地下管线探测技术一学习教案.ppt
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会计学1地下管线地下管线(guǎnxiàn)探测技术一探测技术一第一页，共52页 •电极布设一次性完成，减少因电极布置而产生的故障和干扰；电极布设一次性完成，减少因电极布置而产生的故障和干扰；•可进行有效的多种电极排列方式采集可进行有效的多种电极排列方式采集(cǎijí)，或获得丰富的地电断面；，或获得丰富的地电断面；•野外数据采集野外数据采集(cǎijí)自动化，避免手工操作出现的错误；自动化，避免手工操作出现的错误；高密度电阻率法的特点高密度电阻率法的特点(tèdiǎn)（相对常规的电阻率法）：（相对常规的电阻率法）：2第1页/共51页第二页，共52页 高密度电阻率勘探(kāntàn)系统： • 采集及处理（电极系、程控式电极转换开关、电测仪）• 将全部电极按一定的间距布置(bùzhì)在测点上（1-10m），利用电极转换开关，将每四个相邻电极进行一次组合，实现多种电极排列的测量参数•快速采集，提高工作效率、智能化，3第2页/共51页第三页，共52页 一、需要了解的一些基本知识：一、需要了解的一些基本知识： 电阻率或导电率电阻率或导电率影响因素：影响因素： 成份成份 含水量（潜水面）含水量（潜水面） 矿化度（咸、淡水矿化度（咸、淡水(dànshuǐ)层位）层位） 温度（地热）温度（地热）介质介质电阻率（电阻率（ ·m））介质介质电阻率电阻率（（ ·m））黄土0-200雨水>1000粘土1-200河水10-100含水砾石层50-500海水0.1-1隔水粘土层5-30潜水<1004第3页/共51页第四页，共52页。
二、如何二、如何(rúhé)测定大地的电阻率？测定大地的电阻率？• 在地下半空间中建立人工的电流场，研究由于地质对象在地下半空间中建立人工的电流场，研究由于地质对象•的存在而产生的电场的变化的存在而产生的电场的变化(biànhuà)（探测对象与周围介质之间（探测对象与周围介质之间•的电阻率差异是前提条件）的电阻率差异是前提条件）• 将直流电通过电极向地下供电以形成人工直流电场，由于将直流电通过电极向地下供电以形成人工直流电场，由于•直流电场中电荷的分布不随时间改变，这是一种稳定的直流电场中电荷的分布不随时间改变，这是一种稳定的•电流场（用拉普拉斯方程描述，求解）电流场（用拉普拉斯方程描述，求解）5第4页/共51页第五页，共52页 2.1 两个(liǎnɡ ɡè)点源的电场特征：A(I)B(-I)M电位差表达式地下(dìxià)均匀介质的电阻率6第5页/共51页第六页，共52页 2.2 可按如下方法测定地下介质的电阻率：可按如下方法测定地下介质的电阻率： （原则上可按任意电极排列进行）（原则上可按任意电极排列进行）在在A\B两点供电、任意两点供电、任意M/N点测量点测量(cèliáng)其间的电位差，来反算地下介质的电阻率其间的电位差，来反算地下介质的电阻率AMNBK为电极排列系数（联合剖面、对称四极(sì jí)排列、温纳四极(sì jí)排列）7第6页/共51页第七页，共52页。
均匀大地电阻率的概念，均匀大地电阻率的概念，实际上相当于将本来不均匀的的地电断面用某一等效的均匀断实际上相当于将本来不均匀的的地电断面用某一等效的均匀断面来代替面来代替(dàitì)，按上式计算的电阻率不应当是地下介质的真，按上式计算的电阻率不应当是地下介质的真实值，而是在电场分布范围内、各种地下介质电阻率综合影响实值，而是在电场分布范围内、各种地下介质电阻率综合影响的结果，视电阻率的结果，视电阻率8第7页/共51页第八页，共52页 2.3 另一个需要关心的问题(wèntí)： 勘探深度？根据地表电流密度的变化来判断地下电性不均匀体的存在根据地表电流密度的变化来判断地下电性不均匀体的存在与分布，对于一定埋深的地质体究竟与分布，对于一定埋深的地质体究竟(jiūjìng)需要多大的电极距才需要多大的电极距才能探测到它的存在呢？能探测到它的存在呢？AMNBhOO’9第8页/共51页第九页，共52页 1.0H/r电流密度主要分布(fēnbù)在靠近地表附近急剧减小增大供电极距110第9页/共51页第十页，共52页 2.4 三电位三电位(diàn wèi)电极系电极系温纳四极（等间距(jiān jù)的对称四极）偶极微分01234567890123456789IIUU0123456789IU一次组合(zǔhé)，获得三种电极排列的测量参数11第10页/共51页第十一页，共52页。
