第五講高密度電法ppt課件

1、1是一種重要的工程物探方法是一種重要的工程物探方法以地下巖土介質(zhì)的電性差異為基礎(chǔ)以地下巖土介質(zhì)的電性差異為基礎(chǔ)主要是觀測研究人工建立的地下穩(wěn)定主要是觀測研究人工建立的地下穩(wěn)定電流場的分布規(guī)律電流場的分布規(guī)律主要用于水文、工程和環(huán)境地質(zhì)調(diào)查主要用于水文、工程和環(huán)境地質(zhì)調(diào)查High Density Resistivity Method 高密度電阻率法是集電阻率測深法和電阻率剖面法于一體的一種多裝置，多高密度電阻率法是集電阻率測深法和電阻率剖面法于一體的一種多裝置，多極距的組合方法，它具有一次布極即可進行的裝置數(shù)據(jù)采集以及通過求取比值參極距的組合方法，它具有一次布極即可進行的裝置數(shù)據(jù)采集以及通過求取

2、比值參數(shù)而能突出異常信息，信息多并且觀察精度高，速度快，探測深度靈活等特點。數(shù)而能突出異常信息，信息多并且觀察精度高，速度快，探測深度靈活等特點。 2電極布設(shè)一次性完成，減少因電極布置而產(chǎn)生的故障和干擾；電極布設(shè)一次性完成，減少因電極布置而產(chǎn)生的故障和干擾；可進行有效的多種電極排列方式采集，或獲得豐富的地電斷面；可進行有效的多種電極排列方式采集，或獲得豐富的地電斷面；野外數(shù)據(jù)采集自動化，避免手工操作出現(xiàn)的錯誤；野外數(shù)據(jù)采集自動化，避免手工操作出現(xiàn)的錯誤；5.1 高密度電阻率法的特點（相對常規(guī)的電阻率法）高密度電阻率法的特點（相對常規(guī)的電阻率法）35.2 高密度電阻率勘探系統(tǒng)：高密度電阻率勘探系

3、統(tǒng)： 采集及處理（電極系、程控式電極轉(zhuǎn)換開關(guān)、電測儀）采集及處理（電極系、程控式電極轉(zhuǎn)換開關(guān)、電測儀） 將全部電極按一定的間距布置在測點上（將全部電極按一定的間距布置在測點上（1-10m1-10m），利用電極轉(zhuǎn)換開關(guān)，將每四個相鄰），利用電極轉(zhuǎn)換開關(guān)，將每四個相鄰電極進行一次組合，實現(xiàn)多種電極排列的測量參數(shù)。電極進行一次組合，實現(xiàn)多種電極排列的測量參數(shù)。快速采集，提高工作效率、智能化，快速采集，提高工作效率、智能化，4一、需要了解的一些基本知識：一、需要了解的一些基本知識：電阻率或?qū)щ娐孰娮杪驶驅(qū)щ娐视绊懸蛩兀河绊懸蛩兀?成份成份 含水量（潛水面）含水量（潛水面） 礦化度（咸、淡水層位）礦化度

4、（咸、淡水層位） 溫度（地熱）溫度（地熱）介質(zhì)介質(zhì)電阻率（電阻率（ m m）介質(zhì)介質(zhì)電阻率（電阻率（ m m）黃土黃土0-2000-200雨水雨水10001000粘土粘土1-2001-200河水河水10-10010-100含水礫石層含水礫石層50-50050-500海水海水0.1-10.1-1隔水粘土層隔水粘土層5-305-30潛水潛水1001005電性標志層電性標志層 電性層：以電阻率大小劃分的地層。電性層：以電阻率大小劃分的地層。 電性層與地層有時不一致電性層與地層有時不一致 ！電性標志層：找出與某一地質(zhì)層符合最好的電性層電性標志層：找出與某一地質(zhì)層符合最好的電性層 意義：意義：以電性標志

5、層作為曲線連續(xù)對比的標志，追蹤目的層。以電性標志層作為曲線連續(xù)對比的標志，追蹤目的層。 原則：原則：a. a. 電阻率橫向穩(wěn)定，與圍巖差異大（電阻率橫向穩(wěn)定，與圍巖差異大（1010倍以上）；倍以上）； b. b. 測區(qū)內(nèi)連續(xù)性好，控制著工作區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造；測區(qū)內(nèi)連續(xù)性好，控制著工作區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造； c. c. 厚度大。厚度大。 煤炭電法：灰?guī)r基底煤炭電法：灰?guī)r基底水文電法：含水層下的粘土隔水層（低阻）水文電法：含水層下的粘土隔水層（低阻）工程電法：高阻基底工程電法：高阻基底6（一）（一） 兩個點源的電場特征：兩個點源的電場特征：A(I)B(-I)M)11(2BMAMIUABM電位差表達式電位差表達

6、式地下均勻介質(zhì)的電阻率地下均勻介質(zhì)的電阻率7二、如何測定大地的電阻率？二、如何測定大地的電阻率？ 在地下半空間中建立人工的電流場，研究由于地質(zhì)對象在地下半空間中建立人工的電流場，研究由于地質(zhì)對象的存在而產(chǎn)生的電場的變化（探測對象與周圍介質(zhì)之間的存在而產(chǎn)生的電場的變化（探測對象與周圍介質(zhì)之間的電阻率差異是前提條件）。的電阻率差異是前提條件）。 將直流電通過電極向地下供電以形成人工直流電場，由于直流電場中電荷的分布不隨將直流電通過電極向地下供電以形成人工直流電場，由于直流電場中電荷的分布不隨時間改變，這是一種穩(wěn)定的時間改變，這是一種穩(wěn)定的電流場。電流場。8（二）（二） 測定地下介質(zhì)的電阻率：測定地

7、下介質(zhì)的電阻率： 在在A A、B B兩點供電，兩點供電，M M、N N兩點測量其間的電位差，來反算地下介質(zhì)的電阻率兩點測量其間的電位差，來反算地下介質(zhì)的電阻率AMNB)1111(2I BNANBMAMUUUABNABMMNIUKMNK K為電極排列系數(shù)（聯(lián)合剖面、對稱四極排列、溫納四極排列）為電極排列系數(shù)（聯(lián)合剖面、對稱四極排列、溫納四極排列）9IUKMNs均勻大地電阻率的概念：均勻大地電阻率的概念： 實際上相當于將本來不均勻的的地電斷面用某一等效的均勻斷面來代替，按上式計實際上相當于將本來不均勻的的地電斷面用某一等效的均勻斷面來代替，按上式計算的電阻率不應當是地下介質(zhì)的真實值，而是在電場分布

