跨孔超高密度电阻率法溶洞探测效果验证分析

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1、跨孔超高密度电阻率法溶洞探测效果验证分析摘要：溶洞是轨道交通建设屮遇到的一种典型地质灾害，其发冇范围勘探是溶洞治理的首要工作。分析岩溶作用特征和勘探环境，区间采用跨孔超高密度电阻率法对溶洞发育范围勘探,并对试验成杲进行验证。验证结果表明跨孔超髙密度电阻率法对溶洞发育范围探测具有成效性、可行性和准确性。结合探测过程总结该方法应用坏境和发展方向。关键字：超高密度电阻率溶洞轨道交通1•概述灰岩地区山于地质构造和岩溶作用，如断裂、褶皱、地表地下水溶蚀、气候和环境等因素影响，溶、土洞较发育。溶洞的存在易引起地基变形、地基不均匀沉降、地阜滑动和地而塌陷，近年在一些城市圈内

2、的隐伏岩溶分布区，岩溶地面塌陷时冇发生，严垂危险居民安全,导致居民财产受损，或建筑工程停顿，或堤防受损加固，经济损失非常巨人。因此岩溶问题不单是轨道交通建设遇到的典型地质灾害，也是其他工程建设不能避免的棘手问题。目前岩土工程勘察广泛采用钻探“以点推而”方式推测岩溶发育范围，特别在岩溶发育的南方地区,空间上对溶洞确切位置描述精度极差；随着电子计算机技术和丄程数学的发展，地球物理勘探技术越來越广泛地应川于工程勘察中。物探配合钻探溶洞范围勘探，前期可指导勘察工程设计，后期弥补钻探空间勘探局限性，综合运用，互为补充，且能降低工程勘察成本，有数据调查表明：使用地球物理方

3、法缩短了工期、减少了钻探、取样工作量，工作总成本降低了73%⑴。分析溶洞充填物与围岩电阻率差界•特征，溶洞充填物以软塑粘性土或淤泥质土为主，电阻率较低（vlOO欧姆•米），溶洞充填潜水电阻率低（vlOO欧姆•米），裂隙发育灰岩由于裂隙水充填电阻率高（V500欧姆•米），微风化或未风化灰岩电阻率极高（＞2000欧姆•米）⑵，较人的电阻率差异，为溶洞跨孔超高密度电阻率法勘探提供良好的物性基础。此题针对***************一岩溶发育地区应用该方法试验，并钻孔验证，分析该方法的可行性，成效性及探测准确率，在富有准确率的前提卜•，总结探测精度。总结经验为类似工

4、程勘探提供方案设计参数和技术要求。2•方法原理2・1超高密度电阻率法超髙密度电阻率法是高密度电阻率法的•种技术改进⑴，其方法原理同高密度电阳.率法，都以介质电性差界为应用基础，通过研究与电性有关的人工直流电场分布规律，达到勘探地质构造和寻找矿产资源的地球物理勘探方法。数据采集方法打破常规高密度电阻率法采集模式，装置类型更丰富，包括传统装置和非对称新型装置，综合利用多通道、自动化和智能化技术，人人提高数据采集量⑷，弥补了常规电阻率法勘探数据采集量不足和装置类型不全而性。城市工程物探因受地表条件、金属管线和居民工业用电等干扰，导致电法勘探精度降低,而井中物探优点不

5、但尽量避开这些干扰因素，H•人工激发或自然地球物理场更接近勘探冃的层，测最数据有-效反映异常体信息，提高了原始数据信噪比，数据更准确，通过资料处理无疑提高了勘探精度⑸。跨孔高密度电阻率法工作方式是在两钻孔中分别放入一定数量的电极，通过多芯电缆连接至地而，两孔电极形成孔间电极阵如下图1所示，仪器采集任意电极间电流、电压数据，反演获得两井间电阻率分布断面图，分析岩土介质与电阻率间的对应关系，进行地质信息解译。数据采集时把电极阵分成偶数组和奇数组，供电电极奇■偶配对全组合，测最电极任意组合，电极变换过程如下述：a）确定供电电极AB：选定A为奇数组（1#,3#,5#.

6、.....39#）,B为偶数组（2#,4#,6#……40#）；b）固定电极A为1#电极，在偶数组变换B电极，顺序从2#,4#,6#……至40#,当B电极选定后，在AB附近（最好在AB间的中部）选定一接地条件良好电极作为M极，剩余电极作为N极，组成多个MN测量电极同时进行数据采集；c）变换A为3#电极，电极B和测量电极MN选定方式如上步（b）；d）继续在奇数组递增A极，直至奇数组最大，每次变换后按照（b）步测量。按照一个孔里32个电极，两孔64个电极组合工作，采集数据量达60000多条，时间要1.5个小吋。此种方法目前广泛应用于溶洞、采空区、埋藏物和岩层破碎带勘

7、探。正演和反演己成为地球物理数据处理一种必不可少的技术。已知电阻率空间分彳J求电场分布的过程称止演，反Z已知电场分布求地下电阻率分布的过程则称为反演；反演技术在地球物理勘探中，发挥着越來越重要的作川，其结果可以直接反映地下介质间物理特性（电阻率）羌异：从国内外电法勘探发展的趋势来看，超高密度电阻率法数据处理过程人致包括数据检查、数据预处理、网格剖分、正演、反演、反演结果成图和地质成果解译。（1）2.5维电法正演基本方程式：V-（crVt/）=-I3{r-r.）r,r.gQ其小》代表电导率（电阻率的倒数），/代表电场强度，-代表电流极的位置。通过解此方程可得到当

8、一个电流极在r.处时的电场强度分布状况