CN106291718A - 一种高密度激发极化溶洞探测方法及高强度铜陶镶嵌不极化电极 - Google Patents

一种高密度激发极化溶洞探测方法及高强度铜陶镶嵌不极化电极 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高密度激发极化溶洞探测方法及高强度铜陶镶嵌不极化电极，该方法采用若干等距间隔布置的不极化电极组成的测量系统对待测地段进行密集探测，通过探测获得的数据绘制极化率断面图，根据极化率断面图确定溶洞位置及尺寸。本发明可有效探测充水、充泥和填土溶洞，对较大的空溶洞也有明显反应，探测工作效率高、无遗漏，可广泛应用于中浅层岩溶勘探工作。

Description

一种高密度激发极化溶洞探测方法及高强度铜陶镶嵌不极化 电极
技术领域
本发明涉及地质勘探技术领域，具体涉及一种高密度激发极化溶洞探测方法及高强度铜陶镶嵌不极化电极。
背景技术
岩溶地层在我国分布较为广泛，尤其是在我国西南地区，在岩溶地区，岩溶探测是工程勘察的重要内容，岩溶探测是工程勘察一般采用钻探法和物探法。探测覆盖层下隐藏岩溶的常用物探方法主要是采用高密度电阻率法，但由于岩溶的发育均与水相关，极化率是对水反应最敏感的物理参数，在岩溶地段用极化率来分辨岩溶比用电阻率要容易得多。现有高密度电阻率法采用测量电阻率来进行勘探，岩溶的电阻率异常较弱，很难达到有效探测岩溶的目的，易造成岩溶漏探，导致探测精度降低，影响工程进展。
此外，激发极化法、电磁法等使用的电极都需要不极化电极，当前市场上使用的不极化电极主要是硫酸铜陶瓷缸和使用硫酸铜溶液浸泡的吸附体，这种不极化电极都存在这些缺点：要人工挖坑埋入土中，费力、费时，体积大，易损坏，不适用于高密度阵列勘探。
发明内容
本发明旨在提供一种高密度激发极化溶洞探测方法及高强度铜陶镶嵌不极化电极以解决现有高密度电阻率法采用测量电阻率来进行勘探易造成岩溶漏探，探测精度低，影响工程进展等问题，以及传统不极化电极要人工挖坑埋入土中，费力、费时，体积大，易损坏，不适用于高密度阵列勘探的问题。
本发明是通过如下技术方案予以实现的：
一种高密度激发极化溶洞探测方法，该方法采用若干等距间隔布置的不极化电极组成的测量系统对待测地段进行密集探测，通过探测获得的数据绘制极化率断面图，根据极化率断面图确定溶洞位置及尺寸。
该方法具体包括以下步骤：
(1)电极点设置：在已确定的勘探线上布置n个等距间隔布置的测量电极点；
(2)布置排列：在每个电极点位置插装一个不极化电极，不极化电极插入地面并浇水，在勘探线上设置与每一个不极化电极均相连的高密度电缆；
(3)主机连接与检查：将高密度电法仪与高密度电缆相连，然后将高密度电法仪接通电源，再在电源与高密度电法仪之间并联一个电法控制机，打开电源进入系统检查，选择激发极化测量方式，检查所有各个不极化电极的接地电阻；
(4)高密度测量：从测量系统程序中选择一种装置方式，选取激发极化测量模式并输入相应参数，供电时间设置≥30s，测量选用一个半周期后开始测量，直到完成整个排列的所有层的测量工作；
(5)下一排列测量：重复步骤(1)-(4)，进行余下所有排列的测量，直到完成整个测线的探测工作；
(6)探测分析：将整个测线的数据输入计算机，绘制测线的极化率断面图，极化率明显高的局部异常为充填水或粘土的溶洞，极化率明显低的局部异常为空溶洞。
所述步骤(1)中电极点之间的间距x根据最大勘探深度hmax而定，hmax＝nx/3，电极数n为60～120个。
所述步骤(3)中接地电阻的最大值≤50Ω。
所述步骤(5)中在两排列间重复设置总排列1/3的不极化电极。
本发明还提供了一种实现上述高密度激发极化溶洞探测方法的高强度铜陶镶嵌不极化电极，该高强度铜陶镶嵌不极化电极包括高强度陶瓷缸，该高强度陶瓷缸上下两端分别安装有铜质锤击头总成和插地铜钎。
所述高强度陶瓷缸包括圆柱形的缸体，缸体内不开有空腔，缸体外壁设置有与空腔相连通的溶液注入口，溶液注入口上设有压紧盖，缸体上下两端分别开有上连接端和下连接端，上连接端和下连接端内壁均设有内螺纹。
所述铜质锤击头总成包括与缸体相匹配的基座，基座顶端固接有锤击帽，基座侧壁设有接线柱，基座底端中部固接有铜芯，基座底部外壁开有螺纹A，螺纹A与缸体顶部的上连接端内壁的内螺纹相匹配。
