EH4电磁成像系统在云南省武昆高速某隧道勘查中的应用

StratagemTM EH4电磁成像系统具有自动采集电磁数据功能和先进的数据分析技术,是CSAMT和MT的结合体,是一种全新概念的张量式电导率测量系统。具有不受高阻屏蔽、受地形影响小、性能良好、轻便快捷和施工成本低等特点。根据在云南武昆高速路某隧道所得的资料,归纳总结其在隧道地质勘查中的应用。利用EH4电磁成像系统所得数据绘制电阻率深度剖面图,可以有效识别下切地层结构及断层、破碎带、隐伏岩溶发育区、富水区、暗河等构造或不良地质体。本文的资料解释结果为隧道施工提出宏观的预报,为划分隧道围岩级别提供依据,为下步设计、施工提供依据,更为长大埋深隧道展示了一种全新的勘探手段。     

平原区深层隐伏岩溶塌陷主控因子地球物理调查方法适用性分析

岩溶塌陷研究目前主要关注100 m以浅的浅部岩溶,埋深大于100 m的深层隐伏岩溶塌陷的研究较少,也未形成成熟的调查方法和标准。深埋岩溶区存在岩溶塌陷的风险,以往资料表明,断裂构造、覆盖层结构等对深埋岩溶塌陷具有重要控制作用。要评价深层隐伏岩溶塌陷的危险性,查明各主控因子的发育特征是前提条件。文章以北京平原区东部深层隐伏岩溶塌陷为例,分析对比了重力测量、电阻率测深、可控源音频大地电磁测深(CSAMT)、高密度电法及微动测量等5种方法在调查断裂构造、碳酸盐岩地层顶板破碎程度、覆盖层厚度以及覆盖层底部土层结构等4个主控因子的适用性。结果表明:在平原区调查深层隐伏岩溶塌陷主控因子,断裂构造特征建议选择重力测量法和CSAMT;碳酸盐岩地层顶板破碎程度以电阻率测深和CSAMT为好;适用于覆盖层厚度探测的方法为CSAMT、微动测量法和电阻率测深法;覆盖层底部土层结构的探测可优先选择微动测量法和电阻率测深法。     

高密度电法在岩溶地区勘查中的应用

高密度电法对地下地电性结构具有高分辩率,是研究浅层地质结构行之有效的方法。将高密度电阻率法用于昆明市空港开发区、深圳工业园、呈贡新城净配水工程北水厂岩溶区岩土地质工程勘察中,结合钻孔资料基本查明北水厂拟建场地部分地段,隐伏构造、构造破碎带、岩溶、土洞等不良地质现象的分布,大致确定第四系覆盖层厚度,为设计、施工提供物探依据。     

武隆隧道岩溶地质超前预报综合技术

武隆隧道全长9418m,为渝怀铁路第二长大隧道。该隧道的施工地质条件非常复杂,存在浅埋段、断层破碎带、岩溶暗河、非煤系地层瓦斯和岩爆等不良地质现象。其中,岩溶、暗河以及岩溶涌水是本隧道施工的最主要地质问题。根据岩溶垂直分带结果,武隆隧道处于混流带中,特别是多在季节变动带与水平迳流带之间。自隧道开挖揭露以来,多次发生大型、特大型岩溶涌水灾害。作者根据武隆隧道施工的特点,以地质法为基础,以HSP声波反射法为主要手段,结合TSP203系统和钻探等的超前预报综合技术,进行岩溶地质超前预报。实践证明,武隆隧道综合地质预报技术的应用是基本成功的,值得在同类隧道施工地质预报中借鉴。     

CSAMT在隧道工程勘察中的应用——以重庆三环高速公路明月山隧道为例

采用可控源音频大地电磁法(CSAMT),探测了重庆三环高速公路合川至长寿段明月山测区深度600 m以内溶蚀裂隙密集带、溶洞发育区和断裂等不良地质现象的分布情况,发现在测区北部,拟建隧道要通过溶蚀裂隙密集带、溶洞发育区,还要穿越断裂带;在测区南部,岩溶形式主要表现为地下暗河出露,地表多处出现泉水,线路越往南移,预计地下水也越丰富,因此,建议抬升拟建隧道标高,并将隧道位置定于测区北部。本次研究可为隧道工程选线提供地质和地球物理依据。     

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。     

可控音频电磁法在叙永关深埋隧道勘察中的应用

通过可控音频电磁法(简称CSAMT),应用于纳溪至川黔界高速公路的叙永关隧道构造,岩性的勘察,并与钻探及地质调绘的资料对比证明,可控音频电磁法(CSAMT)可以在宏观上查明深埋隧道地层岩性,地质构造(断层、岩溶) 及其赋水性,为钻孔布置及隧道的设计、施工,提供地球物理依据.在深埋隧道勘查中,能起到理想的效果.     

