CN112817057A - 经济快速精准探测填埋坑塘的地下空间展布特征的方法 - Google Patents
经济快速精准探测填埋坑塘的地下空间展布特征的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112817057A CN112817057A CN202011629409.1A CN202011629409A CN112817057A CN 112817057 A CN112817057 A CN 112817057A CN 202011629409 A CN202011629409 A CN 202011629409A CN 112817057 A CN112817057 A CN 112817057A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- landfill
- area
- resistivity
- landfill pond
- pond
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 115
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 40
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 claims abstract description 39
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 claims abstract description 38
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 29
- 238000011160 research Methods 0.000 claims abstract description 28
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000012795 verification Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000005292 diamagnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims description 59
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims description 34
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 17
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 17
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 14
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims description 9
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims description 7
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 claims description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 4
- JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N phencyclidine Chemical compound C1CCCCN1C1(C=2C=CC=CC=2)CCCCC1 JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 claims description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 claims description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 5
- 238000009933 burial Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 3
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000010200 validation analysis Methods 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- FPPNZSSZRUTDAP-UWFZAAFLSA-N carbenicillin Chemical compound N([C@H]1[C@H]2SC([C@@H](N2C1=O)C(O)=O)(C)C)C(=O)C(C(O)=O)C1=CC=CC=C1 FPPNZSSZRUTDAP-UWFZAAFLSA-N 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 239000010791 domestic waste Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/38—Processing data, e.g. for analysis, for interpretation, for correction
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
一种经济快速精准探测填埋坑塘的地下空间展布特征的方法，包括收集并分析资料，进行现场踏勘，在具有电阻率差异的区域开展地球物理勘查；从面上对研究区进行扫面圈定出填埋坑塘的范围边界；从线上对填埋坑塘位置和地下空间分布进行刻画；从点上对确定的填埋坑塘的平面位置和地下空间分布范围的结果进行钻孔验证；从体上显示填埋坑塘的平面位置和地下空间分布范围。本发明的经济快速精准探测填埋坑塘的地下空间展布特征的方法，首次将等值反磁通瞬变电磁法、地质雷达、高密度电阻率法、电磁感应法和钻探应用于精准探测填埋坑塘平面位置边界和空间分布范围，实现了填埋坑塘的快速、精准探测，探测成本低，可推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种填埋坑塘的方法。特别是涉及一种经济快速精准探测填埋坑塘的地下空间展布特征的方法。
背景技术
新型城市建设需要更科学合理地利用地下空间资源。为避免地面沉降、地裂缝、含水砂层、坑塘(土坑、水塘和填埋坑塘)等不良地质体对生态建设、建筑工程等城市规划项目产生不利影响，需快速探测出其分布情况，以便于因地制宜、精准施策。如根据人民网2018年7月17日报道，在雄安新区城市建设中，雄安新区三县共排查出纳污坑塘810个；其中，有水纳污坑塘共606个(北京日报，2018年)。而在实际工程和建设项目中，不少快速工程建设破坏原有场地的自然条件、“海绵”要素，坡地被肆意推平，坑塘和沟渠被任意填埋。这些坑塘浅表地层和隔水层被破坏，填埋物导致地表水污染。相比于上述易于排查的露天坑塘，这些填埋坑塘对于新区的规划建设、建筑工程等则具有更大的隐患。近地表潜在的一处填埋坑塘中的软土等填埋物，可导致地基失稳、建筑物破坏，危害人民生命和财产安全。因此，急需准确探测填埋坑塘的平面位置和地下空间展布特征。
目前，针对新规划城市填埋坑塘不良工程地质问题，没有开展探测和研究。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够经济、快速、精准查明填埋坑塘的平面位置边界和空间分布的经济快速精准探测填埋坑塘的地下空间展布特征的方法。
本发明所采用的技术方案是：一种经济快速精准探测填埋坑塘的地下空间展布特征的方法，包括如下步骤：
1)收集并分析资料，进行现场踏勘，在具有电阻率差异的区域开展地球物理勘查；
2)从面上对研究区进行扫面圈定出填埋坑塘的范围边界；包括：
(2.1)用GEM-2电磁感应仪或地质雷达对研究区进行扫面；
(2.2)从扫面成果图的异常区圈定出填埋坑塘的范围边界；
3)从线上对填埋坑塘位置和地下空间分布进行刻画，包括：
(3.1)根据GEM-2电磁感应仪或地质雷达扫面的探测平面结果，在研究区沿垂直于填埋坑塘走向布置控制测线；
(3.2)利用高密度电阻率法或等值反磁通瞬变电磁法或CMD-Explorer电磁感应法沿控制测线进行剖面探测，得到填埋坑塘控制测线下的二维断面图；
(3.3)根据二维断面图所显示的电阻率或电导率异常特征，对GEM-2电磁感应仪或地质雷达扫面圈定出填埋坑塘的范围边界进行修正，从而精准确定填埋坑塘的平面位置和地下空间分布范围；
4)从点上对确定的填埋坑塘的平面位置和地下空间分布范围的结果进行钻孔验证；
5)从体上显示填埋坑塘的平面位置和地下空间分布范围。