所述插地铜钎顶端外壁开有螺纹B，螺纹B与缸体底部的下连接端内壁的内螺纹相匹配。
所述插地铜钎为圆头锥形。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明提供的高密度激发极化溶洞探测采用对水非常敏感的极化率方法进行高密度探测，该方法采用直流高密度电法的测量仪器和控制主机、高密度电缆，并采用高强度铜陶镶嵌不极化电极组成电极阵列，使用特殊的激发极化测量程序进行测量，得到测量断面内地层极化率的分布，根据极化率的异常分布有效识别出地下岩溶的位置和规模，溶洞的极化率异常明显优于电阻率异常，为岩溶探测提供了一种效果明显、方便快速的方法，可有效探测充水、充泥和填土溶洞，对较大的空溶洞也有明显反应，探测工作效率高、无遗漏，可广泛应用于中浅层岩溶勘探工作。
附图说明
图1是本发明的布置结构结构示意图；
图2-图5是本发明中高强度铜陶镶嵌不极化电极的结构图；
图6是采用本发明进行探测得到的极化率成果图。
图中：1-高强度陶瓷缸，2-铜质锤击头总成，3-插地铜钎，11-缸体，12-溶液注入口，13-上连接端，14-下连接端，15-压紧盖，16-空腔，21-基座，22-锤击帽，23-接线柱，24-铜芯，25-螺纹A，31-螺纹B。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步说明，但所要求的保护范围并不局限于所述；
本发明提供的高密度激发极化溶洞探测方法，该方法采用若干等距间隔布置的不极化电极组成的测量系统对待测地段进行密集探测，通过探测获得的数据绘制极化率断面图，根据极化率断面图确定溶洞位置及尺寸。
该方法具体包括以下步骤：
(1)电极点设置：在已确定的勘探线上布置n个等距间隔布置的测量电极点；
(2)布置排列：在每个电极点位置插装一个不极化电极，不极化电极插入地面并浇水，在勘探线上设置与每一个不极化电极均相连的高密度电缆；
(3)主机连接与检查：将高密度电法仪与高密度电缆相连，然后将高密度电法仪接通电源，再在电源与高密度电法仪之间并联一个电法控制机，打开电源进入系统检查，选择激发极化测量方式，检查所有各个不极化电极的接地电阻，如图1所示；
(4)高密度测量：从测量系统程序中选择一种装置方式，选取激发极化测量模式并输入相应参数，供电时间设置≥30s，测量选用一个半周期后开始测量，直到完成整个排列的所有层的测量工作；
(5)下一排列测量：重复步骤(1)-(4)，进行余下所有排列的测量，直到完成整个测线的探测工作；
(6)探测分析：将整个测线的数据输入计算机，绘制测线的极化率断面图，如图6所示，极化率明显高的局部异常为充填水或粘土的溶洞，极化率明显低的局部异常为空溶洞。
所述步骤(1)中电极点之间的间距x根据最大勘探深度hmax而定，hmax＝nx/3，电极数n为60～120个。
所述步骤(3)中接地电阻的最大值≤50Ω。
所述步骤(5)中在两排列间重复设置总排列1/3的不极化电极。
本发明还提供了一种实现上述高密度激发极化溶洞探测方法的高强度铜陶镶嵌不极化电极，如图2-5所示，该高强度铜陶镶嵌不极化电极包括高强度陶瓷缸1，该高强度陶瓷缸1上下两端分别安装有铜质锤击头总成2和插地铜钎3。
所述高强度陶瓷缸1包括圆柱形的缸体11，缸体11内不开有空腔16，缸体11外壁设置有与空腔16相连通的溶液注入口12，溶液注入口12上设有压紧盖15，缸体11上下两端分别开有上连接端13和下连接端14，上连接端13和下连接端14内壁均设有内螺纹。
所述铜质锤击头总成2包括与缸体11相匹配的基座21，基座21顶端固接有锤击帽22，基座21侧壁设有接线柱23，基座21底端中部固接有铜芯24，基座21底部外壁开有螺纹A25，螺纹A25与缸体11顶部的上连接端13内壁的内螺纹相匹配。
所述插地铜钎3顶端外壁开有螺纹B31，螺纹B31与缸体11底部的下连接端14内壁的内螺纹相匹配。
为了方便插入地面，所述插地铜钎3为圆头锥形。
本方法发明了采用高密度激发极化方法探测覆盖层下岩溶的方法，该方法在岩溶地层上探测溶洞异常明显，可有效探测充水、充泥和填土溶洞，对较大的空溶洞也有明显反应，探测工作效率高、无遗漏，可广泛用于工程勘察的岩溶探测工作。