8、范圍內(nèi)、各種地下介質(zhì)電阻算的電阻率不應當是地下介質(zhì)的真實值，而是在電場分布范圍內(nèi)、各種地下介質(zhì)電阻率綜合影響的結(jié)果，視電阻率。率綜合影響的結(jié)果，視電阻率。10溫納四極（等間距的對稱四極）溫納四極（等間距的對稱四極）溫納偶極溫納偶極溫納微分溫納微分01234567890123456789IIUU0123456789IU一次組合，獲得三種電極排列的測量參數(shù)一次組合，獲得三種電極排列的測量參數(shù)5.3 高密度電阻率的裝置及工作原理：高密度電阻率的裝置及工作原理： 溫納四極裝置11三種排列測得的視電阻率關(guān)系如下：三種排列測得的視電阻率關(guān)系如下：sss3231可形成各種視參數(shù)的的等值線斷面圖可形成各種視參

9、數(shù)的的等值線斷面圖 單獨的單獨的 比值參數(shù)比值參數(shù) 相鄰兩點的視電阻率值的比值相鄰兩點的視電阻率值的比值ssT/sss（能夠更為直觀地反映地電斷面的特征）（能夠更為直觀地反映地電斷面的特征）12聯(lián)合三極裝置高密度電阻率的裝置及工作原理：高密度電阻率的裝置及工作原理： AU0123456789U0123456789B溫納三極裝置溫納三極裝置溫納三極裝置溫納三極裝置兩種排列與對稱四極裝置測得的視電阻率關(guān)系如下：兩種排列與對稱四極裝置測得的視電阻率關(guān)系如下：2/ )(BsAss1314155.4 高密度電法野外工作方法技術(shù)高密度電法野外工作方法技術(shù)地表面剖面法地表面剖面法井中電阻率成像井中電阻率成像

10、單孔單孔跨孔跨孔1.1.數(shù)據(jù)采集方式：數(shù)據(jù)采集方式：2.2.電極距的確定：電極距的確定：xnan n為隔離系數(shù)，為隔離系數(shù)，x x點距點距0345678912IUn=1163. 3. 測點分布測點分布0345678912IUN=1U9012345678IN=2U0123456789IN=3U0123456789I101112N=4nx地面17每一層的測點數(shù)計算式：每一層的測點數(shù)計算式：隔離系數(shù)總電極數(shù)3N呈倒梯形184. 4. 野外工作示意圖野外工作示意圖011 1223 243536474859程控開關(guān)觀測系統(tǒng)19理論圖示ABMNE電流I等位面電力線=KU/I視電阻率，單位視電阻率，單位(m

11、)m)K K裝置系數(shù)裝置系數(shù)U U電位差，單位（電位差，單位（mV)mV)I I電流強度，單位（電流強度，單位（mI)mI)s5. 5. 測量系統(tǒng)測量系統(tǒng)20DUK-1探測系統(tǒng)測試記錄儀21DUK-1探測系統(tǒng)電極控制儀22DUK-1探測系統(tǒng)工作站23測量電極示意圖 24高密度電法野外觀測示意圖255.5 基本的資料處理方法基本的資料處理方法1.1.統(tǒng)計處理：視電阻率參數(shù)斷面圖或灰度圖統(tǒng)計處理：視電阻率參數(shù)斷面圖或灰度圖取滑動平均；計算均值、方差；視參數(shù)分級取滑動平均；計算均值、方差；視參數(shù)分級2.2.比值換算法：等值線斷面圖或灰度圖比值換算法：等值線斷面圖或灰度圖 參數(shù)對局部低阻體參數(shù)對局部低

12、阻體 T T 參數(shù)對局部高阻體有較強的分辨能力。參數(shù)對局部高阻體有較強的分辨能力。3. 3. 濾波處理濾波處理 視電阻率曲線隨極距的增大由單峰變?yōu)殡p峰，繪制斷面后除了主異常外，一視電阻率曲線隨極距的增大由單峰變?yōu)殡p峰，繪制斷面后除了主異常外，一般還會出現(xiàn)強的伴隨異常，應消除這種成分的影響。般還會出現(xiàn)強的伴隨異常，應消除這種成分的影響。 4. 4. 結(jié)合正演資料進行分析地下斷面的分布特征。結(jié)合正演資料進行分析地下斷面的分布特征。26 高密度電法數(shù)據(jù)處理中幾個比值參數(shù)：高密度電法數(shù)據(jù)處理中幾個比值參數(shù)：)()()(iiiTsss) 1() 1()()() 1,(iiiiiiBsAsBsAs2) 1

13、()() 1()()(iiiiiGBsBsAsAs271 1、首先根據(jù)所測視電阻率的結(jié)果評價視電阻率的分布特征；、首先根據(jù)所測視電阻率的結(jié)果評價視電阻率的分布特征；2 2、利用比值參數(shù)、利用比值參數(shù)GsGs和和的平面圖和擬斷面圖，研究觀測剖面橫向電阻率的變化特征，并根據(jù)的平面圖和擬斷面圖，研究觀測剖面橫向電阻率的變化特征，并根據(jù)此確定斷層和裂隙發(fā)育帶的位置、含水性及傾斜方向；此確定斷層和裂隙發(fā)育帶的位置、含水性及傾斜方向； 3 3、比值參數(shù)、比值參數(shù)T TS S的分布變化特征既包含了垂向電阻率變化的信息，又反映了橫向電阻率的變化。的分布變化特征既包含了垂向電阻率變化的信息，又反映了橫向電阻率的

