高密度電法與地震映像法在巖溶地災(zāi)中的綜合應(yīng)用[精品資料]

高密度電法與地震映像法在巖溶地災(zāi)中的綜合應(yīng)用 -精品資料 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 最新最全的 學(xué)術(shù)論文 期刊文獻(xiàn) 年終總結(jié) 年終報(bào)告 工作總結(jié) 個(gè)人總結(jié) 述職報(bào)告 實(shí)習(xí)報(bào)告 單位總結(jié) 【摘要】華南地區(qū)由于雨水充沛，地下水流動(dòng)活躍，灰?guī)r區(qū)域巖溶很發(fā)育。同時(shí)華南沿海屬于發(fā)達(dá)地區(qū)，人口非常密集，城市化發(fā)展迅速。改革開放前期部分建筑場(chǎng)地地質(zhì)勘查相對(duì)缺乏?；?guī)r地區(qū)居民區(qū)時(shí)有巖溶塌陷等地災(zāi)的發(fā)生，給人民的生命財(cái)產(chǎn)帶來重大損失，產(chǎn)生較為嚴(yán)重的社會(huì)影響。 在巖溶地質(zhì)災(zāi)害探測(cè)中，高密度電法和地震映像法是比較常用的方法，本文對(duì)兩種方法分別進(jìn)行了分析，采用具體案例對(duì)兩種方法的綜合應(yīng)用進(jìn)行探討。 【關(guān)鍵詞】巖溶地災(zāi)，高密度電法，地震映像法，溶洞，土洞 P315 A 1 引言 我國(guó)的巖溶地分布的十分廣泛，通過統(tǒng)計(jì)，我國(guó)的碳酸巖的分布面積十分廣大，達(dá)到 340 萬平方公里，這種地形種類眾多，復(fù)雜且多變，大小形態(tài)不一，這種地形的表現(xiàn)形式包括溶洞、漏斗、洼地、豎井、暗河、塌陷等。巖溶地質(zhì)的存在和發(fā)育過程中，造成地下水流失，地表水枯竭和 地表坍塌等多種地質(zhì)災(zāi)害，嚴(yán)重威脅了人民財(cái)產(chǎn)安全和地表建筑物的安全。由于在巖溶地災(zāi)治理過程中，需要在不造成二次災(zāi)害的基礎(chǔ)上確定巖溶發(fā)育區(qū)的產(chǎn)狀、規(guī)模及走向。因此用地球物理勘探方法進(jìn)行無損探測(cè)是較為理想的選擇。 高密度電法現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用在巖溶地區(qū)的工程勘察中，這種方法，淺層分辨率較高，準(zhǔn)確性高，設(shè)備簡(jiǎn)單。但是高密度電法受外部電源的影響也較為嚴(yán)重。因地震映像法可以利用多種波作為有效波來進(jìn)行探測(cè)，且不受外部電源干擾，也廣泛應(yīng)用于巖溶地質(zhì)勘察，其工作效率高，資料處理簡(jiǎn)單，可現(xiàn)場(chǎng)得到初步結(jié)果。 2 兩種地質(zhì)探測(cè)法的介紹 2.1 高密度電法 電法是對(duì)巖溶問題研究的有效手段，是利用巖土體的電化學(xué)特征進(jìn)行探測(cè)的一種地球物理勘察方法。高密度電法是通過測(cè)試電阻率的變化來找到地層中溶蝕的發(fā)生和溶洞、土洞的所在。高密度電法的優(yōu)點(diǎn)是探測(cè)效率高、淺部效果好、成本低、可根據(jù)不同探測(cè)需要有各種裝置可供選擇。 2.1.1 高密度電法的定義及特點(diǎn) 高密度電法的具體定義是指直流高密度電阻率法，它是通過高密度電極陣列來替代人工跑極的方法，在野外進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，將電極放置在測(cè)點(diǎn)之上，布置成電極陣列，然后 使用微機(jī)工程電測(cè)儀和程控電極轉(zhuǎn)換開關(guān)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集，在測(cè)量結(jié)束后將結(jié)果送到微機(jī)里存儲(chǔ)起來，再經(jīng)過專業(yè)軟件處理資料成圖，是電法勘測(cè)智能化的體現(xiàn)。