高速公路桩基岩溶勘探DOC.docx

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高速公路桩基岩溶勘探DOC

***高速公路桩基岩溶

超高密度电法勘测解释报告

西安澳立华勘探技术开发有限公司

***高速公路桩基岩溶

超高密度电法勘测解释报告

数据采集：

报告撰写：

报告审核：

项目负责：

西安澳立华勘探技术开发有限公司

前言

受**勘察设计院的委托，我公司（西安澳立华勘探技术开发有限责任公司）承担了**高速公路超高密度电法勘探的工作，以查明勘测区段内地下地质情况（主要是桩基底部及周围岩溶发育情况）。

我公司利用应用地球物理勘探类方法中的新方法新技术，即由澳大利亚ZZResistivityImaging研发中心最新研制成功的――FlashRES64多通道、超高密度地面／井地／井井直流电法勘探系统，对该项目区域内各地段进行了超高密度直流电法勘探工作。

为了圆满的完成本次超高密度直流电法探测工作，我们专门组织专业技术人员进行了现场数据采集工作，在室内对资料经过认真处理和解释后编写本报告，于2008年11月完成全部工作。

1工程概况

**境内雨量充沛，但降雨的地区分布不均，一般是南部多于北部，山区多于河谷。

省内河网密布，10公里以上的河流共984条，分属长江和珠江流域，大体以乌蒙山、苗岭为分水岭，以北属长江流域，流域面积115747平方公里，占全省总面积的65.7％，包括乌江、赤水河、清水江、洪州河、锦江、牛栏江、横江等;以南属珠江流域，流域面积60381平方公里，占全省总面积的34.3％，包括南盘江、北盘江、红水河、都柳江、打狗河等。

按河流流域面积划分，1万平方公里以上的河流有乌江、六冲河、清水河、赤水河、北盘江、红水河（包括上源南盘江）、都柳江7条。

河网密度，按10公里以上河流计算，每平方公里河长17.1公里。

以东部锦江最密，每平方公里河长23.2公里;以西部六冲河、南北盘江最稀，每平方公里河长14公里左右。

 境内的主要河流，除清水河发地中部、都柳江发源于南部外，其余多发源于西部。

河流皆顺地势向东、南、北三面迂回曲折进入邻省，呈放射状。

河流的上游，大都河谷开阔，耕地集中，人烟稠密，工业发达，河流比较平缓，田多水少，工业用水矛盾较突出;中流河谷束放相间，比降小，水流湍急，水力资源丰富;下游河谷深切狭窄，傍河台地少，水量大，水力资源丰富，河流比降略缓，有通航和放木之利。

一些河流穿行于岩溶地区，形成多段伏流，伏流段落差集中，常达100米以上;某些河段，由于河床岩性的差异，形成多级瀑布，如世界闻名的位于打帮河上的黄果树瀑布;有的河流，由于伏流段通道阻塞，形成常年性或季节性的湖泊，西部和西南部的小河流上较多，俗称海子，最为著名的是威宁草海。

 地下水 根据地下水赋存条件和含岩层的性质，贵州地下水可分为松散岩类孔隙水、基岩裂隙水及碳酸盐岩类岩溶水三大类。

贵州地下水的主要类型是岩溶水，分布极广，几乎遍及全省，约占地下水总量的70％以上，是目前工业、农业用水及城镇生活用水的重要水源之一，具有开发价值；其次是裂隙水；孔隙水分布面较少。

地下水化学性质复杂，有10余种类型，以碳酸氢钙型为主，碳酸氢镁型次之。

2工作目的与任务

本次对**高速公路勘探工作的目的主要是，查找桩基底部及周围岩溶的发育情况。

3探测对象地球物理前提分析

综合分析**高速勘探介质的电性情况。

由于粘土、溶洞和灰岩之间存在较明显的电性（如电阻率或电导率等）差异，这为该工区进行超高密度电法勘探工作寻找溶洞位置提供了良好的地球物理前提。

4超高密度电法原理及所用仪器系统简介

4.1、超高密度电阻率方法

多通道、超高密度直流电法勘探系统是源于澳大利亚折京平博士多年研究的成果（折京平博士关于此方法的文章已在美国的《Geophysics》杂志2007－3－4期上发表）。

