高密度電阻率法QC小組提高高密度電阻率法的推斷解釋精度QC

1、提高高密度電阻率法的推斷解釋精度提高高密度電阻率法的推斷解釋精度（小組編號(hào)：深基（小組編號(hào)：深基qc08-02 ）發(fā)布人：王鵬發(fā)布人：王鵬山東省深基礎(chǔ)工程勘察院高密度電阻率法山東省深基礎(chǔ)工程勘察院高密度電阻率法qc小組小組二二九年三月九年三月目 錄一、 小組簡(jiǎn)介二、 選題理由三、 選定目標(biāo)值及可行性分析四、 分析原因五、 確定要因六、 制定對(duì)策和措施七、 對(duì)策實(shí)施八、 效果檢查九、 鞏固措施十、 今后打算、小組簡(jiǎn)介、小組簡(jiǎn)介表表1 qc小組概況表小組概況表小組名稱山東省深基礎(chǔ)勘察院高密度電阻率法qc小組成立日期2008年2月4日 小組人數(shù)6 人活動(dòng)課題提高高密度電阻率法的推斷解釋精度小組活動(dòng)時(shí)

2、間2009年2月-2009年3月活動(dòng)次數(shù)9 次小組類型攻關(guān)型小 組 成 員姓 名性 別文化程度小組內(nèi)職務(wù)職 務(wù)技術(shù)職稱丁榮勝男大 專組 長(zhǎng)總工程師高級(jí)工程師鄭強(qiáng)男本 科組 員高密度電法組組長(zhǎng)工程師竇炳臣男本 科組 員高密度電法組組長(zhǎng)工程師王鵬男本 科組 員高密度電法組組員助工孫炳海男高 中組 員高密度電法組組員高級(jí)工張殿成 男 大 專 顧 問(wèn) 深基礎(chǔ)勘察院院長(zhǎng) 高級(jí)工程師 二、選題理由二、選題理由 高密度電阻率法是一種精密物探工作方法，其實(shí)質(zhì)是結(jié)合電阻率剖面法與電阻率測(cè)深法的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行二維地電斷面測(cè)量的一種電阻率勘查技術(shù)。它提供的數(shù)據(jù)量大，信息多，并有觀測(cè)精度高、速度快等特點(diǎn)，不僅能有效提高工作

3、效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，而且通過(guò)反演得出的地電斷面圖示結(jié)果形象、簡(jiǎn)單明了?？梢越鉀Q地質(zhì)災(zāi)害和巖土工程中急于解決而又棘手的問(wèn)題，如巖溶、土洞、地下暗河、滑坡體的滑移界面以及斷層的探查等，在工程地質(zhì)和水文地質(zhì)勘查中有著廣闊的應(yīng)用前景。 本小組承擔(dān)過(guò)多個(gè)高密度電阻率法測(cè)量項(xiàng)目，去年我們圍繞大山坡b地塊地質(zhì)情況調(diào)查項(xiàng)目進(jìn)行方法試驗(yàn)，通過(guò)小組活動(dòng)選定了合理的觀測(cè)裝置和有關(guān)參數(shù)，保證了該項(xiàng)目工作的順利完成。時(shí)間跨入2008年，面對(duì)日趨激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，面對(duì)甲方對(duì)成果精度的高要求，小組成員一致認(rèn)為，如果我們能把高密度電阻率法推斷解釋的精度提高一個(gè)臺(tái)階，對(duì)我們?cè)鰪?qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義，所以選題“提高高密度電阻率法

4、的推斷解釋精度”開(kāi)展活動(dòng)。三、可行性分析及選定目標(biāo)值（一） 選定目標(biāo)值 在“山西中南部大能力鐵路太岳山、安泰山隧道高密度電阻率探測(cè)項(xiàng) 目”中，公司要求，高密度電阻率法推斷解釋精度誤差率要小于10%（二）可行性分析 1、通過(guò)對(duì)以往若干項(xiàng)目的施工和經(jīng)驗(yàn)積累，對(duì)儀器的性能有了更進(jìn)一 步的了解，方法技術(shù)更加成熟，已使解釋精度提高到15%。 2、小組技術(shù)力量雄厚，多人有物探專業(yè)中、高級(jí)職稱，質(zhì)量意識(shí)重， 進(jìn)取心強(qiáng)，有較強(qiáng)的鉆研敬業(yè)精神。 3、為適應(yīng)山區(qū)和特殊地形的需要，2007年新購(gòu)置了rtk，使裝備進(jìn)一 步得到了更新。 4、院總工程師擔(dān)任小組顧問(wèn)，技術(shù)上嚴(yán)格把關(guān)。小組成員堅(jiān)信通過(guò)開(kāi) 展qc活動(dòng)共同努力

