高密度电阻率成像法在地质灾害勘察中的应用

在山东济南岩溶勘察及矽卡岩型铁矿采空区勘察中,受场地及人为干扰限制,分别采用并行高密度电阻率法地面装置及井中装置进行探测,根据反演电阻率成果圈定的低阻异常,指导相应钻探验证工作。经钻探验证,岩溶勘察中推断低阻异常基本为充填岩溶或破碎带引起,采空区勘察中推断的低阻异常为富水采空区引起,验证效果较好。并行高密度电阻率法工作形式多样灵活,采集数据量大,工作效率高,受场地限制少,反演成果分辨率高,可以用于岩溶、采空区勘察及其他地质灾害勘察工作。     

活动断层高密度电法响应特征与应用研究

活动断层探测作为减轻地震灾害而开展的一项重要工作,一直被人们所关注.高密度电法已广泛应用于地质调查中,为了进一步认识高密度电法不同装置的探测效果及活动断层探测的高密度电法装置的有效选择,本文进行了温纳装置、二极装置、偶极—偶极装置、三极装置和温施装置的理论模型正反演研究,以及常用的温纳装置、温施装置和偶极—偶极装置的实例应用研究与分析.(1)基于断层是否穿过第四系判断断层活动的前提,理论模型模拟表明高密度各装置均可进行活动断层的定性探测和进行地质分层,而表层为相对高阻层的地层结构有利于进行地质分层,其精度高于表层为相对低阻层的地层结构;(2)模型模拟表明高密度偶极—偶极装置进行活动断层的定性探测和地质分层是最有效的装置,三极装置次之;(3)理论模拟和实例应用表明,高密度偶极—偶极装置对活动断层的响应最敏感,可有效确定其性质,这与理论模拟结果完全相符,因此实际应用时宜采用偶极—偶极装置进行活动断层的探测.     

高密度电阻率法在海底金矿含水构造探测中的应用

海底金矿上覆岩层中含水直接对矿床的开采构成威胁,选择山东三山岛金矿新立矿区海底-135m水平沿脉巷道,采用地球物理高密度电阻率法对该巷道635m测线以下200m深度范围内岩体中的含水构造进行了坑道探测,利用三种装置(温纳装置(Wenner)、偶极装置(Dipole-Dipole)、Schlumberger装置)进行实施,相互验证,取得了很好的探测结果.温纳、偶极和Schlumberger三种装置的视电阻率反演结果反映在测线(-135m沿脉巷道)以下至30m深度为一高阻层,表明自-135~-165m的岩体中已不含水或含少量的水;测线以下30~60m段为低阻层,反映-165~-200m的岩体中含基岩裂隙水;测线以下大于60m的地段为特高阻层,反映-200m以下岩体含水性逐渐变差.该探测结果与矿区水文地质结构调查分析结论具有很好的一致性,表明了坑道高密度电阻率法探测含水构造是可行的.     

露天煤矿地下水电磁探测与类型判别

为准确确定露天煤矿地下水分布与类型,根据不同赋存条件电磁差异,基于磁场强度与电阻率参数进行异常划分与类型判别。以新疆某露天煤矿为例,采用高精度磁法通过磁异常强度确定烧变岩边界,并采用高密度电法和瞬变电磁法通过电阻率圈定低阻异常区,结合异常响应差异分别推断地下水分布范围与赋存类型。地面钻探验证探测成果的准确性。结果表明:露天煤矿烧变岩水与砂岩裂隙水电磁响应差异明显,基于磁场强度与电阻率的双参数综合电磁法能准确圈定其分布范围,并判别其赋存类型。     