14、變化。因此利用因此利用T TS S的平面剖面圖和擬斷面圖研究地電斷面的異常性質(zhì)，要綜合的平面剖面圖和擬斷面圖研究地電斷面的異常性質(zhì)，要綜合GsGs和和的異常信的異常信息。息。4 4、如果以單對數(shù)坐標系繪制的、如果以單對數(shù)坐標系繪制的法和法和法視電阻率平面剖面圖上，兩組剖面曲線之間存在固法視電阻率平面剖面圖上，兩組剖面曲線之間存在固定間距，即比值參數(shù)定間距，即比值參數(shù)T TS S是一個常數(shù)，那么介質(zhì)電阻率只存在垂向變化。若是一個常數(shù)，那么介質(zhì)電阻率只存在垂向變化。若T TS S小于小于1 1則說明則說明介質(zhì)電阻率隨深度的變化而增大；否則減?。唤橘|(zhì)電阻率隨深度的變化而增大；否則減?。毁Y料解釋的基本

15、原則資料解釋的基本原則285 5、如果沿觀測點剖面方向有相鄰三個測點、如果沿觀測點剖面方向有相鄰三個測點 和和 值相同，即值相同，即T TS S等于等于1 1那么可以認為對應勘探那么可以認為對應勘探范圍內(nèi)的介質(zhì)是均勻的。范圍內(nèi)的介質(zhì)是均勻的。6 6、由于比值參數(shù)、由于比值參數(shù)GsGs和和是以聯(lián)合三極裝置的測量結(jié)果為基礎(chǔ)的，因而通過求取比值參數(shù)可有是以聯(lián)合三極裝置的測量結(jié)果為基礎(chǔ)的，因而通過求取比值參數(shù)可有效地抑制所測區(qū)域的空間效應，同樣效地抑制所測區(qū)域的空間效應，同樣T TS S參數(shù)的求取也又類似作用。參數(shù)的求取也又類似作用。7 7、綜合分析各類視參數(shù)所反映的介質(zhì)電阻率和幾何參數(shù)的信息，并結(jié)合

16、已知區(qū)域的礦井地質(zhì)、綜合分析各類視參數(shù)所反映的介質(zhì)電阻率和幾何參數(shù)的信息，并結(jié)合已知區(qū)域的礦井地質(zhì)、水文地質(zhì)資料以及其他地球物理勘探資料，建立該區(qū)域的地電斷面圖，并選擇一些有意義水文地質(zhì)資料以及其他地球物理勘探資料，建立該區(qū)域的地電斷面圖，并選擇一些有意義的地段進行正演模擬等，以驗證地電模型的建立是否符合實際。的地段進行正演模擬等，以驗證地電模型的建立是否符合實際。8 8、選擇部分構(gòu)造影響較小的測點，由不同極距的視電阻率剖面曲線轉(zhuǎn)換出垂向電測深曲線，、選擇部分構(gòu)造影響較小的測點，由不同極距的視電阻率剖面曲線轉(zhuǎn)換出垂向電測深曲線，并利用計算機進行自動反演解釋。并利用計算機進行自動反演解釋。ss2

17、930/T315.6 5.6 高密度電阻率資料的反演高密度電阻率資料的反演基于電磁測深曲線的佐迪反演的方法基于電磁測深曲線的佐迪反演的方法最小二乘優(yōu)化法，通過不斷調(diào)整初始模型直至使實際測深曲線和模型測最小二乘優(yōu)化法，通過不斷調(diào)整初始模型直至使實際測深曲線和模型測深曲線之差達到最小，最終的模型參數(shù)即作為反演的結(jié)果。深曲線之差達到最小，最終的模型參數(shù)即作為反演的結(jié)果。高密度電阻率資料的層析成像，方法類同于此高密度電阻率資料的層析成像，方法類同于此初始模型正演計算反演分析網(wǎng)格化2.5維有限元法理論與實測斷面的比較32335.7 5.7 應用范圍應用范圍廣泛應用于堤防隱患探測（如對江河大堤的蟻穴，鼠洞

18、和軟弱夾層及裂縫的高分辨率探測）廣泛應用于堤防隱患探測（如對江河大堤的蟻穴，鼠洞和軟弱夾層及裂縫的高分辨率探測）用于水文、工程、環(huán)境的地質(zhì)勘探及高分辨率電阻率法工程地質(zhì)勘探；用于水文、工程、環(huán)境的地質(zhì)勘探及高分辨率電阻率法工程地質(zhì)勘探；用于煤礦采空區(qū)、人防工程及喀斯特地區(qū)的溶洞等勘探；用于煤礦采空區(qū)、人防工程及喀斯特地區(qū)的溶洞等勘探；廠房地基、高速公路、橋梁、鐵路、山體滑坡等地質(zhì)災害勘探；廠房地基、高速公路、橋梁、鐵路、山體滑坡等地質(zhì)災害勘探；用于金屬與非金屬礦產(chǎn)資源勘探地熱勘探。用于金屬與非金屬礦產(chǎn)資源勘探地熱勘探。34某河堤土工膜完整性探測某河堤土工膜完整性探測 土工膜土工膜 河床河床 河

19、堤河堤 破裂處破裂處 底部深度變化底部深度變化 完整處完整處認識一下高密度電阻率成果圖像認識一下高密度電阻率成果圖像35某地區(qū)巖性界線探測 混合花崗巖 巖性界線 凝灰?guī)r 36某廠房基礎(chǔ)溶洞探測 溶洞 溶洞 大理巖 37某地區(qū)含金石英脈探測含金石英脈38沈陽怪坡含水斷裂探測 石英砂巖 含水斷裂 安山巖 設(shè)計鉆孔39某金屬礦探測 地形線 古采坑 硅化帶礦體 點距：3M40某金礦脈探測點距：5M采礦坑道 金礦脈 侵入巖體 41應用實例一：云南某水庫高密度電法應用實例一：云南某水庫高密度電法對水庫壩體狀況進行高密度電阻率法勘探。對水庫壩體狀況進行高密度電阻率法勘探。水庫壩型為粘土心墻風化料壩，壩高水庫

