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。      

不同充填介质下的溶洞跨孔电阻率CT探查数值模拟

城市地铁修建过程中常常会遇到溶洞等不良地质条件,为更加准确探查地下溶洞的位置和大小,采用有限元法和最小二乘法正反演数值模拟手段,利用孔距、电极距和与钻孔距离三个变量构建了地下溶洞的地电模型,分析并总结了跨孔电阻率CT法对充气、充水和部分充水溶洞的电阻率响应特征及规律。结果表明:部分充水溶洞的水、气分界面明显,低阻区域和高阻区域与溶洞充水、充气部分位置大小一致,且随着溶洞充水量的增加,溶洞低电阻率响应增强,其异常范围向溶洞顶部扩大;跨孔电阻率CT法能够有效识别溶洞充填性状。      

泰安地区岩溶富水构造激电测深法异常类型

大量的抗旱打井找水开发深层岩溶地下水资源实例证明,泰安岩溶区不同岩溶形态富水构造激电测深异常类型及成因有一定规律可循.富水构造上的电测深曲线异常类型可划分为缓升型、缓降型、低阻V型、低阻平台型,富水地段电测深视电阻率断面等值线异常类型可划分为低阻台阶型、低阻梯度带型、低阻U型.以溶洞等岩溶形态为主的富水带引起相对低视电阻率、低视极化率、低半衰时及衰减度低异常,出现激电测深法多参数“同步低”异常;以断层构造破碎为主的富水带引起相对低视电阻率及低视极化率异常,产生相对高半衰时及衰减度极大值异常,出现视电阻率与激电测深法多参数“反相”异常.     

高密度电法在某垃圾焚烧环保发电站岩溶c场地勘察中的应用

岩溶是某垃圾焚烧环保发电站场场址勘察的主要不良地质作用,为了查明岩溶和破碎带的分布情况,本文利用高密度电阻率法来探测能引起低阻异常的岩溶等地质体。在调查该区地层和溶洞的类型、分布及电性特征的基础上,利用RES2Dmod建立包含不同规模和埋深的低阻溶洞或破碎带模型,通过对比模型的温纳、偶极和微分三种装置类型的正反演结果,在本地区选用分辨率和稳定性高的温纳装置进行高密度勘测。利用高密度电阻率法查明了两个落水洞的埋深和分布情况,推测了4个疑似溶洞和破碎带,部分与后期验证钻孔吻合。利用合适的装置类型进行高密度探测可以查明充水充泥低阻溶洞的规模及分布,是一种经济有效的场址勘察方法。     

高密度电法在某垃圾焚烧环保发电站岩溶场地勘察中的应用

岩溶是某垃圾焚烧环保发电站场场址勘察的主要不良地质作用,为了查明岩溶和破碎带的分布情况,本文利用高密度电阻率法来探测能引起低阻异常的岩溶等地质体。在调查该区地层和溶洞的类型、分布及电性特征的基础上,利用RES2Dmod建立包含不同规模和埋深的低阻溶洞或破碎带模型,通过对比模型的温纳、偶极和微分三种装置类型的正反演结果,在本地区选用分辨率和稳定性高的温纳装置进行高密度勘测。利用高密度电阻率法查明了两个落水洞的埋深和分布情况,推测了4个疑似溶洞和破碎带,部分与后期验证钻孔吻合。利用合适的装置类型进行高密度探测可以查明充水充泥低阻溶洞的规模及分布,是一种经济有效的场址勘察方法。     