超高密度直流电法勘探是仍然基于在人工直流电场的作用下，地表的电场分布与地下岩土介质的电阻率分布相关的基本原理，但它是创新的直流电法勘探方法，其主要特点如下：

1）、首先超高密度电法打破了常规电法勘探中数据采集方式的限制，而采用自由无限制的任何四极的组合方式来采集数据，正是基于此这种超高密度方法可采集到几十倍与常规电法数据采集方式采集不到的数据。

例如同在一个64电极的排列中，常规的数据采集方式仅可采集到一千多个数据，而用这种超高密度的方法，就可采集到六万多个数据。

如此多的数据大大提高了反演结果的准确性和可靠性。

也避免了常规数据采集方法中数据采集的片面性（有些偏重于横向分辨率，有些偏重于纵向分辨率等等）而导致在同一地点采用不同数据采集方式采集的数据所产生的反演结果不同的缺点，这是我们在世界上的首创。

2）、该方法的第二个特点是它彻底的抛弃了视电阻率的概念。

它将所测得的大量数据利用现代的反演技术直接反演成真电阻率剖面图。

此图可直接用于地下岩土分布的分析和解释。

3）、此方法的另一个特点就是它的61通道技术。

例如使用常规高密度电法要测得6万个数据，就需要3整天，而我们的61道仪器，采集6万多个数据仅需要1个小时。

世界上的所有商用电法仪器中，道数最多的只有16道。

4）、使用此方法可很容易的完成井井和井地电法勘探。

这是我们在国内的首创。

此系统不仅能做地表电法勘探，还可用于井井透视、井地斜视的勘探，这完全不同于常规的MISE-A-LA-MESSE方法，在这种MISE-A-LA-MESSE方法中，仅将一个电流电极放入井中，而在地表测量电位。

而我们的井井和井地方法是将数个甚至全部电极放入井中，并把它们既用于电流极也用于电位极，这样可以更全面的测量数据，由于在井中的电极距异常体较近，所以较容易勘测到这些异常体。

5）、超高密度电阻率法的数据采集过程全部自动化。

程序自动将每个排列的64个电极分为奇数组32个（1、3、5、……61、63）和偶数组32个（2、4、6、……62、64）两组，然后在这两组电极中各选取一个做为供电电极A和B，在一次通电过程中同时测量其它电极相对于某一电极M的电位差（如下图所示），就可得到61个电位差（MN1、MN2、MN3……MN60、MN61）数据。

而奇数组32个电极和偶数组32个电极互相配对（即全排列）做供电电极，即做一个排列就有32×32＝1024次供断电过程，每次供电可同时采集61个电位差数据，所以总的数据量应为32×32×61＝62464个。

6）、井井透视勘测时，我们将2根带有32个电极的电缆分别放入待测的2个钻孔中，数据采集时仍然按照按照地表数据采集的方式来采集，所以总的数据量仍为62464个。

4.2、超高密度电法勘探仪器简介

仪器是由澳大利亚ZZResistivityImaging研发中心最新研制成功的――FlashRES64多通道超高密度地面／井地／井井直流电法勘探系统，该产品已经在中国申请专利。

4.2.1、系统组成

FlashRES64多通道超高密度地面／井地／井井直流电法勘探系统主要由以下六大部分组成：

a仪器主机箱；b便携式计算机；c电缆；d电极；e数据采集控制软件；f数据处理和反演成像系统。

4.2.2、主要技术指标

A.接收部分

电极:

64个

电压通道数：

61

输入阻抗：

>107欧姆

测量精度：

<0.5%<1bit

对50HZ工频干扰压制:

>80dB

B.发射部分

三种供电电压：

30V,90V,250V

电流：

<3A

C.其他

电缆:

　二根带有32个电极的多芯电缆

工作温度：

－20摄氏度--+50摄氏度

工作湿度：

95％RH

仪器电源：

12V电瓶

重量：

4.5KG

体积：

350x300x150（mm）

4.3、超高密度直流电法勘探系统的优势

FlashRES64多通道、超高密度直流电法勘探系统的关键优势：

1.64道数据同时采集，大大提高采集的效率；

2.打破常规的采集装置，可用泛装置进行采集；

3.采集数据量巨大，具有更高的解释精度；

4.可用于地表、井-地、井-井勘探，实现了全方位勘探；

5.现场监控系统，可对采集数据的进行实时监控；

6.高精度、高性噪比（50/60噪声压制）；

7.国际领先的2.5维反演软件；

8.内置温度传感器；

9.大存储容量，几乎无存储限制；

10.自动SP校正。

4.4、超高密度直流电法勘探系统主要应用领域

FlashRES64多通道、超高密度直流电法勘探系统的主要应用领域为：

1.利用井间和井地电法，可以桥隧等工程提供较详细的地质构造信息；

2.在铁路和公路勘查，寻找路基下的空洞和不稳定区，检测工程质量；

3.在金属矿山巷道内勘测巷道四周及巷道之间的金属矿藏的分布状况；

4.寻找地下埋藏有害物，地下空洞，采空区和墓穴等；

5.寻找地下水资源，大坝漏水区；

6.矿山帷幕注浆工程效果检测；

7.探测灰岩中的溶洞和岩溶发育状况。

5资料解释

准确的探测灰岩地区桥墩下部的岩溶分布状况，是桥梁工程建设上的一个重要课题，也是一个目前难以解决的工程难题。

目前常用的方法就是使用钻探，但是钻探又是一孔之见，它不能提供钻孔周围是否有溶洞及钻孔底部是否有溶洞等更多的相关信息。

而我们公司的FlashRES64超高密度电法勘探反演系统，可以采用井地勘测的方法，直接探测到钻孔周围半径5ｍ内是否有溶洞，并能确定溶洞的大小和方位；以及钻孔底部5ｍ范围内是否有溶洞。

这样就克服了钻孔只有一孔之见的局限性。

结合工作区的综合地质信息，我们对资料解释时考虑了以下几点，以便能更好的解译勘测到的物探信息。

1）、勘测区内地下水较浅，发育的溶洞基本都是被泥沙或是水充填，所以在电法勘探时溶洞基本都呈现低阻显示。

我们在实际勘测时判断是否溶洞也就是找是否有低阻显示。

2）、电法勘探不可避免的存在两个方面的问题，电法勘测本身就是一个二维的勘探方法，它不可避免的存在体积效应。

所以对一些小的串珠状溶洞或相邻的小溶洞，在勘测时就不可能区分的很清楚，最终显示的结果就可能只是一个相对笼统的低阻区域。

3）、通过做互相垂直的两条井底测线，然后在综合分析钻孔周围的岩溶发育情况，既可以大致找出溶洞的方位和走向。

4）、如果在一个钻孔的下方有明显的低阻显示，那么就可以判断为有溶洞存在，但是其具体方位和位置还有待验证。

6各剖面反演电阻率分布图解释如下：

井下电极从-19米到-1米（白色点显示），井线在井孔靠右侧放下，故井线左侧有一小范围低阻显示。

从数据解释图中可以看出在井孔的上部电阻低，为亚粘土，富含水分。

在4米处电阻变大，应为强风化岩石。

在6-7米处转入高阻（红色区域显示），为弱风化致密岩石，桩基底部及两侧电阻值都很高，岩石完整，无异常。

从数据解释图中可以看出，桩基自上而下电阻率值逐渐增大，底部及两侧的电阻率值均相对较高，应为较完整岩石，无异常。

与现场反映桩基上部为强风化灰岩，底部为弱风化白云岩相符。

从数据解释图中可以看出，左2-2桩基底部5米范围内电阻率较高，岩石较完整。

但左3-5桩基左下部有一明显低阻区，这可能是由于破碎带或溶洞所致，请施工中注意。

井下电极从-27米到-1米（白色点显示），从数据解释图中可以看出在井孔上部电阻率相对较低，结合现场施工情况推断为人工填土和亚粘土，富含水分。

依次向下电阻率逐渐增大，中部应为强风化岩石；在-20米处两侧上下电阻率很高，应为煤道填充所致，煤道未被水浸透，桩基底部和两侧电阻均较高，岩石完整，无异常。

从数据解释图中可以看出，-6米以上电阻率相对较低，结合当地地质情况推断，此地段为回填土；沿着桩基有一低阻区域，是由于桩基中注浆造成的；桩基底部5米范围内电阻率较高，岩石较完整。

7致谢

本次施工得以圆满完成，感谢**勘察设计院对我们的帮助和照顾。

特别感谢贵院的焦工、王工对我们工作的支持。

西安澳立华勘探技术开发有限公司

2008年11月