CSAMT结合高密度电阻率法在铁路深埋隧道勘探中的应用

在铁路深埋隧道工程地质勘察中,采用CSAMT法结合高密度电阻率法勘探组合。高密度电阻率法弥补了CSAMT法对浅部分层上的不足,同样CSAMT法又弥补了高密度电阻率法在勘探深度上的不足。当在接地良好、电磁干扰较小的地质环境条件下,两种方法都可以划分层面,用两种方法相互验证,得到的结果更接近实际情况。通过实例证明此种组合是一种行之有效的勘探方法。     

隐伏岩溶区地下空间探测技术方法研究——以武汉市为例

岩溶地面塌陷是城市隐伏岩溶区地下空间开发过程中常见的地质环境问题,具有隐蔽性和突发性,开展隐伏岩溶区地下空间结构探测技术方法研究可以有效指导地下空间开发利用。以武汉市为例,分析武汉市岩溶地面塌陷的成因机理,提出岩溶发育程度、覆盖层厚度和结构、地下水是岩溶地面塌陷的原生地质条件,也是隐伏岩溶区地下空间探测的特征因子。通过对比分析地质雷达、高密度电阻率法、浅层地震、微动、混合源面波、瞬变电磁法、孔间层析成像和地面核磁共振法等技术方法在武汉市隐伏岩溶区地下空间探测的适用性。结果表明:地质雷达适用于浅部土层扰动探测,小极距的高密度电阻率法和混合源面波适宜于覆盖层的厚度和结构探测,浅层地震、微动和孔间层析成像适宜岩溶发育特征探测,地面核磁共振法可通过岩溶地下水的富水性辅助岩溶发育程度探测。     

层状介质下张量CSAMT最小收发距研究

可控源音频大地电磁法按照观测方式可分为标量CSAMT与张量CSAMT。由于施工方式与电阻率计算方法的差别,标量CSAMT中划分远区的最小收发距已不能精确地适用于张量CSAMT。因此,根据张量视电阻率与大地电磁视电阻率相对误差,分别计算了均匀大地模型、两层模型下的相对误差,并精确给出不同误差限下的最小收发距。结果表明对于两层模型来说,当首层厚度小于3倍趋肤深度时,不能直接应用均匀半空间的结果,对于G型模型引起误差较大。对于多层结果可由二层模型使用等效电阻率近似估计。研究结果对张量CSAMT野外施工有一定的意义。     

高密度电阻率法在岩溶探测中的应用

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、土洞等不良地质现象,对于建筑物的结构安全影响很大.介绍了高密度电阻率法的基本原理及特点,应用该方法对景德镇市某场地进行了岩溶探测.通过对视电阻率二维成像图异常形态、高低阻等的特征分析,推断了该场地的岩溶分布范围、大小和埋深.经钻探验证,推断结果与钻探资料吻合,为建筑物的基础设计及施工提供了重要的参考价值和指导意义.     

用正演方法模拟张量CSAMT法的场源效应

研究可控源音频大地电磁(CSAMT)法的场源效应对电阻率异常的影响,有助于提高识别CSAMT电阻率异常特征的能力,帮助我们去伪存真、准确地进行资料的地质推断。利用张量CSAMT二维正演方法,对三种地电模型的场源效应进行了研究,并给出了场源效应的电阻率异常等值线断面图。在实际CSAMT法工作中,由于场源位置不同造成观测结果中有可能存在场源效应的影响,在对CSAMT资料作地质解释时,应考虑场源效应的影响。     

基于高分辨直流电法的隧道超前地质预报异常探测研究

采用高分辨直流电法,对隧道不同空间位置的不良地质体探测异常特征进行了数值试验,并结合物理模型试验进行了分析研究。介绍了高分辨直流电法隧道超前探测机制和有限元求解原理;通过建立有限单元模型,对含隧道空腔全空间点源场的电位分布进行了数值试验,分析了不同地电条件下隧道不良地质体的视电阻率曲线形态特征;结合物理模型试验结果,对隧道不同空间位置的不良地质体探测进行了模拟试验。结果表明:在隧道空间内采用高分辨直流电法对围岩进行不良地质体的探测具有空间选择性,仅从GU或视电阻率曲线难以判断隧道掌子面前方的不良地质体,但对位于隧道底板或侧帮的不良地质体探测效果较好。研究成果对利用高分辨直流电法应用于隧道不良地质异常体的超前地质预报选择以及适用性具有一定的参考意义。     

CSAMT法在昆玉线宝峰深埋隧道勘察中的应用

宝峰深埋隧道洞深附近地质情况复杂,需对岩体完整性进行评价。依据可控源音频大地电磁法(CSAMT)的带地形二维非线性共轭梯度(NLCG)反演结果,把电阻率异常分为Ⅴ类、Ⅳ类、Ⅲ类及Ⅱ类,分别对应极破碎岩体(Ⅴ级围岩)、破碎岩体(Ⅳ级围岩)、较破碎岩体(Ⅲ级围岩)和完整岩体(Ⅱ级围岩)。结合围岩分级结果,查明了宝峰深埋隧道洞深附近岩性、断层破碎带及岩溶位置,对岩体完整性进行了评估。经钻孔及地质资料验证,CSAMT勘探达到了预期效果。      