Claims (10)

1.一种高密度激发极化溶洞探测方法，其特征在于：该方法采用若干等距间隔布置的不极化电极组成的测量系统对待测地段进行密集探测，通过探测获得的数据绘制极化率断面图，根据极化率断面图确定溶洞位置及尺寸。
2.根据权利要求1所述的高密度激发极化溶洞探测方法，其特征在于：该方法具体包括以下步骤：
(1)电极点设置：在已确定的勘探线上布置n个等距间隔布置的测量电极点；
(2)布置排列：在每个电极点位置插装一个不极化电极，不极化电极插入地面并浇水，在勘探线上设置与每一个不极化电极均相连的高密度电缆；
(3)主机连接与检查：将高密度电法仪与高密度电缆相连，然后将高密度电法仪接通电源，再在电源与高密度电法仪之间并联一个电法控制机，打开电源进入系统检查，选择激发极化测量方式，检查所有各个不极化电极的接地电阻；
(4)高密度测量：从测量系统程序中选择一种装置方式，选取激发极化测量模式并输入相应参数，供电时间设置≥30s，测量选用一个半周期后开始测量，直到完成整个排列的所有层的测量工作；
(5)下一排列测量：重复步骤(1)-(4)，进行余下所有排列的测量，直到完成整个测线的探测工作；
(6)探测分析：将整个测线的数据输入计算机，绘制测线的极化率断面图，极化率明显高的局部异常为充填水或粘土的溶洞，极化率明显低的局部异常为空溶洞。
3.根据权利要求1所述的高密度激发极化溶洞探测方法，其特征在于：所述步骤(1)中电极点之间的间距x根据最大勘探深度hmax而定，hmax＝nx/3，电极数n为60～120个。
4.根据权利要求1所述的高密度激发极化溶洞探测方法，其特征在于：所述步骤(3)中接地电阻的最大值≤50Ω。
5.根据权利要求1所述的高密度激发极化溶洞探测方法，其特征在于：所述步骤(5)中在两排列间重复设置总排列1/3的不极化电极。
6.一种实现如权利要求1-5任一项所述的高密度激发极化溶洞探测方法的高强度铜陶镶嵌不极化电极，其特征在于：该高强度铜陶镶嵌不极化电极包括高强度陶瓷缸(1)，该高强度陶瓷缸(1)上下两端分别安装有铜质锤击头总成(2)和插地铜钎(3)。
7.根据权利要求6所述的高强度铜陶镶嵌不极化电极，其特征在于：所述高强度陶瓷缸(1)包括圆柱形的缸体(11)，缸体(11)内不开有空腔(16)，缸体(11)外壁设置有与空腔(16)相连通的溶液注入口(12)，溶液注入口(12)上设有压紧盖(15)，缸体(11)上下两端分别开有上连接端(13)和下连接端(14)，上连接端(13)和下连接端(14)内壁均设有内螺纹。
8.根据权利要求6所述的高强度铜陶镶嵌不极化电极，其特征在于：所述铜质锤击头总成(2)包括与缸体(11)相匹配的基座(21)，基座(21)顶端固接有锤击帽(22)，基座(21)侧壁设有接线柱(23)，基座(21)底端中部固接有铜芯(24)，基座(21)底部外壁开有螺纹A(25)，螺纹A(25)与缸体(11)顶部的上连接端(13)内壁的内螺纹相匹配。
9.根据权利要求6所述的高强度铜陶镶嵌不极化电极，其特征在于：所述插地铜钎(3)顶端外壁开有螺纹B(31)，螺纹B(31)与缸体(11)底部的下连接端(14)内壁的内螺纹相匹配。
10.根据权利要求6所述的高强度铜陶镶嵌不极化电极，其特征在于：所述插地铜钎(3)为圆头锥形。
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