高密度直流电法在岩溶隧道中的应用

摘要:以广乐高速公路长基岭隧道为例,应用高密度直流电法,对掌子面前方40m内围岩的软硬及破碎程度进行了超前预报,并探明了该部位地下水的发育情况。结果发现,ZK90+990～ZK90+993,ZK91+005～010段内的视电阻率相关比值普遍比ZK90+975～ZK91+015段内的要小,这两个预测段的均为低电阻异常区(蓝色),推测平均视电阻率相关比值较低的预测段ZK90+975～ZK91+015内的低电阻异常区可能为地下水发育。最后经开挖比较,证实了这一结果。

关键词:超前地质预报高密度直流电法视电阻率长基岭隧道

20世纪80年代后期,我国原地质矿产部系统率先开展了高密度电阻率法及其应用技术研究,从理论与实际结合的角度,进一步探讨并完善了方法理论及有关技术问题。近30年来,该方法先后在重大场地的工程地质调查、坝基及桥墩选址、采空区及地裂缝探测以及煤矿及隧道掘进面前方含水构造的预报等众多工程勘察领域应用,取得了明显的地质效果和社会经济效益。尤其在当前时代,随着我国隧道建设的大力发展,各类的地质灾害在施工中造成的安全事故等困难也摆在我们面前。若能对隧道掌子面前方的地质条件及水文地质条件,如掘进前方是否有岩溶,断层破碎带,富水区域等不良构造进行预测,且根据预测结果合理地安排掘进进度和修正施工方案,采取必要的防范措施,

高密度电法

废弃多氯联苯电力电容器物探探测实施方案一、项目背景本次主要对宜昌供电公司和黄龙滩水电厂共5处疑似含PCBs电力设备填埋点进行探测，准确定位含PCBs电力设备的位置和深度。 1、宜昌供电公司探测区宜昌供电公司探测区位于宜昌市国宾花园酒店附件，距离市中心约3km，距离宜昌火车站3km。经过前期调查了解，共涉及4块区域，每块区域面积大约500平方米。填埋物为6只含PCBs的10kV电容器，型号为：YL10.5-30-1，单只电容器尺寸约为30cm。 2、黄龙滩水电厂探测区黄龙滩水电厂位于十堰市张湾区黄龙镇以西4公里的峡谷出口处，紧邻襄渝铁路和316国道。本次探测区位于黄龙滩水电厂的水电宾馆附近，填埋物为1只含PCBs的滤波电容器，填埋深度约8米。目前已确定填埋地点位于我厂度假区接待中心楼东南方向与316国道之间的空地处（地表已做硬化处理），疑似埋设区域为顶边约5.54m、底边约21.14m、两腰约为24.47m的梯形区域内，面积约200㎡；坐标为：东经110°31′11″，北维：32°40′42″。

二、作业技术依据 2.1技术依据 (1)《城市地下管线探测技术规程》(CJJ61-2003)（以下简称规程）； (2)《城市测量规范》(CJJ/T8-2011)（以下简称规范）； (3)《城市工程地球物理探测规范》（CJJ 7-2007）； (4)《电力工程物探技术规程》（DL/T 5159-2012）； (5)《全球定位系统城市测量技术规程》（CJJ/T73-2010）。 2.2坐标和高程基准采用珠区平面坐标系统，投影带中央子午线为东经114°；高程系统为1985国家高程基准。 2.3 成图比例尺及成图规格成图比例尺为1：500，成图规格为50cm×50cm。三、现场物探工作基本流程１、外业工作之前，通过调查、实地探测等手段对测区地形、地表覆盖物、地下可能干扰探测的金属管线（地下管线探测）等作全面了解和分析并制作测区地下管线分布图。２、在测区布设行距、排距均为1米的网格，并在地面设置标示。作业区域周边设置警示标示和围栏，禁止闲人进入。３、根据实地调查情况以及填埋物基本情况，选用相应的物探方

高密度电法(1)

