超高密度FlashRES64技术说明及工程实例.ppt

1,引领电法勘探新革命,FlashRES64 多通道、超高密度 直流电法勘探反演系统,西安澳立华勘探技术开发有限公司,2,一、公司简介,1、澳大利亚的ZZ Resistivity Imaging 研发中心简介 澳大利亚的ZZ Resistivity Imaging 研发中心是由澳大利亚阿德雷德大学地球物理系主任地球物理学教授Stewart Greenha1gh及折京平博士所带领的精英研究团队组成。此研发中心主要从事电法地球物理勘探方法和仪器的研究。在反演方法上的研究处于世界领先水平，积近十年的研究成果设计出世界领先的FlashRES64-61通道、超高密度直流电法勘探反演系统。,2、西安澳立华勘探技术开发有限公司简介 西安澳立华勘探技术开发有限公司是由留澳博士折京平先生投资的中外合资企业。是一家以物探仪器及地球物理反演软件的开发为主的高科技企业。另外，公司还提供工程咨询与勘探技术服务。 我公司现有一支较强的研发队伍，有国外从事地球物理研发多年的博士、教授，又有国内的教授、研究生、本科生，现已投入100多万元的研发基金。FlashRES64-61通道、超高密度直流电法勘探反演系统，在反演算法上处于世界领先水平，解决了我们国家工程物探上的一些技术难题。如岩溶地带大桥桥基下岩溶的探测问题等。,3,二、系统介绍,FlashRES64采用多通道、多电极、全波形的数据采集方式，61道数据同时采集，其数据采集的效率是同类仪器的40倍以上。打破常规采集方式，可用任何排列组合，从而比同类仪器多采集40倍以上的数据，这将大大提高了反演数据处理的可靠性和精度。 全方位井井、井地电法勘探弥补了地表电法勘探对深部地质异常体勘察精度低的不足，使电极更加接近目标体，得到更有效的信息（借助于我们的反演软件）。这在工程物探中是非常需要的。 我们自主研发的在国际上已经开始流行的2.5维反演软件将野外采集的数据直接反演为真电阻率图。,1、FlashRES64 直流电法勘探系统简介,4,2、 FlashRES64 直流电法勘探系统技术创新特点,1）、具有世界先进水平的2.5维电法反演软件（而不是简单的二维），这使得数据输出结果直接是真电阻率分布图，从而和视电阻率图永远的 Byebye了。这样的电法数据结果使得资料解释变得准确、容易和直观。 2）、打破常规的电法数据采集模式。如双极、wenner模式等等，而用我们全自动、全组合的数据采集方式，使得同样电极数的情况下，采集的数据将超过常规方法40倍以上，这种数据采集方式使非电法专业的人员都可马上学会使用，而无须顾及各种不同的数据采集方式和他们的优缺点。 3）、电法数据解释人员都知道，用不同的数据采集方式所得到的视电阻率图或经过反演得到的真电阻率图都不同，这是由于这些数据采集方式中数据采集的不全面性所致，从而使数据解释的可靠性成为了问题。我们的系统由于从各种不同的位置采集了大量的数据，所以产生的反演结果是可靠的。 4）、不仅能做地表电法勘探，还可用于井井透视、井地斜视的勘探，这完全不同于常规的MISE-A-LA-MESSE方法，在这种MISE-A-LA-MESSE方法中，仅将一个电流电极放入井中，而在地表测量电位。而我们的井井和井地方法是将数个电极放入井中，并把它们既用于电流极也用于电位极，这样可以更全面的测量数据，更重要的是我们将测量的数据进行反演而得到一个真电阻率分布剖面图。由于在井中的电极距异常体较近，所以较容易勘测到这些异常体，这种利用井孔勘测百米以内的地质异常体非常有用。 5）、我们的系统不仅是多电极，而且是多通道。它能够同时采集61组V/I数据，所以采集数据速度非常快。,5,3、 FlashRES64多通道、超高密度直流电法勘探系统的主要用途：,1. 利用井间和井地方法,可以为隧道工程和桥梁提供更详细的地质构造信息。 2. 铁路和公路的路基勘查,寻找路基下的空洞和不稳定区。 