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。      

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。     

KWT—72型高频晶体管钻孔透视仪及寻找充水溶洞试验

为了解决岩溶类型煤田水文地质问题,几年来,我们在上级领导和兄弟单位的支持下,引进了无线电波透视法来探寻充水岩溶的空间分布位置。该法根据是:电磁波在地下传播时,当遇到比周围岩石电阻率更低的介质时,由于低阻介质对电磁波的吸收、界面反射等特性,在其背面形成了一个接受不到讯号或讯号显著减弱的“阴影区”。利用不同角度进行透视所产生的各条阴影带进行交会而确定出低阻介质的具体位置,故亦称“阴影法”。我国地质部门已成功地将该法应用于找寻金属盲矿体。我们探寻的对象是充水溶洞,它产生在高阻的灰岩中,而溶洞中的水与灰岩相比为低阻,二者电阻率一般相差10~2～10~5倍。     

断层－充水溶洞上不同装置三维高密度电阻率法正演模拟响应特征分析

高阻碳酸盐岩中的低阻断层和充水溶洞是岩溶区地下水勘查的主要目标体。根据高阻中找低阻的原则,建立碳酸盐岩类裂隙溶洞水赋存模式的断层－溶洞地电模型,利用RES3D软件进行温纳、施伦贝格、偶极－偶极三种采集装置的正反演模拟计算,从三维反演结果、剖面、电测深曲线三个维度,对比分析不同装置下断层－溶洞目标体的地电响应特征和规律。结果显示:(1) 探测深度内,温纳、施伦贝格、偶极－偶极装置可有效识别断层及其上盘三倍于电极距规模的充水溶洞,无法分辨断层下盘二倍于电极距规模的充水溶洞;(2) 相同模型和观测条件下,偶极－偶极装置对目标体的识别能力最强,其三维反演结果可识别溶洞下边界,剖面中形成左凸低阻圈闭异常,不同测深点的曲线类型、拐点、极值点与模型设计最为贴近,且拐点对应岩性界面,极值点位于地质体的中心深度。该工作对野外观测方式的选取和地质解译有一定指导意义。      

隧道瞬变电磁克希霍夫偏移成像与地质灾害探测

隧道绿色施工不仅需要预报工作面前方突水突泥等低阻异常,更需要查明灾害体的地质构造,为灾害预警与防治提供保障。传统的瞬变电磁解释方法仅能够提供单一电阻率信息不能满足隧道地质灾害治理要求。因此,将虚拟波场成像技术引入到瞬变电磁隧道探测技术中,期望实现灾害体电性与结构综合解释。首先,根据波场变换原理将瞬变电磁数据转换到虚拟波场;然后,利用电阻率成像算法计算工作面前方电阻率建立虚拟波场速度模型,利用波动方程克希霍夫积分解进行波场延拓实现瞬变电磁虚拟波场偏移成像;最后,综合电阻率与偏移成像结果对工作面前方地质体进行解释,判断地质灾害体的电性与构造特征。分别采用充水溶洞、充水断层两类常见灾害模型对算法进行验证。充水断层模型电阻率成像结果可以识别工作面前方低阻异常,但是异常分布范围略有增加,且不易判断倾斜角度;而偏移成像结果有效地识别异常的边界位置且对应准确,更易容判断异常倾斜方向。充水溶洞模型电阻率成像结果可识别溶洞的低阻异常与位置,但是异常形态与实际模型略有偏差;偏移成像结果圈定了模型的前后边界且与模型吻合较好。实测数据偏移成像结果有效圈定了低阻异常位置与裂隙形态,预测结果与已知出水孔情况相符。理论模型与实测数据结果表明,虚拟波场克希霍夫偏移成像结果既包含地质灾害体的电阻率分布,又能识别灾害体电性分界面,为地质灾害预警与防治提供了丰富的地质信息。      

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。      

常规直流电法在黄河水库南屯地质灾害评价中的应用

黄河水库南屯进行勘查的主要目的就是通过物探方法初步查明地下溶洞存在的情况以及区内的地质概况,为该区地质灾害的评价提供必要的参考依据。通过多种物探方法实验,发现激电中梯、激电联剖及视电阻率测深效果相对较好。由于区内地下水较发育,而且已知塌陷部位都不同程度的含水,水导电性能好.。因此,在地表观测时呈现视电阻率低阻趋势。当溶洞中没有地下水存在时,视电阻率呈现高阻异常。这样就可以通过视电阻率的反映来发现地下溶洞。     