20、壩型為粘土心墻風化料壩，壩高4848米（壩底高程米（壩底高程19851985米，壩頂高程米，壩頂高程20332033米），壩頂長米），壩頂長154154米，壩頂寬米，壩頂寬7 7米，總庫容米，總庫容433433萬立方米。萬立方米。 1. 1. 基本情況基本情況42432. 2. 壩址區(qū)水文地質(zhì)條件壩址區(qū)水文地質(zhì)條件 1) 1) 地下水類型地下水類型 壩址區(qū)地下水類型較為單一。根據(jù)各含水層巖性、地下水賦存條件及水力特征等壩址區(qū)地下水類型較為單一。根據(jù)各含水層巖性、地下水賦存條件及水力特征等，可分為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水兩大類。，可分為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水兩大類。 2) 2) 各含水層透

21、水性能各含水層透水性能右岸山體右岸山體 殘坡積、紅粘土和砂壤土：微弱透水；殘坡積、紅粘土和砂壤土：微弱透水； 全強風化巖體、砂及砂土夾碎塊：微弱、弱透水；全強風化巖體、砂及砂土夾碎塊：微弱、弱透水； 弱至新鮮巖體：中等透水。弱至新鮮巖體：中等透水。左岸山體左岸山體 殘坡積、紅粘土和砂壤土：微弱透水；殘坡積、紅粘土和砂壤土：微弱透水； 全強風化巖體、砂及砂土夾碎塊：弱透水；全強風化巖體、砂及砂土夾碎塊：弱透水； 弱至新鮮巖體：極微透水。弱至新鮮巖體：極微透水。河中河床河中河床 沖積砂碎石：弱透水；沖積砂碎石：弱透水； 斷層破碎帶及強弱風化巖體：微弱透水；斷層破碎帶及強弱風化巖體：微弱透水； 新鮮

22、巖體：極微透水。新鮮巖體：極微透水。 443.3.電法勘探電極裝置類型選擇電法勘探電極裝置類型選擇 本次采用溫納四極排列，本次采用溫納四極排列，6060路電極，勘探工作使用的電極間距測線路電極，勘探工作使用的電極間距測線1 1、測線、測線2 2、測線、測線3 3為為3.53.5米，測線米，測線4 4和測線和測線5 5為為3.03.0米。米。 4.4.測線布設(shè)測線布設(shè) 共計布設(shè)了共計布設(shè)了5 5條測線條測線8 8條剖面條剖面45剖 面 8測 線 5測 線 4溝水測 線 3測 線 1洪排測 線 2剖 面 5剖 面 3庫 區(qū) 剖 面 1剖 面 7溝水排剖 面 6剖 面 4剖 面 2溢道測線測線1 1

23、位于壩體頂部，與防浪墻相距位于壩體頂部，與防浪墻相距1m1m。測線從溢洪道內(nèi)邊緣開始，過輸水隧洞上部，。測線從溢洪道內(nèi)邊緣開始，過輸水隧洞上部，至水庫管理所門口路邊結(jié)束，總長至水庫管理所門口路邊結(jié)束，總長206.5206.5米。米。 測線測線2 2位于壩體后坡上，與測線位于壩體后坡上，與測線1 1平行，距壩頂斜距為平行，距壩頂斜距為1717米。起點位于測線米。起點位于測線1 1的的54.554.5米米處下方，總長處下方，總長206.5206.5米米 測線測線3 3位于壩體后坡上，與測線位于壩體后坡上，與測線2 2平行，距測線平行，距測線2 2 斜距為斜距為20.420.4米。起點與測線米。起點

24、與測線2 2的起點的起點對齊，總長對齊，總長206.5206.5米米 461:2.751:3.001:3.251:2.51:2.751:3.00測 線 1測 線 2測 線 3測 線 4測 線 57222223538.5336.438.54235.756.37.74.69.419.02032米測線測線4 4（剖面（剖面7 7）位于壩體后坡上，與測線）位于壩體后坡上，與測線3 3平行，距測線平行，距測線3 3斜距為斜距為15.515.5米。起點位米。起點位于測線于測線3 3的的6 6米處下方，總長米處下方，總長177177米。米。 測線測線5 5（剖面（剖面8 8）位于壩體后坡上，與測線）位于壩體

25、后坡上，與測線4 4平行，距測線平行，距測線4 4斜距為斜距為29.429.4米。起點位米。起點位于測線于測線4 4起點前起點前21.521.5米處下方，總長米處下方，總長177177米米 47輸水隧洞地表浸水區(qū)域測線測線1 1剖面圖剖面圖 點位點位151151155155米，深度米，深度323234.134.1米處有一米處有一2 240ohm-m40ohm-m的明顯低阻異常體（藍的明顯低阻異常體（藍色），電阻率值圈閉且變化大，推斷為水庫的輸水隧洞，因其充水較多而成為色），電阻率值圈閉且變化大，推斷為水庫的輸水隧洞，因其充水較多而成為良導體。壩頂?shù)牡妥璺植迹ㄋ{色），是下雨形成的潛水區(qū)。良導體。

26、壩頂?shù)牡妥璺植迹ㄋ{色），是下雨形成的潛水區(qū)。 48地表浸水區(qū)浸潤區(qū)浸潤區(qū)浸潤區(qū)點位點位132132136136米，深度米，深度45.545.5米處有一米處有一150ohm-m150ohm-m左右的低阻異常體（藍色），是浸潤左右的低阻異常體（藍色），是浸潤區(qū)。點位區(qū)。點位78788585米，深度米，深度52.552.5米處有一米處有一150ohm-m150ohm-m左右低阻異常（藍色），是浸潤區(qū)。左右低阻異常（藍色），是浸潤區(qū)。點位點位160160164.5164.5米，深度米，深度21.121.128.128.1米處有一低阻異常（藍色），是浸潤區(qū)。點米處有一低阻異常（藍色），是浸潤區(qū)。點位位1

27、10110米處有一低阻異常（藍色），是下雨形成的潛水區(qū)。米處有一低阻異常（藍色），是下雨形成的潛水區(qū)。 測線測線2 2剖面圖剖面圖 49嚴重滲水區(qū)滲水區(qū)嚴重滲水區(qū)點位點位141141147147米，深度米，深度38.538.54444米處有一米處有一242440ohm-m40ohm-m的明顯低阻體（藍色）的明顯低阻體（藍色），是嚴重滲水區(qū)。點位，是嚴重滲水區(qū)。點位129129134134米，深度米，深度45454949米處有一米處有一242440ohm-m40ohm-m的明顯的明顯低阻異常體（藍色），是嚴重滲水區(qū)。點位低阻異常體（藍色），是嚴重滲水區(qū)。點位126126154154米，深度米，深