实验二高密度电法实验一、实验目的 1.学习高密度电阻率法数据采集工作方法；了解数据处理的基本流程。二、高密度电法的勘探原理高密度电法的基本工作原理与常规电阻率法大体相同。它是以岩土体的电性差异为基础的一种电探方法,根据在施加电场作用下地中传导电流的分布规律,推断地下具有不同电阻率的地质体的赋存情况。高密度电法数据采集系统由主机、多路电极转换器、电极系 3 部分组成。多路电极转换器通过电缆控制电极系各电极的供电与测量状态。主机通过通讯电缆、供电电缆向多路电极转换器发出工作指令、向电极供电并接收、存贮测量数据。数据采集结果自动存入主机,主机通过通讯软件把原始数据传输给计算机。计算机将数据转换成处理软件要求的数据格式,经相应处理模块进行畸变点剔除、地形校正等预处理后,做视电阻率等值线图。在等值线图上根据视电阻率的变化特征结合钻探、地质调查资料作地质解释,并绘制出物探成果解释图。三、实验内容及步骤（一）实验内容本实验在室外采用温纳装置做剖面观测，学习电法勘探的野外工作过程和仪器操作，对观测的数据进行整理，编写实验报告。（二）仪器高密度电阻率勘探工作仪器包括测量系统和反演软件系统。测量系统包括WDJD-3多功能数字直流激电仪（测控主机）和WDZJ-3多路电极转换器。该系统具有存储量大、测量准确快速、操作方便等特点，并且可方便地与国内常用高密度电法处理软件配合使用。（三）装置形式采用的装置形式为：固定断面扫描装置α排列（温纳装置AMNB）见图1-1。测量时，AM=MN=NB为一个电极间距，A、B、M、N逐点同时向右移动，得到一条剖面线；接着AM、MN、NB增大一个电极间距，A、B、M、N逐点同时向右移动，得到另一条剖面线；依此不断扫描下去，得到倒梯形断面，由于供电电极AB和MN均按一定比例增大，所以在反映深部信息是

直流电法、高密度和瞬变电磁法的简介

矿井直流电法勘探涵盖了巷道顶底板电测深法和矿井高密度电阻率法这两种方法，两者属于频率域，而矿井瞬变电磁法则为时间域的方法。 1直流电法技术的基本原理直流电法勘探是测定岩石电阻率的传统方法。它通过一对接地电极把电流供入大地中，而通过另一对接地电极观测用于计算岩石电阻率所必需的电位或电位差信息（见图1）。图1 电法勘探工作原理示意图一个点电源O 在均匀介质中的电场形态为球形(见图2) ，每个球壳为一个等电位面，不同等电位面上A、B 两点会产生电位差，电位差的大小与其通过的介质的导电性(电阻率)有关。此时通过直流电法仪测得A、B 两点的电位差，即可计算出介质的视电阻率。 A' j电流线图2点电源在均匀介质中的电场形态矿井直流电法勘探在井下巷道内安放物理场源和接收装置，因测点位置靠近勘探对象，缩短了目标体的探测距离，许多在地表无法探测到的较小规模地电异常体，在井下可获得较强异常响应，为提高电法勘探应用能力创造了有利条件。巷道顶底板直流电测深法装置形式固定MN法（施伦贝尔装置）

工作布置方式为A---M-O-N---B ，即以 O 点为中心，两边对称布置A 、M 、N 、B 四个电极四个电极按比例由近及远同步移动。三极装置（常用于井下迎头超前探测）工作布置方式为A---M — O —N----B （*）。即以 O 点为中心，两边对称布置M 、N 两个电极，A 、M 、N 三极由近及远逐步移动，B 极位于无穷远处。图2 三极测深法示意图上述两种装置中A 、B 、均为供电电极，用于向岩层供电；M 、N 均为测量电极，用于探测地电场电压，根据测出的电流、电压值结合装置系数就可以换算出地层视电阻率值。通过对不同深度地层的视电阻率值进行全方位探测和综合分析，就可以达到探测岩性或构造的目的。矿井高密度电法巷道顶底板电测深法由于受其观测方式的制约，不仅测点稀，工作效率低信息量小，而且更难从多种电极排列去研究地电断面的特征、结构与分布。因此，所提供的关于地电断面的地质信息贫乏，资料解释存在相当困难。为了克服上述困难与不足，更好的发挥物探在工程勘察中的优势，便发展出了高密度电阻率这项新的勘探技术。其在原理上属于电法勘探中电阻率法的范畴，它是以岩土体的电性差异为基础，以研究在施加电场的作用下，地下传导电流的变化分布规律，它是在常规电法勘探基础上发展起来的一种新的勘探方法。高密度电法集中了常规剖面法和电测深法两者的特点，不仅可以观测地下一定深度范围内横向电性变化情况，同时还可以观测垂向电性的变化特征，总体而言具