本发明的经济快速精准探测填埋坑塘的地下空间展布特征的方法，首次将等值反磁通瞬变电磁法、地质雷达、高密度电阻率法、电磁感应法和钻探应用于精准探测填埋坑塘平面位置边界和空间分布范围，实现了填埋坑塘的快速、精准探测，探测成本低，可推广应用。本发明具有如下优点：
1.本发明利用地球物理组合探测技术能经济、快速、精准查明填埋坑塘的平面位置边界和空间分布，为规划建设部门提供地质依据。
2.本发明可根据探测的地球物理异常特征对填埋坑塘内填充物进行分析，计算填埋坑塘的体积，供生态环保部门因“坑”制宜、精准施策。
3.本发明专利的填埋坑塘探测技术方法体系可在雄安新区及其它地区推广应用，并为解决此类问题的方法选择提供借鉴和依据。
附图说明
图1是本发明的经济快速精准探测填埋坑塘的地下空间展布特征的方法的流程图；
图2是6种填埋坑塘精细化探测技术方法体系流程图；其中
GEM-2—高密度电阻率法—钻孔验证-三维显示，填埋坑塘精细化探测技术方法体系见流程图2中的(a)；GEM-2—等值反磁通瞬变电磁法(OCTEM)—钻孔验证-三维显示，填埋坑塘精细化探测技术方法体系见流程图2中的(b)；GEM-2—CMD-Explorer—钻孔验证-三维显示，填埋坑塘精细化探测技术方法体系见图2中的(c)；地质雷达—高密度电阻率法—钻孔验证-三维显示，填埋坑塘精细化探测技术方法体系见图2中的(d)；地质雷达—等值反磁通瞬变电磁法(OCTEM)—钻孔验证-三维显示，填埋坑塘精细化探测技术方法体系见图2中的(e)；地质雷达—CMD-Explorer—钻孔验证-三维显示，填埋坑塘精细化探测技术方法体系见流程图2中的(f)。
图3是本发明中研究区位置及地物图；
图4a是GEM-2电磁感应仪的63025Hz(1.5m)电导率解译图；
图4b是GEM-2电磁感应仪的18325Hz(2.7m)电导率解译图；
图4c是GEM-2电磁感应仪的5325Hz(5m)电导率解译图；
图4d是GEM-2电磁感应仪的1525Hz(9.3)电导率解译图；
图5是PulseEKKO PRO雷达波振幅3m水平切片及解译图；
图6是高密度电阻率法剖面及解释图；
图7是OCTEM反演电阻率剖面及解释图；
图8是CMD-explorer电导率剖面及解释图；
图9a是洛阳铲验证孔的柱状图；
图9b是生活垃圾塑料袋等的槽探图；
图10是OCTEM反演三维显示示意图；
图11是OCTEM反演不同深度切片图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的经济快速精准探测填埋坑塘的地下空间展布特征的方法做出详细说明。
对于已填埋坑塘，从收集的资料和现场踏勘只能大致了解其位置，不能精准确定其平面位置和埋深范围。针对该问题，本发明利用地球物理有效组合方法经济、快速、精准解决填埋坑塘平面位置和埋深范围，为规划建设和环境保护部门提供地质依据。
如图1、图2所示，本发明的经济快速精准探测填埋坑塘的地下空间展布特征的方法，包括如下步骤：
1)收集并分析资料，进行现场踏勘，在具有电阻率差异的区域开展地球物理勘查
收集并分析新规划城市的地质、地球物理、化探、钻探、遥感解译资料，掌握地形、水文地质和地球物理特征；通过现场踏勘初步了解填埋坑塘及周边的地貌特征；通过现场踏勘初步了解填埋坑塘及周边的地貌特征，以便开展研究区地球物理面积性工作；
根据收集的地球物理的物性资料和新规划城市的工程地质钻孔的测井参数统计分析新规划城市的浅层岩性电性特征，在具有电阻率差异的区域开展地球物理勘查。
例如，收集并分析雄安新区地质、地球物理、化探、钻探、遥感解译等资料。根据雄安新区以往物性资料和该区300余口工程地质钻孔的测井参数统计分析，研究区浅层岩性具有明显的电阻率差异，见表1。具备开展以电阻率差异为物性前提的球物理勘查。研究区位于雄安新区安新县城东南6公里左右，研究区位置及地物图如图3所示。
表1雄安新区岩性电阻率参数统计表
2)从面上对研究区进行扫面圈定出填埋坑塘的范围边界；包括：
用GEM-2电磁感应仪或地质雷达对研究区进行扫面；从扫面成果图的异常区圈定出填埋坑塘的范围边界，为后续精准探测填埋坑塘的平面位置和空间分布提供测线布设依据；其中，
(a)当采用GEM-2电磁感应仪对研究区进行扫面时具体如下：
设定GEM-2电磁感应仪在填埋坑塘进行连续测量模式采集的参数，包括确定GEM-2电磁感应仪采用5m线距、4种频率组合(1525Hz、5325Hz、18325Hz、63025Hz)进行往返测量填埋坑塘中不同点的电导率或磁化率数据，并传输到计算机，用Surfer或Arcgis或Mapgis软件对电导率或磁化率数据进行网格化、高斯滤波处理，绘制成不同频率对应不同深度的4个电导率平面图，根据4个电导率平面图异常区的特征圈定填埋坑塘的范围边界；
