,相对而言施龙贝格和温纳装置对污染区分布的反映较为直观。饱和粘土的含油污染区用温纳装置测量,剖面上表现为相对高阻异常特征,异常区域分布和污染通道相吻合。应用实例也证实了这一分析。