三种排列(páiliè)测得的视电阻率关系如下：可形成各种视参数的的等值线断面图 单独(dāndú)的() 比值参数 相邻两点的视电阻率值的比值12（能够更为直观(zhíguān) 地反映地电断面的特征）第11页/共51页第十二页，共52页 13第12页/共51页第十三页，共52页 14第13页/共51页第十四页，共52页 三、野外工作方法三、野外工作方法(fāngfǎ)技术技术地表面剖面法井中电阻率成像单孔跨孔1. 数据采集(cǎijí)方式：2. 电极(diànjí)距的确定：n为隔离系数，x点距160345678912IUn=1第14页/共51页第十五页，共52页 3. 测点分布(fēnbù)170345678912IUN=1U9012345678IN=2U0123456789IN=3U0123456789I101112N=415nx地面(dìmiàn)第15页/共51页第十六页，共52页 每一层的测点数计算(jì suàn)式：呈倒梯形18第16页/共51页第十七页，共52页 4. 野外工作(yěwài gōngzuò)示意图011 1223 2435 36474859程控开关观测系统19第17页/共51页第十八页，共52页。
理论(lǐlùn)图示ABMNE电流I等位面电力线ρ=KU/Iρ—视电阻率，单位 (Ω·m)K—装置系数U—电位差，单位（ mV)I—电流强度，单位（ mI)s5. 测量(cèliáng)系统19第18页/共51页第十九页，共52页 DUK-1探测系统测试(cèshì)记录仪20第19页/共51页第二十页，共52页 DUK-1探测系统电极(diànjí)控制仪21第20页/共51页第二十一页，共52页 DUK-1探测系统工作站22第21页/共51页第二十二页，共52页 DUK-1探测系统电极布置(bùzhì)现场 23第22页/共51页第二十三页，共52页 DUK-1调试测试(cèshì)现场24第23页/共51页第二十四页，共52页 四、基本的资料四、基本的资料(zīliào)处理方法处理方法1. 统计处理：视电阻率参数断面图或灰度图 取滑动平均；计算(jì suàn)均值、方差；视参数分级2. 比值换算法：等值线断面图或灰度图 λ 参数对局部低阻体 T 参数对局部高阻体有较强的分辨能力。
3. 滤波处理 视电阻率曲线随极距的增大由单峰变为双峰，绘布断面后除了主异常外，一般还会出现强的伴随异常，应消除这种成分的影响 4. 结合(jiéhé)正演资料进行分析地下断面的分布特征25第24页/共51页第二十五页，共52页 26第25页/共51页第二十六页，共52页 27第26页/共51页第二十七页，共52页 五五. 高密度电阻率资料高密度电阻率资料(zīliào)的反演的反演基于电磁基于电磁(diàncí)测深曲线的佐迪反演的方法测深曲线的佐迪反演的方法最小二乘优化法，通过不断调整初始模型直至使实际测深曲线和模型测深曲线之差达到最小，最终的模型参数即作为反演的结果高密度电阻率资料(zīliào)的层析成像，方法类同于此28初始模型正演计算反演分析网格化理论与实测断面的比较第27页/共51页第二十八页，共52页 29第28页/共51页第二十九页，共52页 六、应用六、应用(yìngyòng)范围范围 广泛应用于堤防隐患探测（如对江河大堤(dà dī)的蚁穴，鼠洞和软弱夹层及裂缝的高分辨率探测） 用于水文、工程、环境的地质勘探及高分辨率电阻率法工程地质勘探； 用于煤矿采空区、人防工程及卡斯特地区的溶洞等勘探； 厂房地基、高速公路、桥梁、铁路、山体滑坡等地质灾害勘探； 用于金属与非金属矿产资源勘探地热勘探。