5、，完全有能力把高密度電阻率法異常的推斷解釋精度提高到一個(gè)新臺(tái)階。四、分析原因四、分析原因高密度電阻率法解釋精度高密度電阻率法解釋精度低低人人 員員新同志較多數(shù)據(jù)處理不當(dāng)邊 界 效 應(yīng)對(duì) 典 型 異 常認(rèn)識(shí)不夠認(rèn)識(shí)缺乏激勵(lì)機(jī)制方方 法法環(huán)環(huán) 境境工作布置受限制設(shè)設(shè) 備備供電設(shè)備電壓低電纜線接頭多儀器設(shè)備操作不熟練數(shù)據(jù)信號(hào)不清晰電 極 間 距 選 擇 不 當(dāng)目標(biāo)體的形態(tài)和特征判別有誤野外作業(yè)環(huán)境條件差新 儀 器 設(shè) 備圖圖1 影響解釋推斷成果諸因素圖影響解釋推斷成果諸因素圖序號(hào)因素名稱確定方法確認(rèn)情況是否要因負(fù)責(zé)人1缺乏激勵(lì)機(jī)制調(diào)查分析缺乏激勵(lì)機(jī)制與推斷解釋精度沒(méi)有根本關(guān)系否竇炳臣2新同志較多調(diào)查

6、分析通過(guò)詢問(wèn)主要技術(shù)員，大部分條款能夠掌握否鄭強(qiáng)3對(duì)典型異常認(rèn)識(shí)不夠調(diào)查分析通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，只按常規(guī)理論判讀引起的電阻率異常，導(dǎo)致結(jié)果產(chǎn)生誤差是丁榮勝4數(shù)據(jù)處理現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證對(duì)操作員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)答，操作員對(duì)操作規(guī)程熟練。操作到位，說(shuō)明操作員能達(dá)到熟練操作的要求否丁榮勝5邊界效應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證一般操作員對(duì)于邊界效應(yīng)都能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。否丁榮勝6電極間距的選擇不當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量電極間距的選擇直接影響到解釋精度是丁榮勝7數(shù)據(jù)信號(hào)不清晰現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)信號(hào)不清晰通過(guò)調(diào)試可以解決否竇炳臣8野外作業(yè)環(huán)境條件差調(diào)查分析技術(shù)人員對(duì)環(huán)境適應(yīng)能力較強(qiáng)，對(duì)工作認(rèn)真負(fù)責(zé)否鄭強(qiáng)9工作布置受限制現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證地形復(fù)雜不足以影響解釋精度否丁榮勝10目標(biāo)體的形態(tài)

7、和特征判別有誤現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證電性差異、空間分布、規(guī)模對(duì)解釋精度影響較大是竇炳臣11供電設(shè)備電壓低現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證供電設(shè)備雖然存在一些小問(wèn)題，通過(guò)加強(qiáng)維護(hù)可以解決否竇炳臣12電纜線接頭多現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證接點(diǎn)虛焊通過(guò)注意也可以完全解決否鄭強(qiáng)五、確定主要因素五、確定主要因素 由上述表格可以看出，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證和調(diào)查分析，影響高密度電阻率法的推斷解釋精度的三個(gè)要因是1、對(duì)典型異常認(rèn)識(shí)不夠2、電極間距的選擇不當(dāng)3、對(duì)目標(biāo)體的形態(tài)和特征判斷有誤。 六、制定對(duì)策和措施六、制定對(duì)策和措施 表表3 對(duì)策措施表對(duì)策措施表 序號(hào)主因?qū)?策目標(biāo)措 施負(fù)責(zé)人地點(diǎn)完成期限1對(duì)典型異常的認(rèn)識(shí)不全面學(xué)習(xí)討論，全面認(rèn)識(shí)通過(guò)講課和輔導(dǎo)使技術(shù)人員較全面地