高密度电阻法在贵州某高速公路大桥研究区地质勘探中的应用

高密度电阻率法是上世纪八十年代日本提出的一种电法勘探新技术。是常规电法的一种改进方法,以岩、矿石的电性差异为基础,通过观测和研究人工建立的地中稳定电流分布规律解决实际中的水文地质、工程地质和环境问题。以贵州某高速公路大桥区域为研究对象,为查清研究区溶洞发育具体情况和灰岩与泥灰岩、砂岩岩性分界,采用高密度电阻法共布设完成高密度电法测线7条,测线总长度2 230 m,利用软件对测量数据进行处理反演和推断解释,结果可知:该高速公路大桥研究区的设计线路高密度电法电阻率异常分为水位以上高阻闭合异常和水位以下低阻闭合异常,此外还有岩性变化导致的大面积低阻异常区域。推测该区域灰岩部分岩溶发育区域较多,预测在510~533 m高程处有一个较大的联通岩溶发育区域。部分地区存在灰岩到泥灰岩和砂岩的岩性分界。研究结果为工程建设的安全顺利进行提供了基础依据。     

高密度电阻率法在莱芜市泉河地区岩溶地质勘查中的应用

岩溶不仅会导致基岩面起伏很大,而且会产生较多的溶蚀带、溶洞、土洞等岩溶地质特征,灰岩分布区发生的地面塌陷等地质灾害,对建筑物安全及社会经济发展造成了严重的危害,高密度电阻率法是岩溶地质调查的重要物探手段。文章根据高密度电阻率法的基本原理及特点,对莱芜市泉河地区进行了岩溶地质勘查,通过对视电阻率二维成像图异常形态、高低阻等的反演分析,推断了该地区岩溶分布范围、大小和埋深。经钻探验证,推断结果与钻探资料吻合,为该地区岩溶塌陷地质灾害防治提供参考价值。      

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。     

高寒山地岩溶发育特征——以云南石卡山为例

为了解海拔4 000 m以上高原夷平面灰岩裸露的山体岩溶作用发育情况及表现形式,文章以云南香格里拉石卡山为例,结合高海拔宇宙射线选址,对此问题进行了现场调查和初步研究。结果发现,在海拔4 000 m以上面积约2.4 km 2 高原面场地范围内,石炭系灰岩中发育了118个以上落水洞、陡崖可见6个近水平溶洞。高密度电法探测结果显示,岩溶以低电阻率为特点:地表落水洞在50~60 m深度上连成一体,100~180 m深度低阻区范围更大。研究区地下水系统处于大气降水垂直入渗补给区,上游（西部）灰岩和下游（东部）泥岩阻隔影响到水的径流路径和排泄形式,地表明显积水洼地12处,泉水点10个。地下水埋藏较浅,排泄快。这些岩溶发育特征为该场地规划利用提供了地质依据。      

岩溶路基注浆质量综合物探检测方法与评价研究

为研究岩溶路基注浆质量综合物探检测方法及相关检测评价标准,在南广铁路全线的岩溶路基中选取具有代表性的试验区段,对电阻率法、瞬态面波法和电磁波CT法等物探检测方法的特性和检测评判标准展开了现场试验研究。根据上述物探检测方法的适用性和经济性,提出了一种在不同工程条件下多种物探检测方法优化组合的综合物探检测方法。并通过统计分析注浆合格的岩溶路基注浆前后电阻率、面波波速及电磁波吸收系数变化规律,初步得出了上述3种检测方法的注浆质量检测评价标准:电阻率法检测合格标准为溶洞注浆前后电阻率变化率大于20%,卵石土层电阻率变化率大于10%; 瞬态面波法检测合格标准为注浆后土体波速大于20.6h+130.3,溶洞波速大于17.1h+236.9; 电磁波CT法检测合格标准为溶洞注浆前后电磁波吸收系数差值大于0.4dB m-1,卵石土层电磁波吸收系数差值大于0.1dB m-1。     

渝东南岩溶储水构造高密度电阻率法异常特征

通过对75条高密度电阻率法勘探测线及57眼钻孔验证情况的总结分析,研究渝东南地区岩溶储水构造的高密度电法异常特征。渝东南岩溶储水构造划分为三类地质模型:浅表层岩溶带、溶洞及岩溶管道、构造裂隙。根据渝东南地区找水高密度电法成果统计总结出该地区常见的四类高密度电法异常形态:浅表层横向条带状低阻异常、UV型低阻异常、团状或囊状低阻异常、串珠状低阻异常,每一类异常对应1~3种岩溶储水构造地质模型。高密度电法是渝东南岩溶山区找水的首选物探方法,总结地区勘探经验及合理解译高密度异常后推荐孔位可以提高岩溶石山地区找水的成井率。     