采用GEM-2电磁感应仪对研究区范围外的一块背景区域进行电导率测量，将4个电导率平面图与背景区的电导率值比对，将电导率平面图中的高值区和低值区分别定义为高值异常区和低值异常区；对于一个深度的电导率平面图，低值异常区反映这个深度地质体的高阻特征，高值异常区则对应低阻特征，即将低值异常区推断为填埋坑塘，根据推断结果确定填埋坑塘的平面范围边界。
GEM-2电磁感应仪得到的研究区不同深度的电导率平面图如图4a、图4b、图4c、图4d所示。从整个平面图来看，东西两侧为高导异常区，中部为相对低导异常区，西北部为低导异常区。在每个深度的电导率平面图上，中部相对低导异常区与东西两侧高导异常区的边界明显；在多个深度的电导率平面图上，中部相对低导异常区与西北部低导异常区和东北部高导异常区间的弧形边界清晰可见；
如图4中的黑色虚线所示，中部相对低导异常区宽度约35m，长度约90m。GEM-2电导率平面图随着深度的增加相对低导异常区逐渐减少，符合填埋坑塘充填物的层位电性特性；随着深度的增加，圈定的填埋坑塘范围变化不大，说明填埋坑塘边界近乎陡立。
(b)当采用地质雷达对研究区进行扫面时具体如下：
设定地质雷达在在填埋坑塘进行连续测量模式采集的参数，包括采用发射频率100MHz，收发天线间距1m，时窗长度200ns，发射电压1000V，叠加次数16384次，采样点数1052点/道，按时间连续采集速度1道/秒实时记录填埋坑塘的地质雷达数据，并将数据传输到计算机中，采用地质雷达数据处理软件EKKO Project V5进行数据处理，所述数据处理流程为：向地质雷达数据处理软件EKKO Project V5中导入数据→进行数据预处理→能量均衡→数值滤波→偏移→时深转换→图形编辑→输出雷达波振幅设定深度水平切片图。
采用地质雷达对研究区范围外的一块背景区域进行地质雷达测量，将输出的雷达波振幅设定深度水平切片图与背景区的相同深度雷达波振幅水平切片图比对，将雷达波振幅值高值区和低值区分别定义为高值异常区和低值异常区；低值异常区推断为填埋坑塘，根据推断结果初步确定填埋坑塘的平面范围边界。
研究区地质雷达PulseEKKO PRO地下3m雷达波振幅水平切片及解译图，如图5所示。从整个平面图来看，黑色虚线圈定区域为雷达波振幅低值异常区，反射波能量较弱，推断低值异常区为填埋的坑塘，相反雷达波反射振幅高值区反射波能量较强，地下密实度高，为填埋坑塘边界外原地层，根据推断结果圈定填埋坑塘的大致范围边界，见图5中的黑色虚线所示，填埋坑塘南北长90m左右，坑塘南宽北窄，宽度在35m左右。
在对研究区进行扫面时，还可采用GEM-2电磁感应仪和地质雷达联合扫面，进行相互验证，提高解译结果的可靠性，更准确圈定填埋坑塘的平面位置。
3)从线上对填埋坑塘位置和地下空间分布进行刻画，包括：
(3.1)根据GEM-2电磁感应仪或地质雷达扫面的探测平面结果，在研究区沿垂直于填埋坑塘走向布置控制测线；
(3.2)利用高密度电阻率法或等值反磁通瞬变电磁法或CMD-Explorer电磁感应法沿控制测线进行剖面探测，得到填埋坑塘控制测线下的二维断面图；
(3.3)根据二维断面图所显示的电阻率或电导率异常特征，对GEM-2电磁感应仪或地质雷达扫面圈定出填埋坑塘的范围边界进行修正，从而精准确定填埋坑塘的平面位置和地下空间分布范围。
其中：
(a)当采用高密度电阻率法时是采用高密度电阻率仪(型号为GeoPen E60DN)沿布置测线采集填埋坑塘的电阻率，首先设定高密度电阻率仪的参数，包括：温纳α装置、点距2m、线距10m、隔离系数26和叠加次数2次；将高密度电阻率仪采集的填埋坑塘的电阻率数据传输到计算机中，采用高密度电阻率法数据反演软件Res2dInv进行数据预处理、处理和反演；其处理和反演流程为：抽高密度电阻率法数据反演软件Res2dInv中输入电阻率数据→坏点剔除→设置初始模型→正演模拟→反演处理→得到反演断面图。同时，在填埋坑塘外选择背景区并在背景区布置一条背景对照测线，采用高密度电阻率仪通过背景对照测线采集背景区的电阻率，将反演断面图电阻率值与背景区的电阻率值比对，对反演断面图中的整体电阻率低值区推断为填埋坑塘区并圈定范围边界，对圈定的填埋坑塘内部的相对电阻率高低值所对应的填埋物进行解译，并给出解译断面图；
高密度电阻率法测线从原点X方向10m处起，垂直土路(X方向)布置10条，线距10m，由南向北线号依次增加，编号为L10、L20…L100，如图3所示，极距2m,由东向西点号依次增加，测线长度均为160m。