高密度电法工作报告全解

烈山污水截流管道提工程物探报告二0一六年六月

报告名称：烈山污水截流管道提工程物探报告单位：物探院项目负责：嵇星华编写人：嵇星华物探院二0一六年六月

目录 1、工程概况 (4) 1.1、探测区地质概况 (5) 1.2、探测区地质概况 (5) 2、探测对象地球物理前提分析 (5) 3、探测依据的标准和规范 (6) 4、仪器设备 (6) 5、工作布置及完成工作量统计 (6) 6、探测原理及数据处理解释 (7) 6.1、探测原理 (7) 6.2、质量评价 (7) 6.3、数据处理与资料解释 (8) 7、剖面解释 (8) 7.1、雷河物探横剖面图 (9) 7.2、致富路物探横剖面图 (10) 7.3、琪嘉物探横剖面图 (11) 8、结论及建议 (14)

前言 1、工程概况烈山污水截流管道提工程位于烈区，本次工作分别为雷河、致富路、琪嘉路道路两旁的绿化带内，地势较平坦，交通便利，见物探工作示意图（图1）。我院受委托开展该项目的工程物探工作。2016年6月9号设备、仪器进场开始野外工作，2015年6月11日结束野外转入室内数据处理，综合分析报告编写工作，2016年6月13提交物探成果报告。（图1）

1.1、探测区地质概况本区地下水动态变化主要受大气降水和蒸发因素的影响，地下水丰水期多现于6～9月份，枯水期多出现于12月至第二年2月。年水位变幅2.0m左右。本次勘查期水位埋深大约为4.0～4.3m。根据以往地质资料，场地内埋深10.0m以浅地基土自上而下可分为四个地层，主要特性分析如下： ①层杂填土（Q4ml）:灰黄、黄褐色，松散，潮湿，主要由混泥土路面、石块及煤矸石结构组成。本层厚度1.0～2.1m。 ②层黏土（Q4al）:黄褐色，可塑，光泽反应有光泽，干强度高，韧性中等，夹薄层粉土，本层层底埋深3.5.0～4.4m。本层厚度1.3～3.4m。 ③层粉质黏土（亚黏土）（Q4al）：黄褐～青黄杂，可～硬塑状态，干强度高，韧性中等，含砂礓，本层层底埋深3.5～4.4m，厚度4.2～5.0m。 ④层粉砂（Q3al）：浅黄色，饱和，中密状态，土质均匀。本层层底埋深4.4m以下（未揭穿），最大揭露厚度1.9米。 1.2、探测区地质概况本次烈山污水截流管道提工程物探勘察的目的主要是查明污水管道铺设路线地下隐伏的管线等地质情况，为该污水截流管道提工程管道的铺设路径及施工方法提供指导性科学依据。 2、探测对象地球物理前提分析城市地下管道主要包括煤气、自来水、污水、雨水、通讯、暖气管线等等。地下管线在地面以下层层交错，错综复杂，形成了网状的地下管网。从制作材质上来说，地下管道可分为金属和非金属管道，其中非金属管道占据了很重要的一部分，施工过程中，为避免损坏地下管线，需要查阅施工区域的地下管线资料，但实际中，往往查阅不到精确、详细的资料，因此，地下管道的探测是一项很重要的任务。一般说来，在淮北平原地区，无论是金属材质的管道还是混凝土管道，在视电阻率或反演模型电阻率剖面上都呈现高阻反映。因为在埋设金属管道时，要在其表面包裹防锈防腐塑料布或涂复具有同样效果的涂层，管道沟内及管道周围大量投放碎石和砂土，完全覆盖后还要进行夯实碾压。反映在实际探测中，与管道周围的土层相比，应当呈现出相对高阻的闭合圈。此外，如钢质供水管道和钢质煤气管道的外面都包裹有塑料防腐材料，供热的钢质管道更包裹有一定厚度的泡沫海绵及橡胶保护层，地下集束型通讯电缆、光缆的塑料外皮毫无疑问属于高绝缘材质，其铺设需要事先埋置塑料材质的外保护管，这些外管也都是高绝缘物质，与周围相对低阻土层有明显的电性差异。因此，通过这种地电性质，我们可以很轻易的利用电阻率方法来找到管线的分界面。这一特性构成