电极布置方式对高密度电法探测分辨率的影响

高密度电法据观测到的视电阻率数据及其反演后的电阻率剖面来推断地下地质结构.传统高密度电法受限于测线长度和电极装置,存在着一些弊端,如探测深度较浅,在测线端点处分辨率差,并且分辨率随深度增加而下降,特别当存在浅层低阻屏蔽时,电流难以向深部传播,分辨率降低.针对上述问题,为提高高密度电法探测的分辨率,本文介绍了一种新型高密度电法野外布极方式:多电极埋入技术(Multi-Electrode Resistivity Implant Technique,MERIT).通过室内模型测试和野外实地检验,将其与传统高密度电法排列进行比较,结果表明MERIT布极方式在测线端点处和地下深部分辨率有显著提高.在相同测线长度下,探测深度增加,对低阻体的反映更灵敏,受到低阻屏蔽效应减小,能够反映深部更丰富的地层信息.故MERIT能够有效地克服传统高密度电法探测存在的缺陷,有效提高探测的分辨率.     

ADS项目场地稳定性评价中高密度电阻率法的综合应用

以高密度电阻率法为主，综合其他方法对"十二五"国家大科学装置项目——ADS项目的场地稳定性进行评价。ADS项目场址位于广东省惠州市惠东县，通过在场区布设多条高密度电法剖面，进行二维反演后绘制电阻率剖面图，结合已有的钻孔和地质资料对其下断层的分布特征进行推断解释，查明场区内的断层产状、风化层厚度、水文地质条件等；并对厂址附近断层在未来地震作用下可能放大震害的问题进行研究，为拟建场区装置的设计和修建提供相关的技术支持。这项综合手段的评估研究可为同类国家重大项目选址时提供参考。     

内蒙古地区深部水源瞬变电磁法探测

在干旱少雨,地表水资源紧缺的地区,寻找深部水资源已经成为经济可持续发展首要解决的问题,而如何快速、准确的实现深部水源的定位探测却鲜有文章涉及.本文利用瞬变电磁法在煤矿水文地质勘探中取得的探测经验,通过总结该探测方法的关键性技术,应用拟MT反演技术对探测资料进行解释,在内蒙古酸刺沟煤矿工业广场附近成功探测到两处深部低阻异常区,经过钻探验证,出水量均达到80m3/h,实现了深部水源的定位探测,为该煤矿水源井工程的建设提供了可靠的供水水源,解决了该煤矿生产、生活用水的问题.说明:采用瞬变电磁法探测技术探测深部水源,是一种较为理想且有效的探测方法,可以在地表水资源匮乏的地区推广应用.     

基于高密度电法温纳装置的三维电阻率反演应用

在金矿采空区钻孔定位时,较多地依据二维高密度电法剖面反演来计算采空区的位置及产状,由于金矿采空区产状变化复杂,二维反演仅反映了采空区沿纵断面的展布形态,因采空区影响范围内测点较少至使反演目标边界误差较大,盲目布设钻孔会造成探测成本的提高,为实现精确探查,精准反演采空区的边界范围、走向及倾向,提高钻孔准确率,降低勘察成本,在蓬莱大柳行金矿试验通过布设多条等距高密度电法剖面(剖面间距为50 m、点距20 m),构造了不均匀测网,利用高密度电法仪采集温纳排列测深数据,将该排列数据进行了对称四极测深数据格式转换.采用该测网建立了三维电阻率反演数据格式,进行了三维电阻率反演,经钻探验证采空区中心埋深与三维电阻率反演低阻体埋深误差3.1 m.最终反演迭代精度与二维高密度电法剖面反演精度相差9.5%,为准确布钻提供资料.     