图6是高密度电阻率法10条反演电阻率剖面，高密度电阻率剖面垂直穿过整个研究区。从整个反演剖面图来看，剖面0～80m段，呈现上部0～1m低阻区为农田种植区，下部中高阻区域为原砂土；80～115m段，每条长剖面上均有一条30～40m长的透镜状低阻异常，该低阻异常区推测为填埋的坑塘范围，圈定其边界见图中的黑色虚线所示。圈定低阻异常区上部有一相对高阻的层状异常，推断该相对高阻层为生活垃圾和建筑垃圾的混合体，其下部低阻异常区推断为回填松散的粉土和粘土，可能含水。L0～L70剖面120～160m段呈现上部0～1m低阻区为农田种植区，下部中高阻区域为原砂土。L80～L100剖面120～160m段整体呈现高阻异常特征，3条剖面位于研究区西北部树林内，推断该高阻异常为树林原土的引起。剖面中高电阻率背景层为原砂土，依据该区物性统计表，原砂土推断为粉土、细砂和粉砂层。
(b)当采用等值反磁通瞬变电磁法时是采用高精度瞬变电磁系统(如型号为HPTEM-08或HPTEM-18的高精度瞬变电磁系统)采集填埋坑塘的电磁波数据，首先设定高精度瞬变电磁系统的参数，包括点距2m、线距4m，叠加次数400次、发射频率25Hz、观测最晚延时10ms；
进行驻点测量，高精度瞬变电磁系统天线盒放置于测点上，测量时，高精度瞬变电磁系统的主机、电脑和工作人员远离天线盒，避免人为干扰；高精度瞬变电磁系统采集的原始电磁数据由自带的处理反演软件HPTEMDateprocess依次进行数据预处理、处理和反演，得到反演断面图；
同时，在填埋坑塘外选择背景区并在背景区布置一条背景对照测线，采用高精度瞬变电磁系统通过背景对照测线采集背景区的电阻率，将反演断面图电阻率值与背景区的电阻率值比对，对反演断面图中的整体电阻率低值区推断为填埋坑塘区并圈定范围边界，对圈定的填埋坑塘内部的相对电阻率高低值所对应的填埋物进行解译，并给出解译断面图；
等值反磁通瞬变电磁法数据采集以研究区东南角角点坐标为起始原点(0,0)，围绕填埋坑塘土路北方向为X坐标，垂直土路西方向为Y坐标，垂直X布置等值反磁通瞬变电磁法测线26条，线距4m，由南向北线号依次增加，编号为L0、L4、L8、…、L100，见图3所示；点距2m，由东向西点号依次增加，受场地限制，测线长度不一。图7是等值反磁通瞬变电磁法26条电阻率反演剖面，从整个反演剖面图来看，在高电阻率背景下，每条长剖面上均有一条10m左右高，35m左右宽的带状低阻异常区，呈开口向上偏平近似“C”字形，该低阻异常区推测为填埋的坑塘，填埋坑塘的范围边界见图中的黑色虚线所示。部分反演剖面低阻异常区中，上部有一相对高阻的层状异常，推断该相对高阻层为生活垃圾和建筑垃圾的混合体；在低阻异常区中，下部有一相对低阻层，推断为回填松散的粉土和粘土，可能含水。剖面中高电阻率背景层为原砂土，依据该区物性统计表，原砂土推断为粉土、细砂和粉砂层。反演剖面0～30cm有一低阻层，推断为素填土。
(c)当采用CMD-Explorer电磁感应法时，是采用CMD-Explorer电磁感应仪采集填埋坑塘的电导率，首先设定CMD-Explorer电磁感应仪的参数，包括采用深部模式测量、工作频率10kHz、线距10m、点距1m定点测量；通过CMD-Explorer电磁感应仪自带软件生成surfer数据格式，再使用surfer软件进行网格化生成电导率剖面图；同时，在填埋坑塘外选择背景区并在背景区布置一条背景对照测线，采用CMD-Explorer电磁感应仪通过背景对照测线采集背景区的电导率，将电导率剖面图与背景区的电导率值比对，确定电导率剖面图中的电导率低值区为高阻异常区，推断为填埋坑塘区并圈定边界范围，对圈定的填埋坑塘内部的相对电导率高低值所对应的填埋物进行解译，并给出解译断面图；
CMD-Explorer电磁感应法测线与高密度电阻率法测线同测线，见图3。图8是CMD-Explorer电磁感应法10条电导率剖面，从整个电导率图来看，L10～L80剖面上,80～115m段，每条长剖面上均有一条30～40m长的带状低值异常区，深度1～3m左右，该低导异常区推测为填埋坑塘上顶板，填埋坑塘的范围边界见图8中的黑色虚线所示，呈现出南方向宽，北方向窄。剖面低导异常区推断为生活垃圾和建筑垃圾的混合体；低导异常区下部为相对高导异常区，推断为回填松散的粉土和粘土，可能含水。由于该方法探测深度有限，无法探测到填埋坑塘的低界面。
在进行从线上对填埋坑塘位置和空间分布进行刻画时，可采用高密度电阻率法、等值反磁通瞬变电磁法和CMD-Explorer电磁感应法的一种以上联合探测，进行相互验证，使解译结果更为准确。