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。     

利用信息剖面图进行地下异常体定位

跨孔电阻率法是探测地下埋深较大的微细地质结构的一种行之有效的方法；利用跨孔法所测得的数据绘出的信息剖面图可以用来确定复杂情况下目的体位于孔区内外的位置。     

瞬变电磁与跨孔CT成像探测岩溶分布及形态特征的应用

文章以山东省济南西南裸露—覆盖型岩溶山区为研究对象,根据钻探资料,将区内岩溶发育形态分为小型溶洞与溶孔,并利用瞬变电磁法、电磁波CT成像两种物探方法,探讨岩溶分布、形态特征与地球物理场的关系。对比瞬变电磁剖面与钻探揭露的岩溶发育段,确定出120 Ω·m作为解译岩溶发育区的分界值,以此圈定岩溶分布区域,之后实施钻孔进行验证,符合性较好;在验证孔及附近钻孔进行电磁波CT成像探测,进一步验证并刻画两孔间的岩溶发育特征。两种物探方法中,电磁波CT的探测数据离散程度较高;两种岩溶发育形态中,小型溶洞的地球物理参数离散程度较大,同时小型溶洞发育区视电阻率平均值较小,视吸收系数平均值较大。      

无锡某地基埋藏型岩溶发育特征及充填物来源

研究埋藏型岩溶的发育特征和充填物来源对拟建超高层建筑的选址及持力层的选择具有重要意义。本文通过跨孔地震CT对溶洞和破碎带进行探测,并对部分代表性溶洞的充填物进行比重试验、颗粒分析和X射线衍射分析,结合现场工程地质情况,研究了距地表以下80余米处岩溶的规模、分布情况、岩溶发育特征及溶洞充填物来源。结果表明:溶洞发育规模较小,面积多在2m2以下,在垂直方向具有多层性;溶洞充填率达到92.7%,多为硬塑泥质全充填,承载力较大,可作为基础持力层;溶洞填充物的矿物成分基本相同,且与上覆基岩一致,充填物来源主要为上覆基岩的剥蚀;溶洞之间不存在大的连通通道,且地下水位已降至场地溶洞以下,故该处溶洞不会进一步发育,不会对上部地基稳定性造成威胁。      

西南岩溶地区找水技术方法探讨

我国西南岩溶地区的地下水主要赋存于溶洞、管道和裂隙中,由于岩溶发育的不均匀性及其浅部的泥质充填,给岩溶水的勘查和开发带来了极大的困难,造成了当地人畜饮用水严重缺乏。在广西隆安县抗旱找水工作实践中,根据地形地貌、地层岩性、落水洞及泉点的分布等情况分析推断储水构造的位置,确定找水靶区;进而依据储水构造的电性特征结合水文地质...     

高密度电阻率法在探测不同充填类型溶洞中的正反演研究

岩溶在我国分布很广泛,溶洞作为岩溶地区最大的危害通常存在不同的充填类型。高密度电阻率法勘探作为溶洞探测的重要方法,在岩溶地区被广泛使用,实际工作中通常需要采取相应的装置类型。本文对比了不同装置类型下不同充填类型溶洞的地电学特征,分析其正反演结果。结果表明：不同充填类型的溶洞,应当采用不同的高密度电法探测装置。当溶洞的充填类型不确定时,可采用偶极-偶极(Dipole-Dipole)装置进行探测,该装置对三种不同充填类型的溶洞均有较好的效果。     

中老铁路桥梁桩基岩溶处理施工技术研究

依托中老铁路朋松楠松河特大桥岩溶桩基施工,综合工程安全、质量、工期、成本、环境等多方面因素,研究不同发育形态岩溶较适用的处理技术,对比分析抛填黏土片石筑壁法、钢护筒跟进法及两者相结合的处理方法在不同发育形态岩溶处理中的优缺点和适用性,结果表明:对于小型空洞、中型全填充或局部填充溶洞,抛填黏土片石筑壁法可快速、高效、经济地完成溶洞处理;对于中型空洞、大型溶洞、形成较大地下水流通道的溶洞,抛填黏土片石筑壁法与钢护筒跟进法相结合的处理方法有效解决了单个处理措施施工中伴随的工效低、易塌孔、灌注混凝土超方、钢护筒挤压变形等问题,经济、高效地完成了该溶洞处理。根据本研究成果,提出了桥梁桩基岩溶处理较适用的选定原则及控制要点。      