海水-地下水交换过程电阻率层析成像法监测效果模拟分析

近岸地下河口是海水-地下水交换的重要场所,对海岸带地下水环境产生重要影响.电阻率层析成像法作为一种实时、快速、高效的原位监测方法,能够刻画、描述潮汐过程不同阶段海水-地下水相互作用过程.为了探讨电阻率层析成像法对海水-地下水交换过程的探测效果,根据典型近岸地下河口水文地质模型和研究团队前期研究成果,构建潮汐过程不同阶段地层电阻率模型,模拟潮汐过程不同极距、不同探测装置条件下的理论探测效果.研究结果表明,使用ERT进行海水-地下水交换过程研究时,采用偶极装置取得的探测效果优于施伦贝格装置;目标异常体的尺寸与电极极距的比值越大,ERT探测效果越好.在本研究中,当目标异常体厚度-极距比大于等于0.55时,能够划分目标异常体的分布范围;当厚度-极距比大于等于1.1时,取得较好探测效果;当该比值继续增大时,探测效果变化并不明显.     

综合地球物理方法在水源区环境地质调查中的应用研究——以丹江口水库为例

丹江口水库以上的汉江流域是南水北调中线核心水源区,地下水调查是水源区环境地质调查的重要组成部分,笔者采用综合地球物理方法对地下水调查进行研究,研究结果表明:高密度电法在圈定隐伏断裂、地层岩性、岩溶发育区效果明显,反演电阻率可以优化垂直激发场计算;地面磁共振方法能够弥补高密度电法对地下水分辨率低的缺点,精细刻画地下水文地质特征,为构建水源区地下水格架提供参考依据.同时,笔者探索了高密度电法与地面磁共振方法的地球物理方法组合在水资源调查中的优越性.     

综合物探方法在碳质灰岩库区岩溶渗漏带调查中的应用研究

桂林市全州县洛潭水库常年处于不能正常蓄水状态,水量少,水位浅,为了查明桂林市全州县洛潭水库岩溶渗漏带发育的位置,为帷幕灌浆提供依据,笔者采用综合物探方法对库区进行研究,研究结果表明:受碳质灰岩影响,高密度电法及跨孔电阻率透视对低阻异常体辨识度降低,高密度电法低阻反演异常体范围变大,α2装置对低阻异常体的分辨率小于β装置,跨孔电阻率透视在低阻异常段电阻率等值线容易形成圈闭现象;在碳质灰岩地区,地震折射法、地震反射法及微动法受碳质影响小,采用该三方法组合的方式能较好的确定岩溶渗漏带发育的位置及分布范围;1号岩溶渗漏带分别通过7-2测线515~534 m测点段及大坝钻孔ZK1~ZK2,7-2测线534~592 m测点段为1号岩溶渗漏带隐患区;2号渗漏带分别通过7-2测线655~672 m测点段及大坝钻孔ZK7~ZK8,钻孔ZK6~ZK7为2号岩溶渗漏带隐患区,1、2号渗漏带主要为裂隙渗漏.     

高密度电法与瞬变电磁法在戈壁区找水的联合应用

为准确掌握地下水资源的动态变化,有效支撑生态环境的可持续发展,在新疆哈密某矿集区利用高密度电法与瞬变电磁法联合进行物探勘查,对地下含水层与隔水层进行预判。经验证,高密度电法与瞬变电磁法的组合,有效指导水文钻探施工,为同类地质条件下物探手段的选取和应用提供参考。     

综合地球物理方法在某金多金属矿区找矿中的应用

某金多金属矿区地表矿化痕迹较多,矿化体和围岩物性差异明显,为了准确查明区内矿体的空间分布以及控矿构造,在该区实施了对称四极装置的激电扫面和EH4连续电导率测深工作.激电测量获得了总体呈NE走向、与地表矿带对应的中高视电阻率(?s)及中高视极化率(?s)矿化异常带.异常带西窄东宽,矿化集中在测区327°向测线800～1350 m处;在与已知矿体对应的?s-2高极化率激电异常开展的EH4测深工作结果进一步确定了深部成矿潜力:含矿构造延深可达500 m,具有低阻异常特征,倾角近直立.激电扫面和EH4测深相结合的综合物探方法在该区达到了查明矿体分布规律、控矿构造的目的,是有效的多金属矿找矿方法之一.     