所以，高密度電法具有以下幾個(gè)特點(diǎn)： 通過多種電極的有效排列測(cè)量，可以得到豐富的斷面特征信息； 因?yàn)殡姌O的布設(shè)是一次完成，可以有效地減少在電極設(shè)置中的干擾和故障發(fā)生，是野外數(shù)據(jù)測(cè)量的快速化和自動(dòng)化的有效手段； 通過微機(jī)進(jìn)行控制，可以提高采集數(shù)據(jù)的速度，還可以有效的避免因?yàn)槭止げ僮鞫鴰淼恼`差與錯(cuò)誤； 通過對(duì)資料的分析可以進(jìn)行預(yù)處理并形成剖面曲線形態(tài)圖，在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行脫機(jī)處理后，可以進(jìn)行自動(dòng)繪制工作； 效率高、成本低、信息量大、解釋力強(qiáng)，大大的提高了勘察能力。 2.1.2 高密度電法工作原理 高密度電法在本質(zhì)上屬于電阻率法，是在介質(zhì)電性差異的基礎(chǔ)上，通過人為的施加電壓，形成電場(chǎng)，研究地下傳導(dǎo)電流的分布和變化規(guī)律。高密度電法是通過測(cè)點(diǎn)的視電阻率得到二維地質(zhì)信息，再將這些二維剖面組合成擬三維圖像，是一種將電測(cè)深法和電剖面法結(jié)合起來的方法。高密度電法的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括主機(jī)和電極轉(zhuǎn)換器電路，主機(jī)通過電極轉(zhuǎn)換器來控制供電狀態(tài)，向電極供電，發(fā)出工作指令，并接收存 儲(chǔ)數(shù)據(jù)。在野外觀測(cè)工作過程中，將各個(gè)電極按照設(shè)計(jì)的極距進(jìn)行布置，這樣一次布置的電極可以供不同的觀測(cè)裝置使用。在資料處理解釋方面，高密度電法通過計(jì)算機(jī)完成對(duì)數(shù)據(jù)的解釋成圖，將數(shù)據(jù)的畸變點(diǎn)剔除掉，地形進(jìn)行校正，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理后，通過二維反演后將處理的數(shù)據(jù)繪制成需要的圖 2。 2.2 地震映像法 由于高密度電阻率法易受到外部電源的影響，并且?guī)r溶地質(zhì)災(zāi)害治理區(qū)域多為居民區(qū)，各種電線密布，因此需要用不受外部電源干擾的地球物理方法作為輔助方法進(jìn)行探測(cè)。根據(jù)巖溶的彈性波動(dòng)學(xué)屬性和，地震映像法在巖 溶區(qū)探測(cè)是高效可行的。 2.2.1 地震映像法的定義 地震映像法又稱高密度地震勘探法和地震多波勘探法，是基于反射波法中的最佳偏移距技術(shù)發(fā)展起來的一種常用淺地層勘探方法。這種方法可以利用多種波作為有效波來進(jìn)行探測(cè)，也可以根據(jù)探測(cè)目的要求僅采用一種特定的波作為有效波。除常見的折射波、反射波、繞射波外，還可以利用有一定規(guī)律的面波、橫波和轉(zhuǎn)換波。在這種方法中，每一測(cè)點(diǎn)的波形記錄都采用相同的偏移距激發(fā)和接收。在該偏移距處接收到的有效波具有較好的信噪比和分辨率，能夠反映出地質(zhì)體沿垂直方向和水平方向的 變化。在探測(cè)巖溶的規(guī)模大小方面，具有良好的勘察效果。 2.2.2 地震映像法的工作原理 地震映像在測(cè)量過程中，每次激發(fā)，在接收點(diǎn)采用單個(gè)檢波器接收。儀器記錄后，激發(fā)點(diǎn)和接收點(diǎn)同時(shí)向前移動(dòng)一定的距離（或稱為點(diǎn)距），重復(fù)上述過程可獲得測(cè)線上的一條或多條地震映像時(shí)間剖面。