30第29页/共51页第三十页，共52页 某河堤土工膜完整性探测 土工膜 河床 河堤 破裂处 底部深度变化 完整处认识一下高密度电阻率成果(chéngguǒ)图像31第30页/共51页第三十一页，共52页 某地区岩性界线(jièxiàn)探测 混合花岗岩 岩性界线 凝灰岩 32第31页/共51页第三十二页，共52页 某厂房基础溶洞(róngdòng)探测 溶洞 溶洞 大理岩 33第32页/共51页第三十三页，共52页 某地区含金石英(shíyīng)脉探测含金石英脉34第33页/共51页第三十四页，共52页 沈阳怪坡含水断裂(duàn liè)探测 石英砂岩 含水断裂 安山岩 设计钻孔35第34页/共51页第三十五页，共52页 某金属矿探测(tàncè) 地形(dìxíng)线 古采坑 硅化带矿体 点距：3M36第35页/共51页第三十六页，共52页。
某金矿脉(kuàngmài)探测点距：5M采矿坑道 金矿脉 侵入岩体 37第36页/共51页第三十七页，共52页 案例案例(àn lì)一：云南某水库高密度电法一：云南某水库高密度电法对水库坝体状况进行高密度电阻率法勘探水库坝型为粘土心墙风化(fēnghuà)料坝，坝高48米（坝底高程1985米，坝顶高程2033米），坝顶长154米，坝顶宽7米，总库容433万立方米 1. 基本(jīběn)情况第37页/共51页第三十八页，共52页 第38页/共51页第三十九页，共52页 2. 2. 坝址区水文地质条件坝址区水文地质条件(tiáojiàn) (tiáojiàn) 1) 地下水类型(lèixíng) 坝址区地下水类型(lèixíng)较为单一根据各含水层岩性、地下水赋存条件及水力特征等，可分为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水两大类 2) 各含水层透水性能各含水层透水性能右岸山体右岸山体 残坡积、红粘土和砂壤土：微弱透水；残坡积、红粘土和砂壤土：微弱透水； 全强风化岩体、砂及砂土夹碎块：微弱、弱透水；全强风化岩体、砂及砂土夹碎块：微弱、弱透水； 弱至新鲜岩体：中等透水。
弱至新鲜岩体：中等透水左岸山体左岸山体 残坡积、红粘土和砂壤土：微弱透水；残坡积、红粘土和砂壤土：微弱透水； 全强风化岩体、砂及砂土夹碎块：弱透水；全强风化岩体、砂及砂土夹碎块：弱透水； 弱至新鲜岩体：极微透水弱至新鲜岩体：极微透水河中河床河中河床 冲积冲积(chōngjī)砂碎石：弱透水；砂碎石：弱透水； 断层破碎带及强弱风化岩体：微弱透水；断层破碎带及强弱风化岩体：微弱透水； 新鲜岩体：极微透水新鲜岩体：极微透水 第39页/共51页第四十页，共52页 3. 电法勘探电极装置类型选择电法勘探电极装置类型选择 本本次次采采用用(cǎiyòng)温温纳纳四四极极排排列列，，60路路电电极极，，勘勘探探工工作作使使用用的的电电极极间间距距测测线线1、测线、测线2、测线、测线3为米，测线为米，测线4和测线和测线5为米 4. 测线布设测线布设(bù shè) 共计布设共计布设(bù shè)了了5条测线条测线8条剖面条剖面第40页/共51页第四十一页，共52页 测线测线1位于位于(wèiyú)坝体顶部，与防浪墙相距坝体顶部，与防浪墙相距1m。
测线从溢洪道内边缘开始，过输水隧洞上部，至水库管理所门口路边结束，总长测线从溢洪道内边缘开始，过输水隧洞上部，至水库管理所门口路边结束，总长206.5 米 测线测线2位于坝体后坡上，与测线位于坝体后坡上，与测线 1平行，距坝顶斜距为平行，距坝顶斜距为 17米起点(qǐdiǎn)位于测线位于测线1的的54.5米处下方，总长米处下方，总长 206.5米米 测线测线3位于位于(wèiyú)坝体后坡上，与测线坝体后坡上，与测线 2平行，距测线平行，距测线 2 斜距为斜距为20.4米起点与测线米起点与测线 2的起点对齐，总长的起点对齐，总长 206.5米米 第41页/共51页第四十二页，共52页 测线测线4（剖面（剖面7）位于坝体后坡上，与测线）位于坝体后坡上，与测线3平行，距测线平行，距测线3斜距为斜距为15.5米起点位于测线米起点位于测线3的的6米处下方米处下方(xià fānɡ)，总长，总长177米 测线测线5（剖面（剖面8）位于坝体后坡上，与测线）位于坝体后坡上，与测线4平行，距测线平行，距测线4斜距为斜距为29.4米起点位于测线米起点位于测线4起点前起点前21.5米处下方米处下方(xià fānɡ)，总长，总长177米米 第42页/共51页第四十三页，共52页。