28、度32325858米范圍米范圍內(nèi)有一內(nèi)有一4040140ohm-m140ohm-m的大面積低阻體（淺藍色），是滲水區(qū)域。的大面積低阻體（淺藍色），是滲水區(qū)域。 測線測線3 3剖面圖剖面圖50嚴重滲水區(qū)滲水區(qū)地表浸水區(qū)點位點位111111129129米，深度米，深度29294848米處有一米處有一3 3140ohm-m140ohm-m的大面積低阻異常體（藍色、的大面積低阻異常體（藍色、淺藍色），是滲水區(qū)域。點位淺藍色），是滲水區(qū)域。點位66666969米，深度米，深度37.137.141.141.1米處有一米處有一3 380ohm-m80ohm-m的圈的圈閉低阻異常（藍色），是嚴重滲水區(qū)。點位閉

29、低阻異常（藍色），是嚴重滲水區(qū)。點位148148154154米，深度米，深度1 13 3米處有一低阻異米處有一低阻異常（淺藍色），是下雨形成的潛水區(qū)。常（淺藍色），是下雨形成的潛水區(qū)。測線測線4 4剖面圖剖面圖51地下水滲透帶嚴重滲水區(qū)點位點位120120132132米，深度米，深度23.523.53333米處有一米處有一5 5140ohm-m140ohm-m的明顯低阻體（藍色），是的明顯低阻體（藍色），是嚴重滲水區(qū)。嚴重滲水區(qū)。點位點位60607575米，深度米，深度38.338.348.348.3米處有一米處有一5 5140ohm-m140ohm-m低阻異常區(qū)（藍色），是地低阻異常區(qū)（藍色

30、），是地下水滲透帶。下水滲透帶。 測線測線5 5剖面圖剖面圖52勘探結(jié)論：勘探結(jié)論：1. 1. 根據(jù)電阻率值沿壩體在垂向上的變化趨勢，在宏觀上由地表至深部，呈層狀分布根據(jù)電阻率值沿壩體在垂向上的變化趨勢，在宏觀上由地表至深部，呈層狀分布特點：壩頂上部淺層中電阻率分布在特點：壩頂上部淺層中電阻率分布在40401000ohm-m1000ohm-m之間，深部的電阻率值多在之間，深部的電阻率值多在1000ohm-m1000ohm-m以上，呈現(xiàn)相對高阻的特點。電阻率值在橫向上連續(xù)性好，其變化較小，以上，呈現(xiàn)相對高阻的特點。電阻率值在橫向上連續(xù)性好，其變化較小，具有層狀地層的電性特征。電性分層較為明顯具有

31、層狀地層的電性特征。電性分層較為明顯 。53 滲水情況滲水情況右壩肩右壩肩 資料結(jié)果顯示，在深度資料結(jié)果顯示，在深度30-5830-58米的范圍內(nèi)，右壩肩存在嚴重滲水，而且逐漸靠米的范圍內(nèi)，右壩肩存在嚴重滲水，而且逐漸靠近壩體。這可能是右壩肩含水層的全強風化巖體、砂及砂土夾碎塊是微弱、弱透近壩體。這可能是右壩肩含水層的全強風化巖體、砂及砂土夾碎塊是微弱、弱透水，弱至新鮮巖體是中等透水，而施工時未對其進行防滲處理所致。水，弱至新鮮巖體是中等透水，而施工時未對其進行防滲處理所致。54壩底壩底 在壩體底部，點位在壩體底部，點位9999114114米（與測線米（與測線1 1起始點對齊），距壩軸線起始點

32、對齊），距壩軸線8181米，米，深度深度35-4235-42米范圍內(nèi)，存在一地下水滲透帶。米范圍內(nèi)，存在一地下水滲透帶。 55應用實例二：高密度電阻率法在巖溶勘察中的應用應用實例二：高密度電阻率法在巖溶勘察中的應用1 1 前言前言 云南是溶巖分布較廣的省份，各種類型的巖溶地貌及巖溶現(xiàn)象廣泛分布于山間、云南是溶巖分布較廣的省份，各種類型的巖溶地貌及巖溶現(xiàn)象廣泛分布于山間、河谷、盆地之中。近年來，隨著云南公路建設(shè)的快速發(fā)展，巖溶作為一種典型的不良河谷、盆地之中。近年來，隨著云南公路建設(shè)的快速發(fā)展，巖溶作為一種典型的不良地質(zhì)現(xiàn)象，其在施工建設(shè)中的危害越來越明顯地顯現(xiàn)出來，因此，在公路工程勘察階地質(zhì)現(xiàn)

33、象，其在施工建設(shè)中的危害越來越明顯地顯現(xiàn)出來，因此，在公路工程勘察階段，對巖溶勘察的要求也越來越高。但是，由于巖溶發(fā)育的不確定性及隱蔽性，巖溶段，對巖溶勘察的要求也越來越高。但是，由于巖溶發(fā)育的不確定性及隱蔽性，巖溶勘察的難度非常大，僅靠鉆探手段已經(jīng)很難達到要求。一方面，鉆孔的布設(shè)存在一定勘察的難度非常大，僅靠鉆探手段已經(jīng)很難達到要求。一方面，鉆孔的布設(shè)存在一定的盲目性，局部巖溶發(fā)育地段可能會被遺漏；另一方面，發(fā)現(xiàn)有巖溶分布的地段，也的盲目性，局部巖溶發(fā)育地段可能會被遺漏；另一方面，發(fā)現(xiàn)有巖溶分布的地段，也很難探明其規(guī)模、形態(tài)及分布規(guī)律。因此，非常需要一種快速、高效、經(jīng)濟的勘察手很難探明其規(guī)模

