地下管線探測(cè)技術(shù)課件

1、 高密度電阻率法 是一種重要的工程物探方法以地下巖土介質(zhì)的電性差異為基礎(chǔ)主要是觀測(cè)研究人工建立的地下穩(wěn)定電流場(chǎng)的分布規(guī)律主要用于水文、工程和環(huán)境地質(zhì)調(diào)查High Density Resistivity Method1環(huán)境與工程地球物理講義 高密度電阻率法 是一種重要的工程物探方法High Dens電極布設(shè)一次性完成，減少因電極布置而產(chǎn)生的故障和干擾；可進(jìn)行有效的多種電極排列方式采集，或獲得豐富的地電斷面；野外數(shù)據(jù)采集自動(dòng)化，避免手工操作出現(xiàn)的錯(cuò)誤；高密度電阻率法的特點(diǎn)（相對(duì)常規(guī)的電阻率法）：2電極布設(shè)一次性完成，減少因電極布置而產(chǎn)生的故障和干擾；高密度高密度電阻率勘探系統(tǒng)： 采集及處理（電極系

2、、程控式電極轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、電測(cè)儀） 將全部電極按一定的間距布置在測(cè)點(diǎn)上（1-10m），利用電極轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，將每四個(gè)相鄰電極進(jìn)行一次組合，實(shí)現(xiàn)多種電極排列的測(cè)量參數(shù)?？焖俨杉?，提高工作效率、智能化，3高密度電阻率勘探系統(tǒng)： 采集及處理（電極系、程控式電極轉(zhuǎn)換開(kāi)一、需要了解的一些基本知識(shí)： 電阻率或?qū)щ娐视绊懸蛩兀?成份 含水量（潛水面） 礦化度（咸、淡水層位） 溫度（地?zé)幔┙橘|(zhì)電阻率（m）介質(zhì)電阻率（m）黃土0-200雨水1000粘土1-200河水10-100含水礫石層50-500海水0.1-1隔水粘土層5-30潛水1004一、需要了解的一些基本知識(shí)：介質(zhì)電阻率（m）介質(zhì)電阻率（二、如何測(cè)定大地的電阻

3、率？ 在地下半空間中建立人工的電流場(chǎng)，研究由于地質(zhì)對(duì)象的存在而產(chǎn)生的電場(chǎng)的變化（探測(cè)對(duì)象與周?chē)橘|(zhì)之間的電阻率差異是前提條件）。 將直流電通過(guò)電極向地下供電以形成人工直流電場(chǎng)，由于直流電場(chǎng)中電荷的分布不隨時(shí)間改變，這是一種穩(wěn)定的電流場(chǎng)（用拉普拉斯方程描述，求解）5二、如何測(cè)定大地的電阻率？ 在地下半空間中建立人工的電流場(chǎng)，2.1 兩個(gè)點(diǎn)源的電場(chǎng)特征：A(I)B(-I)M電位差表達(dá)式地下均勻介質(zhì)的電阻率62.1 兩個(gè)點(diǎn)源的電場(chǎng)特征：A(I)B(-I)M電位差表2.2 可按如下方法測(cè)定地下介質(zhì)的電阻率： （原則上可按任意電極排列進(jìn)行）在AB兩點(diǎn)供電、任意M/N點(diǎn)測(cè)量其間的電位差，來(lái)反算地下介質(zhì)的電

4、阻率AMNBK為電極排列系數(shù)（聯(lián)合剖面、對(duì)稱四極排列、溫納四極排列）72.2 可按如下方法測(cè)定地下介質(zhì)的電阻率：AMNBK為電極均勻大地電阻率的概念，實(shí)際上相當(dāng)于將本來(lái)不均勻的的地電斷面用某一等效的均勻斷面來(lái)代替，按上式計(jì)算的電阻率不應(yīng)當(dāng)是地下介質(zhì)的真實(shí)值，而是在電場(chǎng)分布范圍內(nèi)、各種地下介質(zhì)電阻率綜合影響的結(jié)果，視電阻率。8均勻大地電阻率的概念，82.3 另一個(gè)需要關(guān)心的問(wèn)題： 勘探深度？根據(jù)地表電流密度的變化來(lái)判斷地下電性不均勻體的存在與分布，對(duì)于一定埋深的地質(zhì)體究竟需要多大的電極距才能探測(cè)到它的存在呢？AMNBhOO92.3 另一個(gè)需要關(guān)心的問(wèn)題： 勘探深度？根據(jù)地表電流密1.0H/r電流