从以上三种地球物理方法“线”上对填埋坑塘位置和空间分布进行探测的结果解译图来看，高密度电阻率法推测填埋坑塘低阻异常区的宽度和埋深与等值反磁通瞬变电磁法推断的填埋坑塘的宽度和埋深较吻合，填埋坑塘的形态基本一致。CMD-Explorer电磁感应法虽然探测深度受限，无法达到高密度电阻率法和等值反磁通瞬变电磁法的探测深度，但浅部的分辨率，反映的地质信息丰富，与高密度电阻率法较为吻合，其探测填埋坑塘的边界范围也与高密度电阻率法和等值反磁通瞬变电磁法探测的边界一致，三种方法同时使用起到相互印证的作用，提高填埋坑塘解译的准确性。
4)从点上对确定的填埋坑塘的平面位置和地下空间分布范围的结果进行钻孔验证
(4.1)在确定的填埋坑塘的平面位置和空间分布范围中布置钻孔点，所述的钻孔点是在确定的填埋坑塘的内部布设1个钻孔点，在确定的填埋坑塘的边界外布设2个钻孔点；
(4.2)在钻孔点进行钻孔取样，分别获取钻孔柱状图；
(4.3)将3个点的钻孔柱状图进行对比，位于确定的填埋坑塘边界内的钻孔柱状图具有人工填埋物特征，边界外钻孔柱状图没有人工填埋物，所确定的填埋坑塘的平面位置和地下空间分布范围的结果是正确的，否则是不正确的。
图9a为洛阳铲验证孔的柱状图，钻孔ZK01、ZK02和ZK03平面位置见地物图3和解译平面图和剖面图4-图8。钻孔ZK01位于填埋坑塘的内部，布置该钻孔目的是为了验证填埋坑塘的掩埋体，经钻孔验证：0～0.3m为素填土，0.3～0.4m为生活垃圾塑料袋等，见图9b；0.4～3.3m为生活垃圾、建筑垃圾、杂填土的混合体，3.3～5.5m为回填的砂土和粘土层，可塑性好，较松散含水；5.5m以浅钻孔揭示地层情况与等值反磁通瞬变电磁法、高密度电阻率法及CMD-Explorer电磁感应法反演剖面解释推断的结果基本吻合。同时也与GEM-2不同深度切片图解释推断的结果基本一致。由于洛阳铲钻孔深度受限，5.5m以下坑塘填埋物无法判断，笔者借助研究区旁边有水坑塘断面进行辅助验证，该坑塘断面位于研究区偏南方向50m左右，根据断面岩性所示，见表2，7.1～12m为粉砂、细砂层，呈水平层理，依据该区物性统计表，该层电阻率相对高值，与等值反磁通瞬变电磁法、高密度电阻率法和CMD-Explorer电导率反演剖面高电阻率背景一致。
表2断面岩性描述表
钻孔ZK02(位于解译填埋坑塘东部边界附近)和ZK03(位于解译填埋坑塘西部边界附近)是对等值反磁通瞬变电磁法、高密度电阻率法、CMD-Explorer电磁感应法解译填埋坑塘范围边界进行验证，由两钻孔岩性柱状图可见，ZK02钻孔0～0.10m和ZK03钻孔0～0.15m为素填土，较松散；ZK02钻孔0.10～3.15m和ZK03钻孔0.15～3.20m为粘土与粉土的互层，密实、胶结程度好；ZK02钻孔3.15～3.50m为粉砂层，ZK03钻孔3.20～3.70m为粉砂与粉土层，密实程度好；为没有动过的原砂土，两处为填埋坑塘边界外原地层，与等值反磁通瞬变电磁法、高密度电阻率法和CMD-Explorer电磁感应法剖面解译结果一致，从三个钻孔的验证结果来看，4种探测方法对探测填埋坑塘应用效果显著。
5)从体上显示填埋坑塘的平面位置和地下空间分布范围
利用三维显示软件对等值反磁通瞬变电磁法或高密度电阻率法或CMD-Explorer电磁感应法解译成果进行立体展示，并在图中根据需要准确勾勒出与每一类坑塘填埋物对应的各个区域，包括素填土、回填松散粉土和粘土、生活垃圾和建筑垃圾的边界，依此计算每一类填埋物所占体积。
以等值反磁通瞬变电磁法成果三维显示为例进行说明：
等值反磁通瞬变电磁法L0～L25反演电阻率结果进行三维模型显示，为便于直观填埋坑塘的形态和电阻率变化特征，选择Y＝10m位置的XZ拟断面为正视方向显示，见图10。反演电阻率不同深度切片图如图11所示，随着深度的增加电阻率由低(-2m)→中高(-4m)→低(-6m)→高(-8～-14m)的变化过程,更能直观显示笔者前文解释的成果。由三维显示图10和不同深度切片图11可知，研究区有一低阻异常区，电阻率变化范围22～36Ω·m，异常区长约90m，宽约32m，填埋坑塘的深度变化范围12～13.5m，由此可推算填埋坑塘体积为3.46×104m3～3.89×104m3，可供规划建设部门提供地质依据，为生态环保部门生态修复精准施策提供依据。
6)编写成果报告。
Claims (7)
1.一种经济快速精准探测填埋坑塘的地下空间展布特征的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)收集并分析资料，进行现场踏勘，在具有电阻率差异的区域开展地球物理勘查；
2)从面上对研究区进行扫面圈定出填埋坑塘的范围边界；包括：
(2.1)用GEM-2电磁感应仪或地质雷达对研究区进行扫面；