34、、形態(tài)及分布規(guī)律。因此，非常需要一種快速、高效、經(jīng)濟的勘察手段，對巖溶勘察中的鉆探工作進行前期指導和后期補充。段，對巖溶勘察中的鉆探工作進行前期指導和后期補充。565758592 2 巖溶地質(zhì)及地球物理特征巖溶地質(zhì)及地球物理特征 2.1 2.1 地質(zhì)特征地質(zhì)特征 溶巖在云南主要分布于滇東、滇東南及滇東北地區(qū)，其它地區(qū)分布相對少些，其巖性溶巖在云南主要分布于滇東、滇東南及滇東北地區(qū)，其它地區(qū)分布相對少些，其巖性基本上都是碳酸鹽巖，常見的有灰?guī)r、白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r等。其上覆地層多基本上都是碳酸鹽巖，常見的有灰?guī)r、白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r等。其上覆地層多為紅粘土，很多情況下，基巖可能直接出

35、露或斷續(xù)出露。同時，巖溶的發(fā)育通常與地質(zhì)為紅粘土，很多情況下，基巖可能直接出露或斷續(xù)出露。同時，巖溶的發(fā)育通常與地質(zhì)構(gòu)造或地層變化有著緊密的聯(lián)系，受構(gòu)造帶和地層接觸帶的影響，巖溶發(fā)育區(qū)的巖石節(jié)構(gòu)造或地層變化有著緊密的聯(lián)系，受構(gòu)造帶和地層接觸帶的影響，巖溶發(fā)育區(qū)的巖石節(jié)理裂隙一般比較密集，地層較破碎。理裂隙一般比較密集，地層較破碎。602.2 2.2 地球物理特征地球物理特征 2.2.1 2.2.1 電性特征電性特征灰?guī)r、白云巖電阻率通常比較高，一般在灰?guī)r、白云巖電阻率通常比較高，一般在200020008000m8000m之間，最高可達之間，最高可達20000m20000m，泥灰?guī)r電阻率相對較低

36、，但一般也大于泥灰?guī)r電阻率相對較低，但一般也大于600m600m。隨著巖石節(jié)理裂隙發(fā)育程度、破碎程度。隨著巖石節(jié)理裂隙發(fā)育程度、破碎程度、巖溶發(fā)育程度的增強，填充物含量的增加，電阻率呈急劇下降趨勢，最低可降至、巖溶發(fā)育程度的增強，填充物含量的增加，電阻率呈急劇下降趨勢，最低可降至100m100m以下。這種差異，為利用電阻率法進行巖溶勘察提供了必要的物性前提。以下。這種差異，為利用電阻率法進行巖溶勘察提供了必要的物性前提。對于無充填的溶洞，一般認為其電阻率比基巖電阻率高，但據(jù)經(jīng)驗，雖然空洞本身對于無充填的溶洞，一般認為其電阻率比基巖電阻率高，但據(jù)經(jīng)驗，雖然空洞本身電阻率較高，但由于溶洞的形成與節(jié)

37、理裂隙發(fā)育、地下水的活動等因素有關(guān)，加上溶洞電阻率較高，但由于溶洞的形成與節(jié)理裂隙發(fā)育、地下水的活動等因素有關(guān)，加上溶洞洞壁通常存在較厚的鈣層及鐘乳石等低電阻物質(zhì)，因此，除非是大型、特大型溶洞，大洞壁通常存在較厚的鈣層及鐘乳石等低電阻物質(zhì)，因此，除非是大型、特大型溶洞，大多數(shù)空洞由于低阻屏蔽的影響，一般仍然為低阻反應。因此，溶洞的上述電性特征，為多數(shù)空洞由于低阻屏蔽的影響，一般仍然為低阻反應。因此，溶洞的上述電性特征，為電阻率法的應用提供了有利的物性前提。電阻率法的應用提供了有利的物性前提。612.2.2 2.2.2 異常特征異常特征根據(jù)上述的電性特征分析，不難看出，巖溶最基本的異常類別有低阻

38、異常和高阻異常兩大根據(jù)上述的電性特征分析，不難看出，巖溶最基本的異常類別有低阻異常和高阻異常兩大類，其中，主要的是低阻異常。類，其中，主要的是低阻異常。根據(jù)巖溶形成過程中地下水的走向，巖溶分為垂直巖溶和水平巖溶兩大類，不同的巖溶形根據(jù)巖溶形成過程中地下水的走向，巖溶分為垂直巖溶和水平巖溶兩大類，不同的巖溶形態(tài)，其異常形態(tài)也各自不同。而且，異常形態(tài)還受其上覆地層厚薄變化的影響，而有所不同態(tài)，其異常形態(tài)也各自不同。而且，異常形態(tài)還受其上覆地層厚薄變化的影響，而有所不同。公路工程地質(zhì)勘察所研究的巖溶，深度較淺（一般也不超過公路工程地質(zhì)勘察所研究的巖溶，深度較淺（一般也不超過3030米）。在此深度范圍

39、內(nèi)，所米）。在此深度范圍內(nèi)，所遇到的巖溶現(xiàn)象大多數(shù)為垂直型巖溶，只有少部分是水平巖溶。而作為不良地質(zhì)勘察，巖溶遇到的巖溶現(xiàn)象大多數(shù)為垂直型巖溶，只有少部分是水平巖溶。而作為不良地質(zhì)勘察，巖溶勘察主要的勘察對象是巖溶漏斗、落水洞、巖溶豎井和溶洞。勘察主要的勘察對象是巖溶漏斗、落水洞、巖溶豎井和溶洞。62巖溶漏斗的異常特征：倒三角低阻異常巖溶漏斗的異常特征：倒三角低阻異常落水洞和巖溶豎井：一般為直立或傾斜型帶狀低阻異常落水洞和巖溶豎井：一般為直立或傾斜型帶狀低阻異常而溶洞則為封閉的或是深部的低阻異?；蚋咦璁惓！６芏磩t為封閉的或是深部的低阻異?；蚋咦璁惓?。同時應該看到，任何巖溶現(xiàn)象都不會孤立存在，

