电法探测高密度电法二ppt课件.ppt

案例二 高密度电阻率法在岩溶勘察中的应用 1前言云南是溶岩分布较广的省份 各种类型的岩溶地貌及岩溶现象广泛分布于山间 河谷 盆地之中 近年来 随着云南公路建设的快速发展 岩溶作为一种典型的不良地质现象 其在施工建设中的危害越来越明显地显现出来 因此 在公路工程勘察阶段 对岩溶勘察的要求也越来越高 但是 由于岩溶发育的不确定性及隐蔽性 岩溶勘察的难度非常大 仅靠钻探手段已经很难达到要求 一方面 钻孔的布设存在一定的盲目性 局部岩溶发育地段可能会被遗漏 另一方面 发现有岩溶分布的地段 也很难探明其规模 形态及分布规律 因此 非常需要一种快速 高效 经济的勘察手段 对岩溶勘察中的钻探工作进行前期指导和后期补充 2岩溶地质及地球物理特征2 1地质特征溶岩在云南主要分布于滇东 滇东南及滇东北地区 其它地区分布相对少些 其岩性基本上都是碳酸盐岩 常见的有灰岩 白云岩 白云质灰岩 泥灰岩等 其上覆地层多为红粘土 很多情况下 基岩可能直接出露或断续出露 同时 岩溶的发育通常与地质构造或地层变化有着紧密的联系 受构造带和地层接触带的影响 岩溶发育区的岩石节理裂隙一般比较密集 地层较破碎 2 2地球物理特征2 2 1电性特征灰岩 白云岩电阻率通常比较高 一般在2000 8000 m之间 最高可达20000 m 泥灰岩电阻率相对较低 但一般也大于600 m 随着岩石节理裂隙发育程度 破碎程度 岩溶发育程度的增强 填充物含量的增加 电阻率呈急剧下降趋势 最低可降至100 m以下 这种差异 为利用电阻率法进行岩溶勘察提供了必要的物性前提 对于无充填的溶洞 一般认为其电阻率比基岩电阻率高 但据经验 虽然空洞本身电阻率较高 但由于溶洞的形成与节理裂隙发育 地下水的活动等因素有关 加上溶洞洞壁通常存在较厚的钙层及钟乳石等低电阻物质 因此 除非是大型 特大型溶洞 大多数空洞由于低阻屏蔽的影响 一般仍然为低阻反应 因此 溶洞的上述电性特征 为电阻率法的应用提供了有利的物性前提 2 2 2异常特征根据上述的电性特征分析 不难看出 岩溶最基本的异常类别有低阻异常和高阻异常两大类 其中 主要的是低阻异常 根据岩溶形成过程中地下水的走向 岩溶分为垂直岩溶和水平岩溶两大类 不同的岩溶形态 其异常形态也各自不同 而且 异常形态还受其上覆地层厚薄变化的影响 而有所不同 公路工程地质勘察所研究的岩溶 深度较浅 一般也不超过30米 在此深度范围内 所遇到的岩溶现象大多数为垂直型岩溶 只有少部分是水平岩溶 而作为不良地质勘察 岩溶勘察主要的勘察对象是岩溶漏斗 落水洞 岩溶竖井和溶洞 岩溶漏斗的异常特征 倒三角低阻异常落水洞和岩溶竖井 一般为直立或倾斜型带状低阻异常而溶洞则为封闭的或是深部的低阻异常或高阻异常 同时应该看到 任何岩溶现象都不会孤立存在 而通常是相互关联的 比如落水洞局部的水平溶蚀就会形成溶洞 因此 对于工作中发现的异常 不能机械地进行 一对一 的解释 4资料成果解释4 1定性解释在电阻率成像剖面图绘制完成后 即可在剖面上圈出异常区和正常区 如上所述 我们研究岩溶 主要是研究低阻异常 所以一但发现低阻异常出现时 就应该对其加以分析 鉴别和解释 以便将非岩溶所致的低阻异常加以排除 在此过程中 必须进行认真的地质调查和研究 在有钻孔资料的情况下 应该仔细对照钻孔资料 如果发现非常明显的高阻异常 则建议钻孔揭露验证 以便确定是大型空洞还是完整基岩 对已确定的岩溶异常 根据其形态 结合地质调查和分析 对其类别 形态和发育规律作出定性描述 4 2异常验证对发现的异常 建议布设钻孔进行揭露和验证 以便为整个测区的异常解释提供可借鉴的地质依据 对于已有钻孔控制的测区 勘探线应尽可能穿过钻孔位置 以便于异常的对照和解释 应用实例一嵩明 待补高速公路 2000年8月 9月点距 5米 最大隔离系数为10 108个排列 从高密度电阻率成像剖面图上看出 K34 930 960存在明显的直立带状低阻异常 据此推断落水洞存在 并提供了其分布位置 为工程施工提供了依据 K34 890 K35 035 实地K95 530 565一段为凹陷地形 上覆亚粘土 在勘察前 该路段已作过钻探工作 未发现落水洞 但并不能因此确定落水洞不存在 作过高密度电法工作之后 上述地形凹陷地段仅发现倒三角低阻异常 因此推测其下部落水洞不发育 为岩溶漏斗 与此同时 在K95 480 500发现直立低阻异常存在 结合实地情况 推测垂直节理裂隙发育 并可能伴生小规模落水洞 K95 450 K95 585 实地K101 050 100一段灰岩直接出露地表 但电阻率成像剖面上 K101 050 