高密度电法

高密度电法地质14-1班姓名:杨栋学号:142009020117 高密度电法勘探实验报告一、实验目的以及要求在实际地质勘察的工作中,物探技术是必不可少的,其具有使用方便、快捷、成本小的优点,可以迅速的获取工程区域的相关地层地质情况。高密度电阻率法又是其中使用非常广泛的一种物探方法,是工程地质人员在今后的工作中经常使用的一种技术手段,所以我们有必要熟练的掌插高密度电阻率法的试验方法和数据解释。本实验要求达到以下几点: 1.学会高密度电法装置的布设方法以及测线的连接方式; 2.掌插高密度电法温纳四极、偶极法两种装置的数据采集; 3.学会数据的接收及转换; 4.学会电法的数据处理及计算机作图方法; 5.需要掌插的软件有: a、BTRC2004数据接收不格式转换软件; b、RES2DINV高密度电法处理软件。二、基本原理高密度电阻率法是一种新兴阵列勘探方法,将多个电极，可达上百根，置于测线上,通过电极转换开关和工程电测仪便可实现数据的快速自动采集并能够进行现场数据处理、分析和成图。它是结合电剖面和电测深的直流勘探方法,它是在常规电阻率法的基础上发展起来的,仌然以岩土体的电性差异的为基础,研究在施加电场的作用下,地下传导电流的变化规律。但它相对传统电阻率法而言,具有观测精度高、数据采集量大、地质信息丰富、生产效率高等优点。一次布极可以完成纵、横

向二维勘探过程,既能反应地下某一深度沿水平方向岩土体的电性变化,同时又能提供地层岩性纵向的电性变化地质14-1班姓名:杨栋学号:142009020117 的情况,具备电剖面法和电测深法的综合探测能力。高密度电阻率法的探测深度随着供电电极距的增大而增大,当隔离系数n主次增大时电极距也逐次增大,对地下深部介质的反应能力亦逐步增加。由于岩土剖面的测点总数是固定的,因此,当极距扩大时,反映不同勘探深度的测点将依次减少。通常把高密度电阻率法的测量结果记录在观测电极的中点、深度为na的点位上,整条剖面的测量结果就表示成为一种倒三角梯形的电性分布及工作剖面。此次试验高密度电法用到两种装置: α排列，温纳装置AMNB，:Kα=2πa β排列，偶极装置AMBN，:Kβ=6πa 图1 高密度电发勘探的简单原理图高密度电阻率法具有较强的抗干扰能力且探测深度较深,野外采集的数据较大,仍地质14-1班姓名:杨栋学号:142009020117 一定意义上讲提高了探测精度,相对于常规电阻率法而言,它具有以下优点: ，1，电极布设是一次完成的,这不仅

高密度电法勘探的装置选择和资料解释

高密度电法勘探的装置选择和资料解释祁增云，任海翔，乔佃岳（国家电力公司西北勘测设计研究院，甘肃兰州730050）摘要：本文就高密度电法勘探做了一些综合性论述，重点就装置的选择、资料解释、限制因素以及高密度电法勘探后期展望做了一些探讨。关键词：高密度电法；装置；解释 1 概况高密度电法勘探的出现使得电法勘探的野外数据采集工作得到了质的提高和飞跃，同时使得资料的可利用信息大为丰富，使电法勘探智能化程度向前迈进了一大步。但高密度电法其核心只是实现了野外测量数据的快速、自动和智能化采集，它的工作实质依然是常规电法勘探原理，所以说它只是一种基于老原理的采集手段的提高，它并未脱离直流电法的框架，并算不得是一门全新的勘探方法。但是，由于其采集密度的增大、排列装置的增多，为传统电法带来了新的活力，同时也为技术处理带来了新的课题。高密度电法勘探的装置选择、资料解释是两个关键环节。排列装置选择得合适与否，直接关系到是否测试出探测目的所反映出的异常。资料解释则是探测目的最终反映和探测效果最直接表达。 2 装置的选择选择哪种装置取决于场地大小、地形起伏、探测任务以及探测精度等因素。 2.1 场地因素如果场地开阔，一般都使用四极装置（α、α2），因为该方法会获得最大的测量电位。这对于节省外接电源，减少供电电压，特别是压制干扰，增强有效信号，有着重要的意义。如果场地不允许，那么最好使用三极装置（AMN、MNB），三极装置比四极装置将节省一半的场地。 2.2 地形因素高密度电法勘探应尽力避免地形的起伏,然而事实常难随人意，这时候就得考虑哪种装置受地形的影响最小。在众多装置中，偶极装置受地形影响最为剧烈，它本身的电测曲线就已经复杂，如果加上地形的因素，其电测剖面形态会变得很难辨别。其次是三极装置，该装置遇到山谷或山脊时电测曲线会出现多个峰值，并且AMN和MNB两个装置的反映程度不均衡，故而判别起来困难较大。相对而言，四级装置受地形的影响较小，电测剖面形态比较好判断。 2.3探测精度因素掌握探测精度(灵敏度)与装置的关系，是高密度电法中很重要的环节，也是众说纷纭，很难形成一个定论的问题。根据《高密度电法探测岩溶试验》结果，β装置灵敏度最高，γ次之，α最次，而据中国地质大学罗延钟教授研究，不等距偶极最灵敏，β次之，α再次之，γ最次，许多生产单位只单纯使用α一种装置。 Dr.M.H.Loke 认为: （1）α装置对于电性的垂向变化比水平向变化反映灵敏些。一般来说，此装置解决垂向变化（例如水平层状结构）问题比较有利，而去探测水平变化（例如狭窄垂向结构）就相对差一些。（2）不等间距偶极装置对于电阻率变化有着最大的灵敏度，它对垂向电性变化十分灵敏而对水平变化相对不灵敏。