(2.2)从扫面成果图的异常区圈定出填埋坑塘的范围边界；
3)从线上对填埋坑塘位置和地下空间分布进行刻画，包括：
(3.1)根据GEM-2电磁感应仪或地质雷达扫面的探测平面结果，在研究区沿垂直于填埋坑塘走向布置控制测线；
(3.2)利用高密度电阻率法或等值反磁通瞬变电磁法或CMD-Explorer电磁感应法沿控制测线进行剖面探测，得到填埋坑塘控制测线下的二维断面图；
(3.3)根据二维断面图所显示的电阻率或电导率异常特征，对GEM-2电磁感应仪或地质雷达扫面圈定出填埋坑塘的范围边界进行修正，从而精准确定填埋坑塘的平面位置和地下空间分布范围；
4)从点上对确定的填埋坑塘的平面位置和地下空间分布范围的结果进行钻孔验证；
5)从体上显示填埋坑塘的平面位置和地下空间分布范围。
2.根据权利要求1所述的经济快速精准探测填埋坑塘的地下空间展布特征的方法，其特征在于，步骤1)包括：收集并分析新规划城市的地质、地球物理、化探、钻探、遥感解译资料，掌握地形、水文地质和地球物理特征；通过现场踏勘初步了解填埋坑塘及周边的地貌特征；根据收集的地球物理的物性资料和新规划城市的工程地质钻孔的测井参数统计分析新规划城市的浅层岩性电性特征，在具有电阻率差异的区域开展地球物理勘查。
3.根据权利要求1所述的经济快速精准探测填埋坑塘的地下空间展布特征的方法，其特征在于，步骤2)中：
(a)当采用GEM-2电磁感应仪对研究区进行扫面时具体如下：
设定GEM-2电磁感应仪在填埋坑塘进行连续测量模式采集参数，包括确定GEM-2电磁感应仪采用5m线距、4种频率组合，即1525Hz、5325Hz、18325Hz、63025Hz，进行往返测量填埋坑塘中不同点的电导率或磁化率数据，并传输到计算机，用Surfer或Arcgis或Mapgis软件对电导率或磁化率数据进行网格化、高斯滤波处理，绘制成不同频率对应不同深度的4个电导率平面图；
采用GEM-2电磁感应仪对研究区范围外的一块背景区域进行电导率测量，将4个电导率平面图与背景区的电导率值比对，将电导率平面图中的高值区和低值区分别定义为高值异常区和低值异常区；对于一个深度的电导率平面图，低值异常区反映这个深度地质体的高阻特征，高值异常区则对应低阻特征，即将低值异常区推断为填埋坑塘，根据推断结果确定填埋坑塘的平面范围边界；
根据不同深度的4个电导率平面图中高值异常区圈定填埋坑塘的范围边界；
(b)当采用地质雷达对研究区进行扫面时具体如下：
设定地质雷达在在填埋坑塘进行连续测量模式采集的参数，包括采用发射频率100MHz，收发天线间距1m，时窗长度200ns，发射电压1000V，叠加次数16384次，采样点数1052点/道，按时间连续采集速度1道/秒实时记录填埋坑塘的地质雷达数据，并将数据传输到计算机中，采用地质雷达数据处理软件EKKO Project V5进行数据处理，所述数据处理流程为：向地质雷达数据处理软件EKKO Project V5中导入数据→进行数据预处理→能量均衡→数值滤波→偏移→时深转换→图形编辑→输出雷达波振幅设定深度水平切片图；
采用地质雷达对研究区范围外的一块背景区域进行地质雷达测量，将输出的雷达波振幅设定深度水平切片图与背景区的相同深度雷达波振幅水平切片图比对，将雷达波振幅值高值区和低值区分别定义为高值异常区和低值异常区；低值异常区推断为填埋坑塘，根据推断结果初步确定填埋坑塘的平面范围边界。
4.根据权利要求1所述的经济快速精准探测填埋坑塘的地下空间展布特征的方法，其特征在于，步骤2)中在对研究区进行扫面时，还能够采用GEM-2电磁感应仪和地质雷达联合扫面，进行相互验证，提高解译结果的可靠性，更准确圈定填埋坑塘的平面位置。
5.根据权利要求1所述的经济快速精准探测填埋坑塘的地下空间展布特征的方法，其特征在于，步骤3)中：
(a)当采用高密度电阻率法时，是采用高密度电阻率仪沿布置测线采集填埋坑塘的电阻率，首先设定高密度电阻率仪的参数，包括：温纳α装置、点距2m、线距10m、隔离系数26和叠加次数2次；将高密度电阻率仪采集的填埋坑塘的电阻率数据传输到计算机中，采用高密度电阻率法数据反演软件Res2dInv进行数据预处理、处理和反演；处理和反演流程为：高密度电阻率法数据反演软件Res2dInv中输入电阻率数据→坏点剔除→设置初始模型→正演模拟→反演处理→得到反演断面图；同时，在填埋坑塘外选择背景区并在背景区布置一条背景对照测线，采用高密度电阻率仪通过背景对照测线采集背景区的电阻率，将反演断面图电阻率值与背景区的电阻率值比对，对反演断面图中的整体电阻率低值区推断为填埋坑塘区并圈定范围边界，对圈定的填埋坑塘内部的相对电阻率高低值所对应的填埋物进行解译，并给出解译断面图；