探测孤石高阻体的跨孔电阻率CT水槽物理模拟实验研究

采用重庆奔腾数控技术研究所的WDJD-3型多功能数字直流激电仪,在电法实验室水槽内布设了探测孤石高阻体的跨孔电阻率CT法观测系统,进行了物理模型实验。物理模拟实验采用多种观测装置(二极、三极和四极装置),对采集到的数据进行反演成像,得到如下结论:①二极装置电阻率CT反演成像结果不能反映出高阻体的位置与大小;②三极装置CT反演成像结果能较好反映孤石高阻体的位置与大小;③四极装置电阻率CT反演成像也能反映出孤石高阻体的位置与规模,效果与三极装置基本相同。物理模拟实验结果表明:三极或四极装置的跨孔电阻率CT法可用于探测高阻体,它具有采集方式灵活、数据稳定可靠、成像结果直观清晰的优点。基于物理模拟实验的结果,采用电阻率CT法对地铁盾构隧道洞身范围内的孤石高阻体探测具有一定的指导意义。对孤石体的三维电阻率CT法物理模拟实验正在进一步研究中。     

ERT在西北干旱区隐伏断裂探测中的应用研究

高密度电阻率成像法(ERT)结合了电剖面法和电测深法的优点,在断裂构造探测方面有其独到的优势.但在ERT实际应用时尚存在电极装置有效性和电极距优化等问题.在西北干旱区还存在接地电阻高而导致无法供电的问题.本文即是针对这三方面问题,选取西北地区一条典型断裂—信泉断裂,开展了实验研究.在垂直于该断裂方向上布设了四条测量剖面,开展了接地电阻降阻、电极装置和电极距实验.实验结果表明:(1)浇入自来水和Na Cl溶液,并使电极与周围介质紧密接触,可以很好的解决新疆干旱地区接地不良的问题(2)ERT不同装置形式和电极距可从不同侧面反应剖面特征,在实际应用中应综合分析不同装置和不同电极距探测结果,以获得丰富的剖面信息(3)信泉断裂的电性特征为:在反演电阻率剖面上有明显的错断,破碎带为低阻板状体异常;断裂上盘低阻层厚度小,下盘低阻层厚度大;断裂西段覆盖层变薄甚至局部地段基岩裸露,断裂中部覆盖层厚度较厚.     

不同观测方式下基于伴随矩阵的2.5D全通道电阻率反演研究

全通道电阻率层析成像是采用除去2个供电电极其余接地电极全部采集数据并参与反演计算的一种电阻率成像方法.相比较传统的对称四极测深、斯伦贝谢、偶极-偶极、单极-偶极、单极-单极等勘探方式来说,全通道采集得到的数据可以更好地覆盖目标地质体因此可以更准确地确定介质的电阻率.本文基于有限差分方法求解二维静电场方程和基于伴随方法计算非线性灵敏度矩阵,并利用牛顿共轭梯度反演方法实现全通道电阻率层析成像.理论模型的正演和反演表明了算法的可靠性.与常规四极电阻率法采集方式相比,全通道电阻率法具有更好的分辨率及更灵活的布极方式.在此基础上,着重分析了各种观测装置的有效勘探范围和成像分辨率.本文的研究可以有效指导电阻率法勘探观测装置形式的设计与选取,更好的解决实际工程地质问题.     

利用高密度电阻率法确定滑坡面的正演研究

高密度电法探测是滑坡面探测的有效手段,适宜 的现场工作方案和相应的资料解译模型,是获取 可靠探测成果的前提。本文针对高密度电法勘探 中常用的四类电极排列方式,即维纳、施伦贝谢、 偶极、二极,利用有限元的方法二维正演模拟建 立了均质土坡滑面、软弱夹层滑面、堆积层滑面、 构造破碎带滑面的标准地电模型剖面;明确了进 行不同类型滑坡工程地质调查时不同电测装置的 探测能力和视电阻率异常模式;提出复杂地质条 件下斜坡问题探测数据有效处理的设计比值参数 方法。最后给出若干利用高密度电阻率法进行滑 坡工程地质调查的典型实例。     