5、密度主要分布在靠近地表附近急劇減小增大供電極距1101.0H/r電流密度主要分布在靠近地表附近1102.4 三電位電極系溫納四極（等間距的對(duì)稱四極）偶極微分01234567890123456789IIUU0123456789IU一次組合，獲得三種電極排列的測(cè)量參數(shù)112.4 三電位電極系溫納四極（等間距的對(duì)稱四極）0123三種排列測(cè)得的視電阻率關(guān)系如下：可形成各種視參數(shù)的的等值線斷面圖 單獨(dú)的() 比值參數(shù) 相鄰兩點(diǎn)的視電阻率值的比值12（能夠更為直觀地反映地電斷面的特征）三種排列測(cè)得的視電阻率關(guān)系如下：可形成各種視參數(shù)的的等值線斷13131414三、野外工作方法技術(shù)地表面剖面法井中電阻率成像

6、單孔跨孔1.數(shù)據(jù)采集方式：2.電極距的確定：n為隔離系數(shù)，x點(diǎn)距160345678912IUn=1三、野外工作方法技術(shù)地表面剖面法單孔1.數(shù)據(jù)采集方式：2.3. 測(cè)點(diǎn)分布170345678912IUN=1U9012345678IN=2U0123456789IN=3U0123456789I101112N=415nx地面3. 測(cè)點(diǎn)分布170345678912IUN=1U90123每一層的測(cè)點(diǎn)數(shù)計(jì)算式：呈倒梯形18每一層的測(cè)點(diǎn)數(shù)計(jì)算式：呈倒梯形184. 野外工作示意圖0111223243536474859程控開(kāi)關(guān)觀測(cè)系統(tǒng)194. 野外工作示意圖0111223243536474859程理論圖示ABMN

7、E電流I等位面電力線=KU/I視電阻率，單位(m)K裝置系數(shù)U電位差，單位（mV)I電流強(qiáng)度，單位（mI)s5. 測(cè)量系統(tǒng)19理論圖示ABMNE電流I等位面電力線=KU/I視電阻率DUK-1探測(cè)系統(tǒng)測(cè)試記錄儀20DUK-1探測(cè)系統(tǒng)測(cè)試記錄儀20DUK-1探測(cè)系統(tǒng)電極控制儀21DUK-1探測(cè)系統(tǒng)電極控制儀21DUK-1探測(cè)系統(tǒng)工作站22DUK-1探測(cè)系統(tǒng)工作站22DUK-1探測(cè)系統(tǒng)電極布置現(xiàn)場(chǎng) 電纜抽頭拔插卡 電極 23DUK-1探測(cè)系統(tǒng)電極布置現(xiàn)場(chǎng) DUK-1調(diào)試測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)24DUK-1調(diào)試測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)24四、基本的資料處理方法1.統(tǒng)計(jì)處理：視電阻率參數(shù)斷面圖或灰度圖取滑動(dòng)平均；計(jì)算均值、方差；視參

8、數(shù)分級(jí)2.比值換算法：等值線斷面圖或灰度圖 參數(shù)對(duì)局部低阻體 T 參數(shù)對(duì)局部高阻體有較強(qiáng)的分辨能力。3. 濾波處理 視電阻率曲線隨極距的增大由單峰變?yōu)殡p峰，繪布斷面后除了主異常外，一般還會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)的伴隨異常，應(yīng)消除這種成分的影響。 4. 結(jié)合正演資料進(jìn)行分析地下斷面的分布特征。25四、基本的資料處理方法1.統(tǒng)計(jì)處理：視電阻率參數(shù)斷面圖或灰26262727五. 高密度電阻率資料的反演基于電磁測(cè)深曲線的佐迪反演的方法最小二乘優(yōu)化法，通過(guò)不斷調(diào)整初始模型直至使實(shí)際測(cè)深曲線和模型測(cè)深曲線之差達(dá)到最小，最終的模型參數(shù)即作為反演的結(jié)果。高密度電阻率資料的層析成像，方法類同于此28初始模型正演計(jì)算反演分析網(wǎng)格