40、而通常是相互關(guān)聯(lián)的，比如落水洞局同時應該看到，任何巖溶現(xiàn)象都不會孤立存在，而通常是相互關(guān)聯(lián)的，比如落水洞局部的水平溶蝕就會形成溶洞。因此，對于工作中發(fā)現(xiàn)的異常，不能機械地進行部的水平溶蝕就會形成溶洞。因此，對于工作中發(fā)現(xiàn)的異常，不能機械地進行“一對一對一一”的解釋。的解釋。633 3 資料成果解釋資料成果解釋 3.1 3.1 定性解釋定性解釋 在電阻率成像剖面圖繪制完成后，即可在剖面上圈出異常區(qū)和正常區(qū)。如上所述，在電阻率成像剖面圖繪制完成后，即可在剖面上圈出異常區(qū)和正常區(qū)。如上所述，我們研究巖溶，主要是研究低阻異常。所以一但發(fā)現(xiàn)低阻異常出現(xiàn)時，就應該對其加以分我們研究巖溶，主要是研究低阻異常

41、。所以一但發(fā)現(xiàn)低阻異常出現(xiàn)時，就應該對其加以分析、鑒別和解釋，以便將非巖溶所致的低阻異常加以排除。在此過程中，必須進行認真的析、鑒別和解釋，以便將非巖溶所致的低阻異常加以排除。在此過程中，必須進行認真的地質(zhì)調(diào)查和研究，在有鉆孔資料的情況下，應該仔細對照鉆孔資料。如果發(fā)現(xiàn)非常明顯的地質(zhì)調(diào)查和研究，在有鉆孔資料的情況下，應該仔細對照鉆孔資料。如果發(fā)現(xiàn)非常明顯的高阻異常，則建議鉆孔揭露驗證，以便確定是大型空洞還是完整基巖。高阻異常，則建議鉆孔揭露驗證，以便確定是大型空洞還是完整基巖。 對已確定的巖溶異常，根據(jù)其形態(tài)，結(jié)合地質(zhì)調(diào)查和分析，對其類別、形態(tài)和發(fā)育規(guī)對已確定的巖溶異常，根據(jù)其形態(tài)，結(jié)合地質(zhì)調(diào)

42、查和分析，對其類別、形態(tài)和發(fā)育規(guī)律作出定性描述。律作出定性描述。643.2 3.2 異常驗證異常驗證 對發(fā)現(xiàn)的異常，建議布設(shè)鉆孔進行揭露和驗證，以便為整個測區(qū)的異常解釋提供對發(fā)現(xiàn)的異常，建議布設(shè)鉆孔進行揭露和驗證，以便為整個測區(qū)的異常解釋提供可借鑒的地質(zhì)依據(jù)。對于已有鉆孔控制的測區(qū)，勘探線應盡可能穿過鉆孔位置，以便可借鑒的地質(zhì)依據(jù)。對于已有鉆孔控制的測區(qū)，勘探線應盡可能穿過鉆孔位置，以便于異常的對照和解釋。于異常的對照和解釋。65例一例一 嵩明待補高速公路嵩明待補高速公路20002000年年8 8月月9 9月月點距：點距：5 5米，米，最大隔離系數(shù)為最大隔離系數(shù)為1010，108108個排列個

43、排列66從高密度電阻率成像剖面圖上看出，從高密度電阻率成像剖面圖上看出，K34+930K34+930+960+960存在明顯的直立帶狀存在明顯的直立帶狀低阻異常，據(jù)此推斷落水洞存在，并提供了其分布位置，為工程施工提供低阻異常，據(jù)此推斷落水洞存在，并提供了其分布位置，為工程施工提供了依據(jù)。了依據(jù)。K34+890K35+03567實地實地K95+530K95+530+565+565一段為凹陷地形，上覆亞粘土。在勘察前，該路段已作過鉆探一段為凹陷地形，上覆亞粘土。在勘察前，該路段已作過鉆探工作，未發(fā)現(xiàn)落水洞，但并不能因此確定落水洞不存在。作過高密度電法工作之后，工作，未發(fā)現(xiàn)落水洞，但并不能因此確定落

44、水洞不存在。作過高密度電法工作之后，上述地形凹陷地段僅發(fā)現(xiàn)倒三角低阻異常，因此推測其下部落水洞不發(fā)育，為巖溶上述地形凹陷地段僅發(fā)現(xiàn)倒三角低阻異常，因此推測其下部落水洞不發(fā)育，為巖溶漏斗。與此同時，在漏斗。與此同時，在K95+480K95+480+500+500發(fā)現(xiàn)直立低阻異常存在，結(jié)合實地情況，推測發(fā)現(xiàn)直立低阻異常存在，結(jié)合實地情況，推測垂直節(jié)理裂隙發(fā)育，并可能伴生小規(guī)模落水洞。垂直節(jié)理裂隙發(fā)育，并可能伴生小規(guī)模落水洞。凹陷凹陷K95+450K95+585 68實地實地K101+050K101+050+100+100一段灰?guī)r直接出露地表，但電阻率成像剖面上，一段灰?guī)r直接出露地表，但電阻率成像剖

45、面上，K101+050K101+050090090下部卻發(fā)現(xiàn)明顯的低阻異常存在，據(jù)此推測，其下部水平巖溶下部卻發(fā)現(xiàn)明顯的低阻異常存在，據(jù)此推測，其下部水平巖溶發(fā)育強烈。結(jié)合實地調(diào)查，同時推測上部應該存在地下水向下流動的通道，發(fā)育強烈。結(jié)合實地調(diào)查，同時推測上部應該存在地下水向下流動的通道，因此推斷上部垂直巖溶發(fā)育。施工開挖結(jié)果證實，在此路段，存在多處巖溶因此推斷上部垂直巖溶發(fā)育。施工開挖結(jié)果證實，在此路段，存在多處巖溶豎井，最深的超過豎井，最深的超過1010米。米。K101+010K101+130 69例二例二 昆明石林高速公路昆明石林高速公路K67+430K67+555 實地在實地在K67+

46、460K67+460、K67+520K67+520兩處有輕微塌陷現(xiàn)象，但無法確定其性質(zhì)及規(guī)模。在電阻率兩處有輕微塌陷現(xiàn)象，但無法確定其性質(zhì)及規(guī)模。在電阻率成像剖面上，分別于成像剖面上，分別于K67+455K67+455+488+488、K67+520K67+520+532+532發(fā)現(xiàn)兩處低阻異常，總體上兩者發(fā)現(xiàn)兩處低阻異常，總體上兩者均呈直立狀，且發(fā)育較深，推測為垂直巖溶（落水洞、豎井）發(fā)育地段，同時局部及均呈直立狀，且發(fā)育較深，推測為垂直巖溶（落水洞、豎井）發(fā)育地段，同時局部及深部伴隨水平巖溶發(fā)育。深部伴隨水平巖溶發(fā)育。70K74+740+835勘察目的：查明洼地覆蓋層以下巖溶發(fā)育狀況。勘察