广西环江凹陷深部岩溶缝洞充填物碳氧同位素特征及古环境意义

深部岩溶是碳酸盐岩地区深部油气资源勘探中不可避免的问题。深部岩溶发育期次的确定是岩溶储层地质的技术难题。广西环江凹陷在页岩气钻井中发现大量深部溶洞且充填物丰富多样,成为深部岩溶发育期次研究的良好素材。文章对HD1-4钻井揭露的深部岩溶缝洞充填物及地表岩溶缝洞充填物进行碳氧同位素分析,揭示出环江地区的4种不同岩溶环境:同生期或准同生期岩溶环境、表生期大气淡水岩溶环境、中浅埋藏岩溶环境、深埋藏或热液岩溶环境,环江地区深部岩溶发育为4期不同岩溶环境叠加的效果,主要受到热液岩溶环境和大气淡水岩溶环境的影响。      

贵州平寨水库左岸底层灌浆廊道大型充填溶洞及其形成机制

平寨水库坝址区以碳酸盐岩为主,岩溶较发育,水库左岸底层灌浆廊道大型充填溶洞,是水库地下工程施工开挖中揭露的规模最大、对水库渗漏影响最大、设计及施工处理难度最大的溶洞。本文以工程前期地质勘察工作为基础,在区域地貌、地质构造格局、地层岩性、地表及地下水系发育特征研究的基础上,结合工程防渗施工揭露的岩溶水文地质现象、洞穴充填物研究等,从可溶性岩层、地下水来源及运移途径、暗河冲刷与洞顶坍塌作用4个方面,对溶洞发育形成机制进行了研究。分析认为,鸡场背斜北西翼纵向张裂隙和横张裂隙及层间滑脱、断裂破碎带,为五里大洞鸡场洼地上坝洼地地下水向三岔河的径流提供了运移的原始空间与通道,形成溶洞的地下水为五里大洞鸡场洼地上坝洼地地下暗河,长期溶蚀作用使裂隙通道变为溶蚀宽缝并最终转化为岩溶管道,岩溶水沿此通道在左岸底层灌浆廊道桩号0+238～0+296m附近下中部岩体呈虹吸状循环,地下水的强烈冲刷与洞顶坍塌在溶洞形成过程中的作用巨大,后因深部径流条件改变,岩溶管道被逐渐堵塞,形成如今的大型充填溶洞。     

Radar spectral analysis and evaluation of the effect of grouting treatment in karst caves and soil caves

This paper studies karst cave and soil cavity development in the process of karst collapse as a means of disaster prevention and control. Using the karst area of the Shandong section of the Beijing–Shanghai high-speed railway as a test area, a numerical simulation method is presented as well as the model test to study the characteristics of typical radar images of different types of karst caves and soil cavities. By combining theoretical analysis with field test results, the method and characteristic standards for nondestructive testing using ground-penetrating radar to determine the grouting effect on a karst roadbed are given. The radar spectrum characteristics are analyzed for a cave, water-filled cave, clay-filled cave, karst cave with dense grouting and karst cave with grouting that is not dense. Comprehensive analysis of the results of indoor model testing and numerical analysis, combined with the engineering practice of evaluating the effect of grouting treatment in the selected section of the Beijing–Shanghai high-speed railway, clarifies the basic characteristics of map recognition of radar detection of karst grouting. The morphological characteristics of the karst caves in the geological radar images are usually composed of many hyperbolic strong reflection waves. Multiple-reflection wave groups of high amplitude, low frequency, and equal distance indicate the side wall of the cave. The bottom interface of the cave is not obvious, although when the bottom part of the cave is filled with water or clay, silt, sand and gravel material. The bottom of the reflection wave will be enhanced. When the cave is filled with material, the electromagnetic wave energy decays rapidly, the high-frequency part is absorbed, and the reflection is mostly low frequency wave. The characteristics of radar images of the slurry distribution area are obvious in the grouting zone. A horizontal direction results in arc-shaped distribution, and a vertical direction has more regular distribution. The results of the study are helpful in the exploration of karst caves and soil caves, and the evaluation of the effect of grouting treatment in mitigating karst collapse.