①输水隧洞②地表浸水区域测线1剖面图 ①点位151～155米，深度32～米处有一2～40ohm-m的明显低阻异常体（蓝色），电阻率值圈闭且变化大，推断为水库的输水隧洞，因其充水较多而成为良导体②坝顶的低阻分布(fēnbù)（蓝色），是下雨形成的潜水区 第43页/共51页第四十四页，共52页 ④地表浸水区②浸润区③浸润区①浸润区①点位132～136米，深度米处有一150ohm-m左右的低阻异常体（蓝色），是浸润区②点位78～85米，深度米处有一150ohm-m左右低阻异常（蓝色），是浸润区③点位160～米，深度～米处有一低阻异常（蓝色），是浸润区④点位110米处有一低阻异常（蓝色），是下雨形成(xíngchéng)的潜水区 测线2剖面图 第44页/共51页第四十五页，共52页 ②严重渗水区③渗水区①严重渗水区①点位141～147米，深度(shēndù)～44米处有一24～40ohm-m的明显低阻体（蓝色），是严重渗水区②点位129～134米，深度(shēndù)45～49米处有一24～40ohm-m的明显低阻异常体（蓝色），是严重渗水区③点位126～154米，深度(shēndù)32～58米范围内有一40～140ohm-m的大面积低阻体（浅蓝色），是渗水区域。
测线3剖面图第45页/共51页第四十六页，共52页 ②严重渗水区①渗水区③地表浸水区①点位111～129米，深度29～48米处有一3～140ohm-m的～80ohm-m的圈闭低阻异常(yìcháng)（蓝色），是严重渗水区③点位148～154米，深度1～3米处有一低阻异常(yìcháng)（浅蓝色），是下雨形成的潜水区测线4剖面图第46页/共51页第四十七页，共52页 ②地下水渗透带①严重渗水区①点位120～132米，深度～ 33米处有一5～140ohm-m 的明显低阻体（蓝色），是严重渗水区②点位60～75米，深度～米处有一 5～140ohm-m 低阻异常(yìcháng) 区（蓝色），是地下水渗透带 测线5剖面图第47页/共51页第四十八页，共52页 勘探结论：勘探结论：1. 根据电阻率值沿坝体在垂向上的变化趋势，在宏观上由地根据电阻率值沿坝体在垂向上的变化趋势，在宏观上由地表表(dìbiǎo)至深部，呈层状分布特点：坝顶上部浅层中电阻至深部，呈层状分布特点：坝顶上部浅层中电阻率分布在率分布在40～～1000ohm-m之间，深部的电阻率值多在之间，深部的电阻率值多在1000ohm-m以上，呈现相对高阻的特点。
电阻率值在横向以上，呈现相对高阻的特点电阻率值在横向上连续性好，其变化较小，具有层状地层的电性特征电性上连续性好，其变化较小，具有层状地层的电性特征电性分层较为明显分层较为明显 第48页/共51页第四十九页，共52页 ⒉ ⒉ 渗水情况渗水情况(qíngkuàng)(qíngkuàng)右坝肩右坝肩 资料结果显示，在深度资料结果显示，在深度30-5830-58米的范围内，右坝肩存在严重渗水，而且逐渐靠近坝体这可能是右坝肩含水层的全强风化岩体、砂及砂土夹碎块是微弱、弱透水，弱至新鲜岩体是中等透水，而施工时未对其进行防渗处理所致米的范围内，右坝肩存在严重渗水，而且逐渐靠近坝体这可能是右坝肩含水层的全强风化岩体、砂及砂土夹碎块是微弱、弱透水，弱至新鲜岩体是中等透水，而施工时未对其进行防渗处理所致第49页/共51页第五十页，共52页 坝底 在坝体底部，点位 99～114米（与测线 1起始点对齐 (duì qí)），距坝轴线 81米，深度35-42米范围内，存在一地下水渗透带 第50页/共51页第五十一页，共52页 内容(nèiróng)总结会计学电极布设一次性完成，减少因电极布置而产生的故障和干扰。
第2页/共51页第3页/共51页将直流电通过电极向地下供电以形成人工直流电场，由于第4页/共51页2.2 可按如下方法测定地下介质的电阻率：在A\B两点供电、任意M/N点测量其间的电位差，来反算地下介质的电阻率温纳四极（等间距的对称四极）能够更为直观地反映地电断面(duàn miàn)的特征）用于金属与非金属矿产资源勘探地热勘探第50页/共51页第五十二页，共52页。