3. 探测灰岩中的溶洞和岩溶发育状况。 4. 寻找地下埋藏有害物,地下空洞,采空区和墓穴。 5. 寻找地下水资源,大坝漏水区。 6. 矿山帷幕注浆效果检测。 7. 在金属矿山可以利用井间和井地方法借助钻孔查找矿的走向和分层，同时可以 在矿山巷道内勘测巷道四周及巷道之间的金属矿藏的分布状况。,6,三、系统组成,1、便携式计算机 2、仪器主机箱 3、电缆 4、电极 5、数据采集控制软件 6、数据处理和反演成象系统 7、系统说明书,7,四、井间和井地电法的区别,我们的仪器不仅可以做地表电法勘探，也可以做井间、井地结合勘探，其应用范围比普通电法大大增强。我们的井间电法是将全部电极放入井中，即供电电极AB都在井中进行测量。井地结合电法是将一部分供电电极放在井中，另一部分放在地表进行测量。 井间和井地电法不同于其它普通电法，普通电法一般只能在地表进行勘测，测量的深度有限。电阻率测深法虽然可以勘测地下较深处的电阻率变化和异常，但由于供电电极AB之间的位置不断增大，其产生的电流电场在理论上是不变的，实际在地下物质的干扰下会出现衰减或变化情况，这样其算反映的地下物质的电阻率差异和变化就不是很准确，解释也有不少困难。我们的井间和井地电法是部分或全部在井中进行勘测，这样对地下较深处不同电性体之间的电阻率差异和异常，其反映能力就会更好。,8,1、井间电法,我们的仪器和方法能够做井井间的电法勘探，这在国内电法勘探的发展和市场上是比较少见的。对两井之间的电阻率异常和分布，有比较好的勘测效果。 1）、井间电法不同与充电法。充电法是将一个供电电极A放入钻井、槽探等工程中的岩石露头（即充电体）上，而另一个供电电极B则放在远离充电体的地方，再通电进行测量。我们的井间电法是将全部电极放入井中，即供电电极AB都在井中进行测量。这样就能够更好的反映地下较深处不同电性体之间的电阻率差异和异常。 2）、我们在实际勘测中还会采取井井透视和井井混合两种数据采集方式（如图），来做井间电法勘测。这样通过对比和分析就能更好的反映，地下较深处不同电性异常体和区域的电阻率分布情况，为资料解释提供更多、更准确的信息。,9,2、井地电法,1）、井地电法是将一部分供电电极放在井中，另一部分放在地表进行联合勘探。这样不仅能够做到普通电法可以做的近地表勘测，还可利用井间电极，勘测更深处地下异常体的电阻率分布情况，结合我们的超高密度方法，就会得到比普通电法更多、更准确的数据和信息。 2）、井地勘探比地表勘探具有更高的精度，和对地下较深处地质构造异常体的反映能力。用下面的模型来说明这个问题(如图所示),10,地电模型分为上下两层，其中上层电阻率为500M；下层电阻率为2000M。其中下层有3个异常区域，都为55M大小。一个高阻异常区电阻率为10000M，2个低阻异常区电阻率为10M。 模拟的地下地质构造情况较为复杂， 上层为浮土覆盖电阻率较低，下层为基岩电阻率较高，基岩中有一些岩溶空洞。空洞中充水的电阻率较低，充满空气的电阻率较高。采用同一地电模型，经FlashERS方法反演后所得到的真电阻率图也有一些不同。 图中1所表示的是全部用地表电极勘测后，用FlashERS方法反演后所得到的真电阻率图；图中2所表示的是有2个井内电极，其余为地表电极勘测后，用FlashERS方法反演后所得到的真电阻率图；图中3所表示的是有3个井内电极，其余为地表电极勘测后，用FlashERS方法反演后所得到的真电阻率图。 从图中可以很明显的看出，采用井地结合的勘测方法比单纯采用地表勘测，对地下较深部位异常体的识别能力有很大的改善，也为勘探后资料的处理带来了很大的方便。,11,五、工程实例,1 、地表勘探 2 、井地勘探 3 、井井勘探 4 、井井地勘探,12,1 、地表勘探,我公司曾在贵阳铝矿采用地表勘探的方法，以查找地下水资源分布情况。