8、認(rèn)識(shí)項(xiàng)目工作中的典型異常，結(jié)合廣西賀州電廠-灰場(chǎng)工程電阻率曲線斷面圖，分析講解，最后通過(guò)考試，檢查學(xué)習(xí)情況，考試采取百分制，90分為合格 。組織學(xué)習(xí)，閱讀有關(guān)的科技資料和相關(guān)的教學(xué)材料，并進(jìn)行討論，對(duì)異常進(jìn)行重新認(rèn)識(shí)，認(rèn)清異常的本質(zhì)。丁榮勝?gòu)埖畛蓵?huì)議室1月15日至2月15日-2目標(biāo)體的形態(tài)和特征掌握不夠收集資料野外踏勘實(shí)際工作試驗(yàn)掌握目標(biāo)體的電性差異、空間分布形態(tài)等，通過(guò)分析，野外踏勘，在具體實(shí)踐中采取邊做邊講的方法，使技術(shù)人員充分認(rèn)識(shí)目標(biāo)體的形態(tài)和特征全面收集相關(guān)資料進(jìn)行綜合分析；進(jìn)行野外實(shí)地踏勘，全面了解目標(biāo)體的產(chǎn)狀、規(guī)模以及與圍巖的電性差異；必要時(shí)作一些試驗(yàn)，實(shí)施由已知到未知，再由未知到

9、已知的工作原則。 鄭強(qiáng)竇炳臣王鵬孫炳海工程現(xiàn)場(chǎng)工程項(xiàng)目的野外工作階段（2月20日-3月10日）3電極距的選擇不夠合理分析研究合理選擇根據(jù)具體情況確定合理的電極間距，使高密度電阻率法定推斷解釋精度小于2m對(duì)所了解的資料或成果進(jìn)行研究。總結(jié)電極距大小與目標(biāo)體空間形態(tài)的關(guān)系，進(jìn)行選擇。通過(guò)對(duì)已知的物理模型的方法實(shí)驗(yàn)，選擇出合理的電極間距。七、對(duì)策實(shí)施七、對(duì)策實(shí)施 小組成員按照各自的職責(zé)，既有分工又有合作，集中集體智慧，調(diào)動(dòng)全員積極性，著重解決主要原因，同時(shí)對(duì)其它的一些次要因素和一般問(wèn)題也落實(shí)到人，層層把關(guān)。針對(duì)主因主要做了以下工作： 對(duì)典型異常的重新認(rèn)識(shí)對(duì)典型異常的重新認(rèn)識(shí)： 由丁榮勝總工負(fù)責(zé)進(jìn)行輔

10、導(dǎo)，組織討論，結(jié)合以往工作中典型斷面加深對(duì)異常的重新認(rèn)識(shí)。高密度電阻率法的實(shí)質(zhì)就是電阻率剖面法和電阻率測(cè)深法的結(jié)合，反應(yīng)了斷面的電阻率分布特征。典型的地質(zhì)體具有典型的地電斷面。圖圖3-13-1廣西賀州電廠廣西賀州電廠- -灰場(chǎng)工程灰場(chǎng)工程4 4線電阻率曲線斷面圖線電阻率曲線斷面圖 圖圖3-23-2廣西賀州電廠廣西賀州電廠- -灰場(chǎng)工程灰場(chǎng)工程2 2線電阻率曲線斷面圖線電阻率曲線斷面圖 如圖3-1為廣西賀州電廠-灰廠工程4線實(shí)測(cè)的斷面圖，它反映了下覆灰?guī)r的起伏情況。圖3-2為廣西賀州電廠-灰廠工程2線實(shí)測(cè)的斷面圖，該剖面反映了地表覆蓋層為高阻，中間為含水第四系覆蓋層，下部為巖溶的探測(cè)成果。圖圖3