综合物探方法在句容某水厂岩溶勘察中的应用

江苏省句容市某水厂位于三叠系灰岩地区,地下岩溶较为发育。为保证自来水厂顶管施工安全,需查明顶管沿线地下岩溶发育情况。物探勘察工作在缺乏相关地质资料的情况下,采用综合物探方法 （高密度电阻率法、主动源面波勘探及高精度微重力法）,查明顶管沿线地层分布,发现了3处低阻异常,4处低速、重力低异常,经验证其中2处由无充填溶洞引起,为顶管施工提供了可靠的地球物理勘察资料。     

甚高频电磁波多参数层析成像技术及其应用研究

电磁波速度或衰减层析成像技术单独用于岩溶勘察存在多解性缺陷,降低了应用的准确性.基于电阻率和相对介电常数直接反映溶洞与周围介质存在的电性差异,以电磁波速度和衰减层析成像理论为基础,提出了电阻率和相对介电常数层析成像理论,并应用于实例工程.通过对其电磁波速度、衰减、相对介电常数、电阻率4参数层析成像结果进行对比分析和钻探验证,证明了基于电磁波的电阻率和相对介电常数层析成像技术是可行的,形成了电磁波速度、衰减、相对介电常数、电阻率多参数层析成像综合分析方法,提高了电磁波层析成像技术探测溶洞及其充填情况的准确性.     

高密度电法与微动技术组合在岩溶塌陷分区中的应用分析——以广西来宾吉利塌陷为例

为了验证物探技术在岩溶塌陷调查中的应用效果,本文于广西来宾市吉利村开展了高密度电法和微动技术野外探测研究。结果表明:高密度对称四极电测深能直观地反映第四系覆盖层的厚度和低阻异常的深度,微动技术能定性地判定地下暗河和岩溶破碎带在地表的平面投影,将两种方法相结合能更加准确地圈出塌陷,以及引起塌陷的溶洞、地下河、断层破碎带及软土分布范围。地下暗河或岩溶破碎带在高密度联合剖面法上反映为低阻正交点异常,极距为45 m时正交点附近电阻率值约为250 Ω?m;在微动H/V比值谱上反映为H/V极大值异常,极大值特征频率在2~6 Hz之间。依据2测线上的高密度电法和微动异常显示,圈出了两个易塌陷区,经对其中的一异常进行钻探验证,异常区覆盖层下42 m 厚的灰岩地层中钻遇溶洞8个,其中最大的高达5.7 m。      

典型岩溶富水构造的多极距联合剖面曲线正演模拟研究

基于点电源电场微分方程以及电场满足的边界条件出发,结合目前高密度电法找水时常用的点线布设方式,对岩溶区常见的隐伏断层破碎带和溶洞两类低阻富水构造的多极距联合剖面曲线进行了二维正演模拟。模拟结果表明:联合剖面曲线对地下隐伏低阻体反应灵敏,曲线存在良好的分异性。对溶洞低阻富水构造来说,溶洞富水构造埋深约为1/2~2/3倍极距时,正交点异常最明显,随着联合剖面极距继续增大,同步低趋势逐渐显现;地下低阻溶洞空间范围越大,联合剖面曲线分异性越好,正交点异常越明显。对断层破碎带低阻富水构造来说,随着联合剖面极距的增大,正交点向断裂破碎带倾斜方向略为移动,但并不明显,正交点位置主要受浅部低阻的影响,随着极距的逐渐增大,同步低趋势逐渐显现,正交点左侧在断层倾斜方向上越来越多的测点呈现同步低异常,但曲线较平缓,而正交点右侧的曲线较陡,视电阻率在断层顶板的正上方处出现极小值。当联合剖面曲线正交点异常较明显时,随极距的增大正交点处视电阻率值逐渐降低,当联合剖面曲线异常形态以同步低为主时,随极距的增大正交点处视电阻率值趋于稳定。联合剖面曲线左右两支形态对于水平对称模型是对称的,对于倾斜模型是非对称的,倾斜低阻构造的倾向与联合剖面曲线正交点附近较陡一侧的曲线倾向一致。模拟结果可应用到岩溶地区高密度电法的多极距联合剖面曲线资料解释中。      