施工示意图如图1.1 图1.1 施工示意图,13,图1.2 超高密度电阻率剖面图,根据现有地质资料，结合电阻率剖面图，解释如下： 从图1.2中可看出，200-300m和950-1150m处显示为低阻，结合当地地质资料推断可能为碎石含水造成的；在大约800-850m、深度-40120m处有一低阻区域，推断可能为岩溶或者岩石破碎带含水造成的。,14,2 、井地勘探,我公司曾在武汉市地面塌陷灾害调查与监测预警项目中采用井地勘探方法，以期了解勘测区段内地下岩溶发育情况，并以此为参考为查明该区域岩溶地面塌陷灾害分布范围、形成机理、发育规律及其影响因素，提供可靠的物探信息。,图2.1施工示意图1,图2.1施工示意图2,在图2.2中有几个明显的异常显示区域：,图2.2 ck1井地剖面真电阻率图 图2.3 ck1井地剖面地质推断图,16,根据图2.2中电阻率分布情况并结合钻孔地质资料，可以将ck1井地剖面的地质情况简单划分为以下几层（如图4ck1井地剖面地质推断图）： 地下-4m以上为杂填土层，电阻率值较低，在200以下；-4至-8m为粉土层，电阻率较高，基本在200-600之间；-8至-25m为粉细砂层，电阻率值较高，基本在400-1000之间；-25m以下为泥灰岩层，电阻率值相对最高，在1000以上。根据钻孔资料在-32至-45m之间还有一层中风化灰岩，在图中电阻率值区别并不大。,异常A为一大片沿钻孔的条带状低阻区域，造成低阻显示的原因与岩性、风化程度和铁套管的影响有关。该异常所对应的位置岩性有泥灰岩灰岩泥灰岩的变化，灰岩岩层风化程度较高，局部含水可能会较丰富引起电阻率值较低；另一个原因就是铁套管对通电过程中的电流和电场产生影响，造成反演后的结果电阻率值异常。 异常B、C、D均为较小的低阻异常显示，造成低阻显示的原因与泥灰岩中局部溶蚀或裂隙较发育有关。Ck1钻孔中泥灰岩中局部解理裂隙和溶蚀现象较发育，岩石局部含水量较多，造成低阻显示。,17,3 、井井勘探,我公司曾在河北帷幕注浆工程中采用井井勘探方法，观测并分析该区域内地下水的分布情况以及注浆的分布情况，从而达到检测帷幕注浆成果的目的。,图3.1 施工示意图,18,图3.2 超高密度电阻率剖面图,从图3.2我们也可以明显看出，采用井井透视和井井交叉混合两种数据采集方式，经反演计算得出的真电阻率图象基本相同。钻孔W6套管深度为104米，孔深332米，检测深度为218米，钻孔W604套管深度为105米，孔深392米，检测深度为287米。 W6井130220m、270370m和W604井130220m、320340m段见4个明显的高阻异常，由于两孔之间的距离只有48m ，所以异常区域之间的连贯性较好。 结合已有的钻孔柱状图可以看出，在这些区域岩性主要以石灰岩、灰岩、泥质灰岩石灰岩互层为主，微风化，岩溶裂隙较发育，连通性好，透水性强，局部有水蚀现象呈蜂窝状。 以上这些区域未注浆前由于裂隙较发育，充水较多，可能电阻率相对较低。注浆完成后混凝土充填孔隙，岩层含水率降低，电阻率相对升高。从图中可以看出注浆工程在钻孔周围一定范围内裂隙较发育的岩层中是比较成功的，达到了注浆的目的。,19,4、 井井地勘探,我公司曾在云南地基勘测工作中采用井-井-地勘探方法，以期了解勘测区段内地下地质情况，主要是查明地下有无溶洞及发育情况，并以此为参考为后续的建设工作提供可靠的物探信息。,图4.1 施工示意图,20,图4.2超高密度电阻率剖面图,一号孔：（白色点位为电极）从0到-11米电阻率值都较高，随着深度的加深，从-11米向下5米可以看出,风化程度变弱而电阻率逐渐升高，结合钻孔资料可知一号孔底部5米应为石灰岩。左侧低阻应为粘土夹碎石层造成。 八号孔：0-3米为粘土与碎石，故显示相对低阻，向下到-16米电阻率均相对较高，无异常，为石灰岩，且底部岩石较完整。在孔底-16米处显示高阻，有可能是空溶洞，由于电极离得较远，建议施工方向下再施工3-5米进行详查。 十五号孔：从-8米向下电阻率都相对较高，应为石灰岩，无异常。-8米以上电阻率