11、-33-3大山坡大山坡b b地塊巖脈斷面圖地塊巖脈斷面圖 如果對(duì)典型地質(zhì)體引起的異常缺少必要的認(rèn)識(shí)，就容易對(duì)異常造成錯(cuò)誤的解釋。如圖3-3，這是一個(gè)較為典型的低阻板狀體的電阻率斷面圖，低阻板狀體是輝長(zhǎng)巖巖脈，調(diào)查結(jié)果表明該異常體呈脈狀產(chǎn)出，北東走向，巖脈寬度約6m，巖脈產(chǎn)狀：傾向北西，近直立。起初按常規(guī)的異常形態(tài)去判斷異常，認(rèn)為是呈“八”字型的構(gòu)造引起，后經(jīng)反復(fù)討論、比較，并查閱相關(guān)資料，對(duì)該異常有了新的認(rèn)識(shí)。 選擇合理的電極間距選擇合理的電極間距 高密度電阻率法電極間距的大小直接影響采集數(shù)據(jù)剖面對(duì)目標(biāo)體的反映能力，電極間距越小對(duì)目標(biāo)體的探測(cè)精度越高即分辨率越高，但勘探深度越小。分辨率與勘探深

12、度是一對(duì)辯證的矛盾。但如果電極數(shù)固定不變，隨著電極間距的減小，剖面長(zhǎng)度也相應(yīng)減小，從而減小了剖面的探測(cè)深度，也影響了對(duì)埋深較大的目標(biāo)體的探測(cè)能力。為了對(duì)目標(biāo)體進(jìn)行有效地探測(cè)，就必須在野外探測(cè)前先了解被探測(cè)目標(biāo)體的形態(tài)以及相對(duì)埋深的規(guī)模，以選擇合理的電極間距，必要時(shí)應(yīng)先進(jìn)行方法試驗(yàn)，優(yōu)選合理的觀測(cè)裝置和相關(guān)的技術(shù)參數(shù)。 我們通過(guò)對(duì)已知的物理模型的方法試驗(yàn)，了解到采用不同電極間距，對(duì)目標(biāo)體的解釋結(jié)果會(huì)有一定的差異。例如在對(duì)某測(cè)區(qū)ii線實(shí)測(cè)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行大量統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上，求出了利用溫納四極裝置特征曲線計(jì)算低阻異常體的埋深和直徑的近似關(guān)系式，具體計(jì)算公式如下：溫納裝置：h3/5 aomax ，d1/

13、4 x式中：aomaxs最大值對(duì)應(yīng)的ao值； xs最大值的一半所對(duì)應(yīng)的橫剖面的寬度； d異常體半徑。利用上述公式對(duì)某測(cè)區(qū)物理模型參數(shù)的計(jì)算結(jié)果如下表(表4)。裝置類型參數(shù)線1m極距3m極距5m極距amnbn1132d0.91.12.0h9.98.19.0 已知巷道的頂板埋深為8.3m，規(guī)格為24m。從表中可以看出：這種裝置求出的埋深都接近已知埋深，求出的半徑略有差異。極距小時(shí)半徑略小，極距大時(shí)半徑略大。從三種電極距當(dāng)中可以看出哪一種電極距的計(jì)算結(jié)果與已知條件更為接近，另外隔離系數(shù)的取得與電極間距有一定的關(guān)系，電極間距大隔離系數(shù)小，其實(shí)質(zhì)是勘探深度的一致性。表4 充分了解目標(biāo)體的形態(tài)和特征，提供

14、合理的地球物理前提和模型充分了解目標(biāo)體的形態(tài)和特征，提供合理的地球物理前提和模型 電性參數(shù)存在差異是開(kāi)展電法勘探的地球物理前提，所以工作之前應(yīng)充分了解介質(zhì)的電性差異。如在采空區(qū)和巖溶調(diào)查時(shí)要了解采空區(qū)或溶洞與圍巖間的電性差異；圈定基巖埋深時(shí)要了解覆蓋層與基巖間的電性差異。了解被探測(cè)目標(biāo)體的規(guī)模是為了選擇合理的電極間距，比如目標(biāo)體的規(guī)模相對(duì)埋深較小，若用較小的電極距將探測(cè)不到目標(biāo)體，若用較大的電極距探測(cè)目標(biāo)體將不能引起明顯的電阻率異常，給解釋推斷帶來(lái)一定的難度。了解目標(biāo)體的形態(tài)可以通過(guò)特征曲線計(jì)算出特殊地質(zhì)體的埋深和半徑，如球體或規(guī)則的二度體。為此野外在布置剖面前，我們進(jìn)行野外實(shí)地踏勘并收集大量