9、化2.5維有限元法理論與實(shí)測(cè)斷面的比較五. 高密度電阻率資料的反演基于電磁測(cè)深曲線的佐迪反演的方2929六、應(yīng)用范圍廣泛應(yīng)用于堤防隱患探測(cè)（如對(duì)江河大堤的蟻穴，鼠洞和軟弱夾層及裂縫的高分辨率探測(cè)） 用于水文、工程、環(huán)境的地質(zhì)勘探及高分辨率電阻率法工程地質(zhì)勘探；用于煤礦采空區(qū)、人防工程及卡斯特地區(qū)的溶洞等勘探；廠房地基、高速公路、橋梁、鐵路、山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害勘探； 用于金屬與非金屬礦產(chǎn)資源勘探地?zé)峥碧健?0六、應(yīng)用范圍30某河堤土工膜完整性探測(cè) 土工膜 河床 河堤 破裂處 底部深度變化 完整處認(rèn)識(shí)一下高密度電阻率成果圖像31某河堤土工膜完整性探測(cè) 土工膜 河床 河堤 破某地區(qū)巖性界線探測(cè) 混合

10、花崗巖 巖性界線 凝灰?guī)r 32某地區(qū)巖性界線探測(cè) 混合花崗巖 巖性界線某廠房基礎(chǔ)溶洞探測(cè) 溶洞 溶洞 大理巖 33某廠房基礎(chǔ)溶洞探測(cè) 溶洞 某地區(qū)含金石英脈探測(cè)含金石英脈34某地區(qū)含金石英脈探測(cè)含金石英脈34沈陽(yáng)怪坡含水?dāng)嗔烟綔y(cè) 石英砂巖 含水?dāng)嗔?安山巖 設(shè)計(jì)鉆孔35沈陽(yáng)怪坡含水?dāng)嗔烟綔y(cè) 某金屬礦探測(cè) 地形線 古采坑 硅化帶礦體 點(diǎn)距：3M36某金屬礦探測(cè) 地形線 古采坑 硅化帶礦體某金礦脈探測(cè)點(diǎn)距：5M采礦坑道 金礦脈 侵入巖體 37某金礦脈探測(cè)點(diǎn)距：5M采礦坑道 金礦脈 侵入巖體案例一：云南某水庫(kù)高密度電法對(duì)水庫(kù)壩體狀況進(jìn)行高密度電阻率法勘探。水庫(kù)壩型為粘土心墻風(fēng)化料壩，壩高48米（壩底

11、高程1985米，壩頂高程2033米），壩頂長(zhǎng)154米，壩頂寬7米，總庫(kù)容433萬(wàn)立方米。 1. 基本情況案例一：云南某水庫(kù)高密度電法對(duì)水庫(kù)壩體狀況進(jìn)行高密度電阻率法地下管線探測(cè)技術(shù)課件2. 壩址區(qū)水文地質(zhì)條件 1) 地下水類型 壩址區(qū)地下水類型較為單一。根據(jù)各含水層巖性、地下水賦存條件及水力特征等，可分為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水兩大類。 2) 各含水層透水性能右岸山體 殘坡積、紅粘土和砂壤土：微弱透水； 全強(qiáng)風(fēng)化巖體、砂及砂土夾碎塊：微弱、弱透水； 弱至新鮮巖體：中等透水。左岸山體 殘坡積、紅粘土和砂壤土：微弱透水； 全強(qiáng)風(fēng)化巖體、砂及砂土夾碎塊：弱透水； 弱至新鮮巖體：極微透水。河中河床

12、沖積砂碎石：弱透水； 斷層破碎帶及強(qiáng)弱風(fēng)化巖體：微弱透水； 新鮮巖體：極微透水。 2. 壩址區(qū)水文地質(zhì)條件 1) 地下水類型2) 各含水層透水3. 電法勘探電極裝置類型選擇 本次采用溫納四極排列，60路電極，勘探工作使用的電極間距測(cè)線1、測(cè)線2、測(cè)線3為3.5米，測(cè)線4和測(cè)線5為3.0米。 4. 測(cè)線布設(shè) 共計(jì)布設(shè)了5條測(cè)線8條剖面3. 電法勘探電極裝置類型選擇4. 測(cè)線布設(shè)測(cè)線1位于壩體頂部，與防浪墻相距1m。測(cè)線從溢洪道內(nèi)邊緣開(kāi)始，過(guò)輸水隧洞上部，至水庫(kù)管理所門(mén)口路邊結(jié)束，總長(zhǎng)206.5米。 測(cè)線2位于壩體后坡上，與測(cè)線1平行，距壩頂斜距為17米。起點(diǎn)位于測(cè)線1的54.5米處下方，總長(zhǎng)20