地震映像的記錄點(diǎn)位于激發(fā)和接收距離的中點(diǎn)，反映中點(diǎn)兩側(cè)射線傳播范圍內(nèi)地下的巖層、巖性的變化。 在地震映像數(shù)據(jù)采集中，最佳偏移距已不僅局限于縱波反射，而是擴(kuò)展為對(duì)全波列而言。因此，地震映像外業(yè)工作的難點(diǎn)也在于確定最佳偏 移距。為了獲得具有高信噪比和分辨率的地震映像記錄，需要做試驗(yàn)剖面，進(jìn)行干擾波調(diào)查，分析各種波的傳播規(guī)律，確定能夠最好地反映探測(cè)目標(biāo)的有效波，以及該有效波在時(shí)間域和空間域的最佳時(shí)空段。在最佳偏移距處有效波在空間距離和時(shí)間上要與其他干擾波分離，并且信號(hào)清晰。 3 高密度電法與地震映像法在巖溶地災(zāi)中的綜合應(yīng)用 3.1 工區(qū)概況及任務(wù)目的 某巖溶塌陷區(qū)內(nèi)覆蓋層為粘土和粉質(zhì)粘土，下覆基巖以大理巖為主。由于區(qū)內(nèi)地下水位變化，巖溶水位下降，引起農(nóng)田下沉及村莊房屋出現(xiàn)開裂等地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象，為了查 明區(qū)內(nèi)巖溶分布情況，對(duì)災(zāi)害發(fā)生區(qū)域進(jìn)行綜合物探工作以探明覆蓋層和基巖分界線、土洞及巖溶發(fā)育區(qū)位置。 3.2 高密度電法與地震映像法在本次勘察中綜合應(yīng)用的地球物理前提 工區(qū)地貌屬丘陵區(qū)，地表起伏較大、植被發(fā)育?；鶐r主要為大理巖。根據(jù)電測(cè)深視電阻率（ s ）數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，勘察區(qū)內(nèi)，電性差異較大，視電阻率（ s ）為從幾十變化到幾百 m 。各電性層的視電阻率（ s ）范圍值大約如下：覆蓋層： 30120m ；相對(duì)完整基巖： 200m ；巖溶發(fā)育區(qū)： 100200m 。 上述數(shù)據(jù)表明， 該區(qū)具備開展電法勘探的地球物理前提，另外測(cè)區(qū)內(nèi)基巖和覆蓋層波阻抗差異較大，具備開展地震映像探測(cè)的地球物理前提。 3.3 高密度電法和地震映像法數(shù)據(jù)采集及異常分析 為了對(duì)應(yīng)高密度電法和地震映像法在相同地質(zhì)體的異常形態(tài)特點(diǎn)，同時(shí)確定野外施工參數(shù)。本次勘察施工前，選擇了已知的土洞位置、溶洞位置、土洞和溶洞同時(shí)存在的位置進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)工作。 3.3.1 采集參數(shù) 通過試驗(yàn)確定高密度電法采用斯倫貝謝裝置， 5m 點(diǎn)距，最大極距 260m，最小極距 5m。地震映像法偏移距為 6m，采樣間隔為 0.125ms，采樣長(zhǎng)度 200ms，點(diǎn)距 1m， 100Hz 檢波器，錘擊激發(fā)地震波。 3.3.2 異常分析 土洞的高密度電法和地震映像法異常形態(tài)：圖 1 為土洞位置的高密度電法視電阻率剖面圖，由于土洞穴充填水或流塑狀土等物質(zhì)，從土洞頂板向下視電阻率 s 明顯下降， s 等值線呈舌狀低阻異常。圖 2 為相同位置地震映像時(shí)間剖面，在土洞頂板以上地震波組同相軸連續(xù)。頂板以下同相軸明顯錯(cuò)斷，并且波幅變小，在土洞位置各種波速度降低，面波振幅突然增大，形成明顯下凹的同相軸。 