综合物探方法在淮河滨河浅滩岩溶塌陷调查中的应用研究

淮南市八公山区原肥皂厂近些年出现大规模的岩溶塌陷地质灾害,为了查明该调查区地下溶洞、裂隙管道等不良地质体的发育位置,笔者采用高密度电测深法、音频大地电磁法和地震折射法对塌陷区进行野外实验研究,研究结果显示:受滨河浅滩第四系淤泥低阻覆盖层的影响,高密度电测深法和音频大地电磁法测量的视电阻率值偏小,普遍小于200Ω·m,对低阻异常体识别度很低,很难通过视电阻值大小来准确判定基岩与低阻异常体之间的相对空间位置,相比之下,地震折射法受低阻覆盖层的影响较小,覆盖层与基岩之间纵波速度相差很大,实验得出,河床淤泥层纵波速度小于1000 m/s,第四系含砂黏土层纵波速度在1000～2200 m/s之间,基岩纵波速度大于3000 m/s,基岩与覆盖层之间的溶蚀层位纵波速度介于2200～3000 m/s之间.研究结果表明,在滨河浅滩第四系淤泥层等低阻覆盖层的影响下,高密度电测深法和音频大地电磁法测量的视电阻率值偏小,仅仅依靠视电阻率值来判定基岩与低阻异常体之间的相对空间位置不够严谨,在此基础上采用地震折射法,利用基岩、低阻覆盖层与溶蚀层之间的纵波速度差异,能够更加准确的划分并圈定覆盖层、溶蚀层和基岩面的空间位置.     

综合物探方法在土石坝渗漏联合诊断中的试验研究

土石坝渗漏问题是制约水库大坝安全运行的重要隐患,准确查明大坝渗漏的病因以及靶区的空间展布是有的放矢实施加固的关键.针对土石坝隐患的空间位置信息多变、周围介质复杂等难点,单一探测手段在识别病灶方面存在误判、漏判等问题,考虑到电阻率对水敏感的特点,提出联合并行电法和瞬变电磁法优化诊断土石坝渗漏隐患的思路.为查明戴家坞水库渗漏的病灶,利用并行电法快速获得大坝坝体段不同高程下的二维视电阻率图像,分析比较了AMN、MNB以及AMN&MNB装置的反演结果,还采用瞬变电磁法对大坝两坝肩并行电法盲区部位进行补充探测,并依据成果进行防渗处理.试验结果表明,并行电法有效指示出大坝坝体段的渗流异常,综合多剖面异常信息能追踪到渗漏路径;AMN&MNB装置的反演结果有效吸收了AMN、MNB的局部高分辨的优势,对大坝边界以及隐患规模的细节刻画更清晰;结合二次场响应曲线和视电阻率图像,瞬变电磁法很好揭示出大坝坝肩K0-005～0+002 m段的渗漏通道,同时有效规避了硬化路面电极接触不良的难题.经对综合推断隐患区进行灌浆处理,大坝渗漏量明显降低,从而佐证了两种方法优化联合的可行性.研究成果可为水库大坝隐患的全面、精细探查提供技术支撑.     

裸露岩溶区地下河管道综合地球物理方法探测研究

本文选取桂林市海洋乡裸露岩溶区地下河管道分别进行了可控源音频大地电磁法、三极电测深法和充电法试验对比研究,其综合成果得到了钻探验证.试验研究表明,充电法对具有出口、进口或天窗的地下暗河定位追踪准确,效果明显.可控源音频大地电磁法探测深度大,横向分辨率高,对寻找深部构造破碎带具有独特的优势.三极测电深法受场地条件、高阻围岩和地形起伏影响较大,不能满足对地下暗河的定位要求.