基于井间电磁CT探测的岩溶空间分布特征

岩溶是桥梁桩基施工中的安全隐患之一,探明桥梁范围内岩溶的空间分布特征对桥梁安全尤其重要。岩溶勘查目前多以钻探与物探方法相结合,但特定的岩溶勘察需要根据具体情况选择合适的物探方法,常用的地质雷达等方法由于受限于各自的适用范围,往往不能精确地确定局部范围内溶洞的边界。井间电磁波CT探测技术主要依据电磁波在不同介质中传播时的吸收差异,重建井间介质吸收系数的分布图像,形象而直观地展现地质体内部结构,具有分辨率高,勘探距离小的特点,特别适合于探测桥墩等局部范围内的溶洞分布情况。以惠州S119线水西大桥主桥墩溶洞探测为例,介绍了电磁波法CT探测技术的原理、工作方法及应用效果,结果表明井间电磁波CT探测技术有较高的精度和可信度,可全面清晰地揭示场地岩溶的空间分布,为工程设计提供可靠的地质资料。     

岩溶区页岩气勘探中的近地表地球物理探测技术应用研究

岩溶区页岩气钻井在近地表常揭露溶洞、地下河、强裂隙带等不良地质体,严重制约了页岩气资源勘探开发的进程。在岩溶页岩气靶区利用地球物理技术探测对钻探不利的近地表地质结构构造,可有效规避钻井钻遇近地表强岩溶发育带、断层破碎带的风险。综合运用高密度电阻率成像法、音频大地电磁法和测氡法对贵州都匀和广西融安碳酸盐岩区的2个油气靶区进行了地下构造识别,结果表明：高密度电阻率成像法和音频大地电磁法能有效确定浅地表地下低阻构造的位置、宽度和产状,高密度电阻率成像法在50 m以浅深度拥有更高的分辨率,音频大地电磁法探测深度更深,但对地下介质的分辨率不高,氡气测量能很好地识别地下低阻构造的属性。高密度电阻率成像法、音频大地电磁法与测氡法三者可优势互补,组成有效识别岩溶区近地表地质结构构造的技术方法体系,可为南方岩溶区页岩气钻井避开近地表强岩溶发育带、断层破碎带以及最终位置的确定提供可靠的技术支撑。     

不同深度岩溶管道的高密度电阻率法反演特征

高密度电法在岩溶区找水具有很好的效果,岩溶山区岩溶管道深度各异,为了探寻岩溶管道深度变化下高密度电阻率的响应规律,本文以高密度电阻率法原理为基础,采用高密度电阻率法微测系统,利用铜柱体模型,模拟均匀介质下不同深度岩溶管道的高密度电阻率响应特征。结果表明:当岩溶管道深度大于15倍电极距时,矩形AMN装置和滚动MNB装置未能探测到该深度的岩溶管道;当岩溶管道深度小于10~11倍电极距时,矩形AMN和滚动MNB装置联合能较精准地定位岩溶管道在平面上的投影位置;岩溶管道反演异常的横向宽度始终大于真实异常横向宽度,反演异常顶部埋深小于或等于真实异常顶部埋深,且岩溶管道深度越浅,反演异常体的形态、大小、埋深越接近真实异常;随岩溶管道深度的增加,岩溶管道的矩形AMN装置和滚动MNB装置异常反演形态由椭圆向半椭圆、弓形变化,直至消失。