圖 1 土洞位置高密 度電法視電阻率剖面圖圖 2 土洞位置地震映像時(shí)間剖面 溶洞的高密度電法和地震映像法異常形態(tài)：圖 3 為溶洞位置的高密度電法視電阻率剖面圖，在溶洞頂板以上視電阻率s 相對(duì)較高，溶洞頂板以下視電阻率 s 明顯下降， s 等值線呈閉合圈狀低阻異常。圖 4 為相同位置地震映像時(shí)間剖面，在溶洞位置，由于受洞邊緣影響，波形圖上出現(xiàn)明顯的繞射波。 圖 3 溶洞位置高密度電法視電阻率剖面圖圖 4 溶洞位置地震映像時(shí)間剖面 土洞和溶洞同時(shí)存在的位置高密度電法和地震映像法異常形態(tài)：圖 5 為在覆蓋層存在土洞，在基巖中存在溶洞 位置的高密度電法視電阻率剖面圖。土洞頂板向下圖中的視電阻率s 明顯下降， s 等值線呈舌狀低阻異常。由于土洞的影響，溶洞頂板以下視電阻率 s 雖然明顯下降，但 s 等值線不再呈閉合圈狀低阻異常，而表現(xiàn)為 s 等值線雜亂不連續(xù)。圖 6 為相同位置地震映像時(shí)間剖面，在土洞頂板以上地震波組同相軸連續(xù)。頂板以下同相軸明顯錯(cuò)斷，并且波幅變小，在土洞位置各種波速度降低，面波振幅突然增大，形成明顯下凹的同相軸。在溶洞位置，由于受洞邊緣影響，波形圖上在下凹的同相軸出現(xiàn)錯(cuò)斷，并伴隨明顯的繞射波。 圖 5 土洞和溶洞位置高密度電法視 電阻率剖面圖 圖 6土洞和溶洞位置地震映像時(shí)間剖面 3.4 結(jié)論分析 通過前期試驗(yàn)工作和后期探測(cè)施工，經(jīng)地質(zhì)鉆探勘察，物探推斷的溶洞、土洞位置的鉆孔見溶、土洞率在 90%以上。由此可見高密度電法與地震映像法綜合解釋的溶土洞、巖溶發(fā)育區(qū)的位置是準(zhǔn)確的。建議對(duì)綜合物探解釋的溶洞、土洞進(jìn)行工程處理。尤其是位于村莊里及其周邊位置的溶洞、土洞必須進(jìn)行填充。以防地下水位變化誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。 4 結(jié)束語 通過本工點(diǎn)的探測(cè)，值得借鑒的是在巖溶區(qū)的建筑場(chǎng)地，施工前可以對(duì)施工地進(jìn)行高密度電法和 地震映像法探測(cè)，得到場(chǎng)地的巖溶發(fā)育信息，并在施工之前對(duì)施工地進(jìn)行各種預(yù)處理，以防地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，給人民生命財(cái)產(chǎn)最大的保障。 【參考文獻(xiàn)】 1 傅良魁 .應(yīng)用地球物理教程一電法勘探 M.地質(zhì)出版社 .1991 2 葛如冰 ,黃偉義 .高密度電阻率法在灰?guī)r地區(qū)的應(yīng)用研究 J.物探與化探 .1999(1) 3 趙明 .高分辨率地震反射法探測(cè)巖溶的應(yīng)用效果 J.工程物探 .1996（ 3） 4 楊祥森 , 林 昀 , 崔德海 .地震映像法在鐵路隧道隱伏巖溶勘查中的應(yīng) 用 J.2007 5 王治華 ,仇恒永 ,楊振濤 ,夏學(xué)禮 .地震映像法及其應(yīng)用 J.物探與化探 .2008 閱讀相關(guān)文檔 :青海東昆侖不同地質(zhì)階段對(duì)成礦意義分析 供電局應(yīng)急處置能力提升淺談 淺談地下車庫防水工程施工 高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展 某水電站電氣一次設(shè)計(jì)分析 場(chǎng)所感的剖析 盾構(gòu)重疊隧道地面變形規(guī)律以及施工控制技術(shù)分析 關(guān)于無標(biāo)底招標(biāo)進(jìn)展現(xiàn)狀的研究與分析 遙感在水環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用 探討鐵路四電建設(shè)中提高工程造價(jià)業(yè)務(wù)水平的措施 歷史街區(qū)的保護(hù)和更新 內(nèi)