13、6.5米 測(cè)線3位于壩體后坡上，與測(cè)線2平行，距測(cè)線2 斜距為20.4米。起點(diǎn)與測(cè)線2的起點(diǎn)對(duì)齊，總長(zhǎng)206.5米 測(cè)線1位于壩體頂部，與防浪墻相距1m。測(cè)線從溢洪道內(nèi)邊緣開(kāi)始測(cè)線4（剖面7）位于壩體后坡上，與測(cè)線3平行，距測(cè)線3斜距為15.5米。起點(diǎn)位于測(cè)線3的6米處下方，總長(zhǎng)177米。 測(cè)線5（剖面8）位于壩體后坡上，與測(cè)線4平行，距測(cè)線4斜距為29.4米。起點(diǎn)位于測(cè)線4起點(diǎn)前21.5米處下方，總長(zhǎng)177米 測(cè)線4（剖面7）位于壩體后坡上，與測(cè)線3平行，距測(cè)線3斜距為輸水隧洞地表浸水區(qū)域測(cè)線1剖面圖 點(diǎn)位151155米，深度3234.1米處有一240ohm-m的明顯低阻異常體（藍(lán)色），電阻

14、率值圈閉且變化大，推斷為水庫(kù)的輸水隧洞，因其充水較多而成為良導(dǎo)體。壩頂?shù)牡妥璺植迹ㄋ{(lán)色），是下雨形成的潛水區(qū)。 輸水隧洞地表浸水區(qū)域測(cè)線1剖面圖 點(diǎn)位151155米地表浸水區(qū)浸潤(rùn)區(qū)浸潤(rùn)區(qū)浸潤(rùn)區(qū)點(diǎn)位132136米，深度45.5米處有一150ohm-m左右的低阻異常體（藍(lán)色），是浸潤(rùn)區(qū)。點(diǎn)位7885米，深度52.5米處有一150ohm-m左右低阻異常（藍(lán)色），是浸潤(rùn)區(qū)。點(diǎn)位160164.5米，深度21.128.1米處有一低阻異常（藍(lán)色），是浸潤(rùn)區(qū)。點(diǎn)位110米處有一低阻異常（藍(lán)色），是下雨形成的潛水區(qū)。 測(cè)線2剖面圖 地表浸水區(qū)浸潤(rùn)區(qū)浸潤(rùn)區(qū)浸潤(rùn)區(qū)點(diǎn)位132136米，嚴(yán)重滲水區(qū)滲水區(qū)嚴(yán)重滲水區(qū)點(diǎn)位1

15、41147米，深度38.544米處有一2440ohm-m的明顯低阻體（藍(lán)色），是嚴(yán)重滲水區(qū)。點(diǎn)位129134米，深度4549米處有一2440ohm-m的明顯低阻異常體（藍(lán)色），是嚴(yán)重滲水區(qū)。點(diǎn)位126154米，深度3258米范圍內(nèi)有一40140ohm-m的大面積低阻體（淺藍(lán)色），是滲水區(qū)域。 測(cè)線3剖面圖嚴(yán)重滲水區(qū)滲水區(qū)嚴(yán)重滲水區(qū)測(cè)線3剖面圖嚴(yán)重滲水區(qū)滲水區(qū)地表浸水區(qū)點(diǎn)位111129米，深度2948米處有一3140ohm-m的大面積低阻異常體（藍(lán)色、淺藍(lán)色），是滲水區(qū)域。點(diǎn)位6669米，深度37.141.1米處有一380ohm-m的圈閉低阻異常（藍(lán)色），是嚴(yán)重滲水區(qū)。點(diǎn)位148154米，深度13米處有一低阻異常（淺藍(lán)色），是下雨形成的潛水區(qū)。測(cè)線4剖面圖嚴(yán)重滲水區(qū)滲水區(qū)地表浸水區(qū)點(diǎn)位111129米，深度地下水滲透帶嚴(yán)重滲水區(qū)點(diǎn)位120132米，深度23.533米處有一5140ohm-m的明顯低阻體（藍(lán)色），是嚴(yán)重滲水區(qū)。點(diǎn)位6075米，深度38.348.3米處有一5140ohm-m低阻異常區(qū)（藍(lán)色），是地下水滲透帶。 測(cè)線5剖面圖地下水滲透帶嚴(yán)重滲水區(qū)點(diǎn)位120132米，深度23.勘探結(jié)論：1. 根據(jù)電阻率值沿壩體在垂向上的變化趨勢(shì)，在宏觀上由地表至深部，呈層狀分布特點(diǎn)：壩頂上部淺層中電阻率分布在401000ohm-m之間，深部的