47、目的：查明洼地覆蓋層以下巖溶發(fā)育狀況。測量結(jié)果：在洼地中央未發(fā)現(xiàn)任何異常，而在洼地邊緣卻發(fā)現(xiàn)多處異常，本剖面測量結(jié)果：在洼地中央未發(fā)現(xiàn)任何異常，而在洼地邊緣卻發(fā)現(xiàn)多處異常，本剖面K74+800K74+800+830+830的異常即是其中之一。該異常為緩傾斜產(chǎn)出，推測為垂直巖溶與水平的異常即是其中之一。該異常為緩傾斜產(chǎn)出，推測為垂直巖溶與水平巖溶混合發(fā)育地段。巖溶混合發(fā)育地段。鉆探結(jié)果：在上鉆探結(jié)果：在上K74+805K74+805左左1010米、上米、上K74+815K74+815左左6.56.5米發(fā)現(xiàn)洞徑分別為米發(fā)現(xiàn)洞徑分別為1.91.9米和米和2.52.5米的溶洞，埋深分別為米的溶洞，埋深

48、分別為11.511.5米和米和9.59.5米，與異常位置基本吻合。米，與異常位置基本吻合。洼地71例三例三 硯山平遠街高速公路硯山平遠街高速公路觀測結(jié)果，發(fā)現(xiàn)觀測結(jié)果，發(fā)現(xiàn)K23+440K23+440+470+470一段存在明顯的傾斜狀產(chǎn)出的低阻異常，該異一段存在明顯的傾斜狀產(chǎn)出的低阻異常，該異常在左常在左5 5米的縱剖面上反應尤其明顯。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該路段四周落水洞較多，米的縱剖面上反應尤其明顯。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該路段四周落水洞較多，K23+440K23+440左左1010米處就有一個出露，該落水洞與剖面上所見異常產(chǎn)狀基本一致。米處就有一個出露，該落水洞與剖面上所見異常產(chǎn)狀基本一致。因此推斷，

49、異常即為該落水洞的反應。因此推斷，異常即為該落水洞的反應。K23+410K23+49072例四例四 曲靖勝境關(guān)高速公路曲靖勝境關(guān)高速公路 K40+600K40+740（左10米）在剖面在剖面K40+600K40+600+740+740發(fā)現(xiàn)明顯的低阻異常大量分布。結(jié)合地表多處有落水洞揭露發(fā)現(xiàn)明顯的低阻異常大量分布。結(jié)合地表多處有落水洞揭露的情況，推測該路段為巖溶強烈發(fā)育地段，上部以垂直巖溶（落水洞）為主，下部的情況，推測該路段為巖溶強烈發(fā)育地段，上部以垂直巖溶（落水洞）為主，下部主要為水平巖溶，各落水洞、溶洞之間連通性較好。鉆探驗證結(jié)果，與上述推測基主要為水平巖溶，各落水洞、溶洞之間連通性較好。

50、鉆探驗證結(jié)果，與上述推測基本一致。本一致。73高阻異常區(qū)高阻異常區(qū)勘察工作中，勘察工作中，K40+450K40+450+550+550路段發(fā)現(xiàn)明顯的高阻異常反應，最高電阻率高達路段發(fā)現(xiàn)明顯的高阻異常反應，最高電阻率高達25000m25000m。初步推斷該路段或者基巖非常完整，或者存在較大規(guī)模的空洞。由于測區(qū)。初步推斷該路段或者基巖非常完整，或者存在較大規(guī)模的空洞。由于測區(qū)地處構(gòu)造帶附近，經(jīng)過分析，認為基巖非常完整的可能性不大，但也不能完全排除。地處構(gòu)造帶附近，經(jīng)過分析，認為基巖非常完整的可能性不大，但也不能完全排除。因此建議以鉆孔揭露進行驗證。根據(jù)鉆探的結(jié)果，證實該路段為完整基巖路段，未發(fā)因此

51、建議以鉆孔揭露進行驗證。根據(jù)鉆探的結(jié)果，證實該路段為完整基巖路段，未發(fā)現(xiàn)任何巖溶跡象?，F(xiàn)任何巖溶跡象。經(jīng)驗：對于高阻異常區(qū)，只要進行少量的鉆探驗證工作，即可查明巖溶分布情況，經(jīng)驗：對于高阻異常區(qū)，只要進行少量的鉆探驗證工作，即可查明巖溶分布情況，即或者有大型或特大型溶洞，或者巖溶不發(fā)育。即或者有大型或特大型溶洞，或者巖溶不發(fā)育。741 1、高密度電阻率法是一種快速、高效、經(jīng)濟的巖溶勘察手段；、高密度電阻率法是一種快速、高效、經(jīng)濟的巖溶勘察手段；2 2、高密度電阻率法的成果資料定性解釋簡單、直觀、明了，在結(jié)合地質(zhì)調(diào)查、鉆探資、高密度電阻率法的成果資料定性解釋簡單、直觀、明了，在結(jié)合地質(zhì)調(diào)查、鉆探資料及其它物探手段的基礎(chǔ)上，可作出半定量定量解釋；料及其它物探手段的基礎(chǔ)上，可作出半定量定量解釋；3 3、研究巖溶異常應以低阻異常為主；、研究巖溶異常應以低阻異常為主；4 4、高密度電阻率法資料所作的解釋以宏觀解釋為主，不能和具體某種巖溶現(xiàn)象完全等、高密度電阻率法資料所作的解釋以宏觀解釋為主，不能和具體某種巖溶現(xiàn)象完全等同；同；5 5、對所發(fā)現(xiàn)的異常，應當進行適量的鉆孔驗證；、對所發(fā)現(xiàn)的異常，應當進行適量的鉆孔驗證；6 6、高密度電阻率法可廣泛應用于初勘階段的巖溶勘察，在詳勘階段，該手段則可對鉆、高