电法在水工环地质勘查应用中的几点认识
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电法在水工环地质勘查应用中的几点认识

2021-10-25 00:12:09 投稿作者: 点击:

摘 要:本文首先介绍了水工环地质勘察中常用的几种电法,然后对水工环地质勘察中电法的运用提了几点看法。

关键词:电法;水工环;地质勘查

引言

在当前的水工环地质勘查中,电法是一种较为普遍且非常实用的勘查方法,随着电法在水工环地质勘查中的应用,使得水工环地质勘查的水平得到了大幅度提高。然而就当前电法在水工环地质勘查中应用的实际情况而言,为了进一步提高水工环地质勘查的水平,还必须要加大对电法以及水工环地质勘查的分析研究力度。

一、电法勘察技术简介

电法,是一种变异性的地质勘察技术,同时也是一种非常规性的物理探索方法。由于地壳是由不同种类的岩石、矿石等地质共同组成的,因此不同的地区部分的地质具有不同的导电性、电化学性以及介电性等物理性质。根据对这些性质进行探索,从而推断地质的构造和物理参数。到如今,电法勘察技术已经成为了我国水工环地质勘察工作中最主要的技术和方法。

二、常见的电法勘察技术

1、高密度电法

高密度电法是为了解决现有工程项目中存在的岩溶、深层土壤裂层构造和采空区域中存在的隐患而基于电法基础形成的一种新型的电法调查技术,是通过准确、迅速采集地电断面中存在的各种信息和参数,从而准确的反映出地质土壤中存在的二维分子情况。近年来,在各种工程项目时间中经常会出现各种复杂的地质结构和不良土质现象,这些现象与隐患的存在常常都诱发较大的地质灾害发生,从而危及工程建设进度、施工质量甚至是造成施工人员人身伤亡,因此在目前的工程项目中,各企业单位对于工程地质环境的调查日益深入,如何对其产生原因进行处理分析也逐步受到人们的高度重视。这种调查方法是基于普通电法为基础和平台优化和改进形成的一种新型调查方式,在工作中常常都是利用阵列式物勘法为主,是以测点密度大、电机点数量多作为主要的工作特点,从而实现对各种数据参数的自我采集,并实现各种精确数据的提取和处理,并得到精确、完善的各种数据资源。

2、可控源音频大地电磁法

这种作法最多只能是一种粗略近似的半定量解释方法,严格的CSAMT定量解释应该直接采用基于实际使用的三维场源建立的反演方法,我国学者建立的双极源CSAMT法的一维正、反演算法,应用较好。在二维和三维地电条件下,双极源CSAMT的观测结果,既与观测点也与场源下方的地电分布有关(场源复印效应或场源附加效应),还能反映出场源和测点之间的电性不均体的影响(阴影效应)。这些由人工场源引起的复杂现象,其影响规律和校正方法尚待研究,研究的困难在于,二维或三维地电条件下,双极源电磁场的计算十分复杂。均匀围岩或二层非各向同性大地基岩中存在局部三维不均匀体时,双极源电磁场的正演数值计算(积分方程)算法虽已解决,但所要求的存贮量和计算量都很大。二维地电条件下,电偶极源电磁杨的数值计算(有限元)算法,国内外都已进行了多年研究,直到最近才获得突破,如能研制出实用程序,将对CSAMT法各种场源影响规律和校正方法的研究及过渡区观测结果的解释,起重要的推动作用。

3、频谱激电模式

主要是结合常用的电阻率方式进行内部电极装置的有机配合,确保超低频段系统下的电阻测量工作的深入进行,根据多频视复作用的统筹作用进行实际频谱特性以及合理空间布置的优化,实现地下地质情况的合理判断,保证相关矿产资源分布状态的观察。涉及的内部视复电阻率的观测主要是根据频谱激电法进行必要参数的设计,具体进行激电要素的识别和分离,以保证整体激电异常情况的评价实效,促进后期改进技术信息的提供,实现社会事业的广泛重视,并朝着优越的应用方向进行必要的客观实际状况展示。

4、瞬变电磁法(TEM)

瞬变电磁法(TEM)最初是由前苏联学者于上世纪30年代提出的,主要应用于航空物探领域,20世纪80~90年代在中国开始推广应用。首先在金属矿勘探中获得了较好的效果,进而推广应用到工程检测、环境、灾害等领域,并显示出了明显的优势。其原理是利用回线(接地或不接地的)向地下发送一次脉冲电磁波(多为矩形波),在其间歇期间观测二次涡流场。当地下存在电性不均匀地质体时,能观测到不均匀体的涡流场(即异常二次场)。通过对异常场的解析,转换为Qs参数进行推断解释,从而达到解决地质问题的目的。由于瞬变电磁法所产生的电磁场在地下介质中的传播随时间延长而呈47b倾斜锥面向深部扩散,通常用吹出来的“烟圈”来形象地表达这种效应,即“烟圈效应”。它表明瞬变场随时间呈有规律的变化,這正是TEM法进行测深勘探的理论基础。

三、高密度电法测量实例分析

南京市鼓楼北极阁风貌区建设是南京市今年老城环境整治改造工作之首任,工程的亮点是“北极飞川”人工瀑布景观,由此将形成宽130米,落差20米近陡直的人工边坡,其上为平均15度的自然斜坡。为配合边坡工程设计而进行的工程地质勘察,必须查明边坡地层岩性、地质构造,特别是软弱层结构面、基岩面形态等特征。我们通过高密度电法测量系统,进一步了解隐蔽地质界线、界面或异常点,为钻探成果的内插、外推提供依据。

测试工作在广泛搜集和分析测区地形、地质资料的基础上,两次现场踏勘,制定工作设计。采用重庆地质仪器厂DUK-1高密度电法测量系统,进行了野外现场测试工作,共布置测点231个,剖面4条,总长度286米。通过反演计算和分析解释工作,对覆盖层、基岩岩性分布和地质构造断裂都有新的认识。

根据测区地形和地质特征以及推测构造走向方向,结合所研究边坡可能变形特征,布置4条物探剖面线。其中Ⅰ号、Ⅱ号、Ⅲ号三条剖面基本上与边坡走向垂直,Ⅳ号剖面与边坡平行。考虑到测区范围比较狭窄,限制了电极的展布,又要获得较深部的物性资料,测试方式以三极连续滚动测深装置为主,配合施伦贝尔1、温纳装置测量,取得了较为丰富的地电测试数据。

结语

近年来,随着微电子技术的飞速发展,物探仪器的制造水平、探测精度和抗干扰能力以及资料处理水平越来越高,电法在水工环地质勘察领域必将会有更加广阔的应用前景。所以对电法在水工环地质勘察中的应用进行深入研究和探讨是有着十分重要的意义的。

参考文献

[1] 马学东,寇静.高密度电法在普光气田黄岭隧道勘察中的应用[J].资源环境与工程,2011,21(2).

[2] 严良俊,等.电磁勘探方法及其在在南方碳酸盐地区的应用[M].北京:石油工业出版社,2011.1.

[3] 张木林,刘永生,等.时间域瞬变电磁法应用中的几点认识[J].资源环境与工程,2012,21(2):170.

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