物探技术在南方石漠化地区综合地质调查中的应用分析——以广西桂林龙虎乡为例

为了验证物探技术在南方石漠化地区综合地质调查与评价中的应用效果,在广西桂林市恭城县一带开展了地质雷达、高密度电阻率法、测井等物探技术野外探测研究。结果表明:地质雷达探测对于覆盖层划分及基岩面岩溶裂隙发育带的划分有较好的勘探效果,高密度电阻率法对于中深部溶洞溶槽及破碎带有较好的勘探效果。测井作为地面物探的延伸,获取工作区更客观的岩石及地下水物理参数,有效配合地质钻探划分岩层岩性、岩溶发育段,估算岩石的完整系数及孔隙度等。目前施工的探采结合井大多是在地面水文地质调查的基础上结合物探工作成果布置孔位及设计孔深,已有多个水文孔揭露到溶洞或破碎带。研究证明,应用综合物探技术方法,配合水文地质、生态地质调查、钻探施工等,能够有效揭示石漠化重点区地下地质结构、构造及岩溶地质特征等,为水文地质钻探点的精准选取提供依据,从而为解决"南方石漠化重点区综合地质调查与评价"面临的地质问题提供技术支撑。     

岩溶地区隧道施工综合预报技术案例分析

由于岩溶地区隧道地质条件的复杂性,在隧道施工过程中实施准确及时的隧道综合地质超前预报是非常有必要的,并且对隧道内不同段落进行风险评价和风险分级,以实现和提高对岩溶隧道不良地质灾害的综合预报。此次研究以伊家岩隧道为工程背景,通过严格实施该综合超前地质预报方案,成功预报了隧道掌子面前方的岩溶,结合预报结果和实际揭露的对比分析,其综合预报准确率可到90%以上,证实了该综合预报方法具有较高的系统性和工作效率,有效地指导了隧道的安全施工,为同类工程提供了技术资料和经验。     

CSAMT法供电场源的选取与探讨——以广西武宣县盘龙铅锌矿区为例

在可控源音频大地电磁法(CSAMT)工作中,采集到的数据往往会受到场源效应的影响,因此对于供电场源的选取是CSAMT野外工作的重点和难点之一。简要阐述了造成场源效应的原因及相关理论,通过在广西武宣县盘龙铅锌矿区实践生产中开展的对比试验,分析探讨了不同供电场源对电磁场、视电阻率及阻抗相位的影响特征,并进行了数据处理及相关的改正计算。为该研究区以及其他地质条件复杂、人文干扰严重的地区,开展CSAMT工作时对于供电场源的选取提供了参考。     

基于直流电阻率法探测隧道上覆地层赋水性

浅层地下水可导致黄土覆盖区隧道淋水、变形,带来严重的安全隐患,为查明黄土覆盖区隧道上覆地层赋水性特征和导水通道,为后期水害治理和隧道维护提供重要依据。在研究区复杂探测环境下布置了4条直流电法勘探线,经过数据处理,将视电阻率拟断面图直接用于地质解释,发现电性剖面高电阻率区域与隧道位置吻合较反演断面图好;结合地质资料,查明了黄土地层富水区域,并指出了可疑导水通道。研究表明,视电阻率拟断面图可准确的进行地质解释,常规电阻率法勘探在探查黄土区隧道地层赋水性方面可以发挥重要的作用。     

贵州某隧道岩溶水文地质条件及涌水量研究

拟建隧道位于贵州岩溶地区,地质条件复杂,且隧道将横穿过一条地下河下方,隧道遭遇岩溶涌突水的危险性较大。通过分析该隧道岩溶水文地质环境,论述了隧址区岩溶发育分布规律、岩溶水补径排条件,并采用地下水径流模数法和大气降水入渗法2种方法对比计算对隧道涌水量做出初步预测评价,为施工提供依据。     

地球物理联合探测在识别岩溶地面塌陷精细结构中的应用—以武汉市为例

岩溶地面塌陷是隐伏岩溶区典型的地质灾害类型之一,查明其精细地质结构对城市地下空间开发利用和地质灾害防治都具有重要意义。本文以武汉市为例,梳理了以覆盖层厚度与结构、岩溶发育程度和地下水为核心的岩溶塌陷探测地质要素特征,开展了三维高密度电阻率法、多源面波勘探和地面核磁共振方法等地球物理联合探测方法研究,结果表明：三维高密度电阻率法可用于圈定塌陷体边界;多源面波勘探对岩土体界面识别效果明显;地面核磁共振方法可量化地下含水量,划定含水层顶底板埋深,对岩溶发育程度和含水层孔隙度有一定指示作用;三种方法联合探测对提升岩溶塌陷体结构精细度具有重要意义。本文研究成果可为隐伏岩溶区地质结构精细探测方法选择提供参考。