090下部却发现明显的低阻异常存在 据此推测 其下部水平岩溶发育强烈 结合实地调查 同时推测上部应该存在地下水向下流动的通道 因此推断上部垂直岩溶发育 施工开挖结果证实 在此路段 存在多处岩溶竖井 最深的超过10米 K101 010 K101 130 应用实例二昆明 石林高速公路 K67 430 K67 555 实地在K67 460 K67 520两处有轻微塌陷现象 但无法确定其性质及规模 在电阻率成像剖面上 分别于K67 455 488 K67 520 532发现两处低阻异常 总体上两者均呈直立状 且发育较深 推测为垂直岩溶 落水洞 竖井 发育地段 同时局部及深部伴随水平岩溶发育 K74 740 835 勘察目的 查明洼地覆盖层以下岩溶发育状况 测量结果 在洼地中央未发现任何异常 而在洼地边缘却发现多处异常 本剖面K74 800 830的异常即是其中之一 该异常为缓倾斜产出 推测为垂直岩溶与水平岩溶混合发育地段 钻探结果 在上K74 805左10米 上K74 815左6 5米发现洞径分别为1 9米和2 5米的溶洞 埋深分别为11 5米和9 5米 与异常位置基本吻合 洼地 应用实例三砚山 平远街高速公路 观测结果 发现K23 440 470一段存在明显的倾斜状产出的低阻异常 该异常在左5米的纵剖面上反应尤其明显 通过调查发现 该路段四周落水洞较多 K23 440左10米处就有一个出露 该落水洞与剖面上所见异常产状基本一致 因此推断 异常即为该落水洞的反应 K23 410 K23 490 应用实例四曲靖 胜境关高速公路 K40 600 K40 740 左10米 在剖面K40 600 740发现明显的低阻异常大量分布 结合地表多处有落水洞揭露的情况 推测该路段为岩溶强烈发育地段 上部以垂直岩溶 落水洞 为主 下部主要为水平岩溶 各落水洞 溶洞之间连通性较好 钻探验证结果 与上述推测基本一致 高阻异常区 勘察工作中 K40 450 550路段发现明显的高阻异常反应 最高电阻率高达25000 m 初步推断该路段或者基岩非常完整 或者存在较大规模的空洞 由于测区地处构造带附近 经过分析 认为基岩非常完整的可能性不大 但也不能完全排除 因此建议以钻孔揭露进行验证 大量钻探的结果 证实该路段为完整基岩路段 未发现任何岩溶迹象 经验 对于高阻异常区 只要进行少量的钻探验证工作 即可查明岩溶分布情况 即或者有大型或特大型溶洞 或者岩溶不发育 1 高密度电阻率法是一种快速 高效 经济的岩溶勘察手段 2 高密度电阻率法的成果资料定性解释简单 直观 明了 在结合地质调查 钻探资料及其它物探手段的基础上 可作出半定量 定量解释 3 研究岩溶异常应以低阻异常为主 4 高密度电阻率法资料所作的解释以宏观解释为主 不能和具体某种岩溶现象完全等同 5 对所发现的异常 应当进行适量的钻孔验证 6 高密度电阻率法可广泛应用于初勘阶段的岩溶勘察 在详勘阶段 该手段则可对钻孔资料起到一种有益的补充和完善作用 案例三 益阳市永申垸堤防隐患探测 1 绪言DUK 1型高密度电法测量系统三极测深方案选定电极距为1 5米 测量层数为16层 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 I U 无穷远 sa剖面图 sb剖面图 sab剖面图 1号剖面图 2号剖面图 sa剖面图 sb剖面图 sab剖面图 1 根据视电阻率值在垂向上的变化趋势 在宏观上由地表至深部 大致可划分为两个电性层 上部浅层中除局部地段因人工设置的预埋物造成电性变化较大之外 通常的视电阻率值多在55 85 m之间 呈层状分布特点 深部的视电阻率值多在100 m以上 呈相对高阻的特点 电阻率值在横向上连续性好 其变化相对浅部变化较小 具有层状地层的电性特征 2 在浅部的电性层中 局部视电阻率异常大体上分成三类 一类是明显的高阻体 这类异常占极少数 且埋深很浅 第二类是明显的相对低阻体 这类异常大多具有规模较大 且相对埋深较大 第三类是弱的低阻体 且埋深多数较大 上述三种电阻率异常应与局部的地质体 或人工预埋物 的导电性差异及规模大小密切相关 sa断面图 sb断面图 1号剖面反演结果图 1 在0 95米之间 堤基粉砂质粘土层与砂砾层的界面深度平均为12米 其界面由小号点向大号点方向缓倾 深度略有增大 在100 161米之间 平均深度为13 6米 最大深度在154 156米之间 深度达18米左右 由162 189米之间深度又变小 深度在10 11米左右 2 在22 5米 61米分别有一高阻体 这两个高阻体中 前者有可能为一段空心水泥管 其长度较长 埋深在1 5米以内 因而造成电阻率值在