15、的相關(guān)資料，充分了解被探測(cè)目標(biāo)體的形態(tài)和特征以及大致埋深。 除以上工作外，針對(duì)另外的次要因素我們也很重視，鄭強(qiáng)作為野外操作組長(zhǎng)帶領(lǐng)野外工作人員不畏艱辛，克服了野外工作條件差、地形復(fù)雜、接地條件差等種種困難，為了點(diǎn)位精確，每個(gè)排列的1 號(hào)電極的位置用rtk測(cè)定，其他點(diǎn)用測(cè)線量距，并進(jìn)行改平，斜坡過(guò)大間距的電纜，滿足水平極距的要求；對(duì)生產(chǎn)設(shè)備和儀器設(shè)備加強(qiáng)維護(hù)，特別是測(cè)量電纜進(jìn)行經(jīng)常性檢查，保證儀器性能良好，保證導(dǎo)通狀態(tài)良好和無(wú)漏電現(xiàn)象，從而保證野外數(shù)據(jù)采集真實(shí)有效。竇炳臣全面負(fù)責(zé)質(zhì)量監(jiān)督和日常檢查工作并做好后勤服務(wù)工作，經(jīng)常組織學(xué)習(xí)有關(guān)質(zhì)量方面的文件及相關(guān)資料，負(fù)責(zé)質(zhì)量管理和安全生產(chǎn)，建立健全質(zhì)

16、量管理體系，規(guī)定操作員對(duì)當(dāng)天采集的數(shù)據(jù)作100%的檢查，對(duì)個(gè)別畸變點(diǎn)進(jìn)行線性處理，野外組長(zhǎng)對(duì)當(dāng)日觀測(cè)的原始資料進(jìn)行100%檢查、復(fù)核，對(duì)不同裝置采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行正演、反演，同時(shí)在同一工區(qū)采用統(tǒng)一的等值線色階，采用精細(xì)網(wǎng)格進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 八、效果檢查八、效果檢查 1、對(duì)策措施效果檢查（1）通過(guò)考試，技術(shù)人員的考試成績(jī)都在95分以上，說(shuō)明技術(shù)人員對(duì)典型異常的認(rèn)識(shí)已經(jīng)有了更深的了解。（2）通過(guò)野外踏勘，針對(duì)具體目標(biāo)體，丁榮勝總工程師現(xiàn)場(chǎng)考察詢問(wèn)，技術(shù)人員能準(zhǔn)確回答目標(biāo)體的形態(tài)和特征，說(shuō)明技術(shù)人員進(jìn)步明顯。 （3）通過(guò)對(duì)已知的物理模型的方法實(shí)驗(yàn)，選擇出5m為合理的電極間距 2、總體效果檢查。 在2009

17、年3月完成的“山西中南部大能力鐵路太岳山、安泰山隧道高密度電阻率探測(cè)項(xiàng)目”中，表5為推斷成果與鉆孔資料的對(duì)比。由于成果精度的提高，通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)陸續(xù)承接了多個(gè)工程項(xiàng)目。表5以山西中南部大能力鐵路太岳山、安泰山隧道高密度電阻率探測(cè)項(xiàng)目為例，得出物探推斷成果與鉆孔揭示深度對(duì)照表。 表5 物探推斷成果與鉆孔揭示深度對(duì)照表 由表5可以看出高密度電阻率法推斷的埋深與鉆孔資料相比解釋平均誤差率為8.9%，超出預(yù)訂的目標(biāo)10%。如圖6工程名稱推斷成果（m）鉆孔資料（m）差值（m） 山西中南部大能力鐵路太岳山、安泰山隧道1線16.014.88.12線14.01326.1 3線17.018.58.2 4線5.34.712.7 5線18.617.46.9 6線14.015.06.7 7線18.416.114.2 圖6實(shí)際誤差率8.9%目標(biāo)誤差率10%九、鞏固措施九、鞏固措施 1、把工作中得出的關(guān)于典型異常的認(rèn)識(shí)、電極間距設(shè)置與目標(biāo)體