直流电法、高密度和瞬变电磁法简介

直流电法、高密度电法和瞬变电磁法比较矿井直流电法勘探涵盖了巷道顶底板电测深法和矿井高密度电阻率法这两种方法，两者属于频率域，而矿井瞬变电磁法则为时间域的方法。 1直流电法技术的基本原理直流电法勘探是测定岩石电阻率的传统方法。它通过一对接地电极把电流供入中，而通过另一对接地电极观测用于计算岩石电阻率所必需的电位或电位差信息（见图1）。图1 电法勘探工作原理示意图一个点电源O 在均匀介质中的电场形态为球形(见图2) ，每个球壳为一个等电位面，不同等电位面上A、B 两点会产生电位差，电位差的大小与其通过的介质的导电性(电阻率)有关。此时通过直流电法仪测得A、B 两点的电位差，即可计算出介质的视电阻率。 A B C C' B' O A' j电流线等电位面图2点电源在均匀介质中的电场形态矿井直流电法勘探在井下巷道安放物理场源和接收装置，因测点位置靠近勘探对象，缩短了目标体的探测距离，许多在地表无法探测到的较小规模地电异常体，在井下可获得较强异常响应，为提高电法勘探应用能力创造了有利条件。巷道顶底板直流电测深法装置形式

固定MN 法（施伦贝尔装置）工作布置方式为A---M-O-N---B ，即以 O 点为中心，两边对称布置A 、M 、N 、B 四个电极四个电极按比例由近及远同步移动。三极装置（常用于井下迎头超前探测）工作布置方式为A---M — O —N----B （*）。即以 O 点为中心，两边对称布置M 、N 两个电极，A 、M 、N 三极由近及远逐步移动，B 极位于无穷远处。图2 三极测深法示意图上述两种装置中A 、B 、均为供电电极，用于向岩层供电；M 、N 均为测量电极，用于探测地电场电压，根据测出的电流、电压值结合装置系数就可以换算出地层视电阻率值。通过对不同深度地层的视电阻率值进行全方位探测和综合分析，就可以达到探测岩性或构造的目的。矿井高密度电法巷道顶底板电测深法由于受其观测方式的制约，不仅测点稀，工作效率低信息量小，而且更难从多种电极排列去研究地电断面的特征、结构与分布。因此，所提供的关于地电断面的地质信息贫乏，资料解释存在相当困难。为了克服上述困难与不足，更好的发挥物探在工程勘察中的优势，便发展出了高密度电阻率这项新的勘探技术。其在原理上属于电法勘探中电阻率法的畴，它是以岩土体的电性差异为基础，以研究在施加电场的作用下，地下传导电流的变化分布规律，它是在常规电法勘探基础上发展起来的一种新的勘探方法。高密度电法集中了常规剖面法和电测深法两者的特点，不仅可以观测地下一定深度围横向电性变化情况，同时还可以观测垂向电性的变化特征，总体而言具有以下