(b)当采用等值反磁通瞬变电磁法时，是采用高精度瞬变电磁系统采集填埋坑塘的电磁数据，首先设定高精度瞬变电磁系统的参数，包括点距2m、线距4m，叠加次数400次、发射频率25Hz、观测最晚延时10ms；进行驻点测量，高精度瞬变电磁系统天线盒放置于测点上，测量时，高精度瞬变电磁系统的主机、电脑和工作人员远离天线盒，避免人为干扰；高精度瞬变电磁系统采集的原始电磁数据由自带的处理反演软件HPTEMDateprocess依次进行数据预处理、处理和反演，得到反演断面图；
同时，在填埋坑塘外选择背景区并在背景区布置一条背景对照测线，采用高精度瞬变电磁系统通过背景对照测线采集背景区的电阻率，将反演断面图电阻率值与背景区的电阻率值比对，对反演断面图中的整体电阻率低值区推断为填埋坑塘区并圈定范围边界，对圈定的填埋坑塘内部的相对电阻率高低值所对应的填埋物进行解译，并给出解译断面图；
(c)当采用CMD-Explorer电磁感应法时，是采用CMD-Explorer电磁感应仪采集填埋坑塘的电导率，首先设定CMD-Explorer电磁感应仪的参数，包括采用深部模式测量、工作频率10kHz、线距10m、点距1m定点测量；通过CMD-Explorer电磁感应仪自带软件生成surfer数据格式，再使用surfer软件进行网格化生成电导率剖面图；同时，在填埋坑塘外选择背景区并在背景区布置一条背景对照测线，采用CMD-Explorer电磁感应仪通过背景对照测线采集背景区的电导率，将电导率剖面图与背景区的电导率值比对，确定电导率剖面图中的电导率低值区为高阻异常区，推断为填埋坑塘区并圈定边界范围，对圈定的填埋坑塘内部的相对电导率高低值所对应的填埋物进行解译，并给出解译断面图；
在进行从线上对填埋坑塘位置和空间分布进行刻画时，可采用高密度电阻率法、等值反磁通瞬变电磁法和CMD-Explorer电磁感应法的一种以上联合探测，进行相互验证，使解译结果更为准确。
6.根据权利要求1所述的经济快速精准探测填埋坑塘的地下空间展布特征的方法，其特征在于，步骤4)包括：
(4.1)在确定的填埋坑塘的平面位置和空间分布范围中布置钻孔点，所述的钻孔点是在确定的填埋坑塘的内部布设1个钻孔点，在确定的填埋坑塘的边界外布设2个钻孔点；
(4.2)在钻孔点进行钻孔取样，分别获取钻孔柱状图；
(4.3)将3个点的钻孔柱状图进行对比，位于确定的填埋坑塘边界内的钻孔柱状图具有人工填埋物特征，边界外钻孔柱状图没有人工填埋物，所确定的填埋坑塘的平面位置和地下空间分布范围的结果是正确的，否则是不正确的。
7.根据权利要求1所述的经济快速精准探测填埋坑塘的地下空间展布特征的方法，其特征在于，步骤5)是利用三维显示软件对等值反磁通瞬变电磁法或高密度电阻率法或CMD-Explorer电磁感应法解译成果进行立体展示，并在图中根据需要准确勾勒出与每一类坑塘填埋物对应的各个区域，包括素填土、回填松散粉土和粘土、生活垃圾和建筑垃圾的边界，依此计算每一类填埋物所占体积。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011629409.1A CN112817057A (zh) | 2020-12-31 | 2020-12-31 | 经济快速精准探测填埋坑塘的地下空间展布特征的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011629409.1A CN112817057A (zh) | 2020-12-31 | 2020-12-31 | 经济快速精准探测填埋坑塘的地下空间展布特征的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112817057A true CN112817057A (zh) | 2021-05-18 |
Family
ID=75856375
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011629409.1A Pending CN112817057A (zh) | 2020-12-31 | 2020-12-31 | 经济快速精准探测填埋坑塘的地下空间展布特征的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112817057A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113917561A (zh) * | 2021-09-17 | 2022-01-11 | 东华理工大学 | 一种矿区三维地质建模中目标地质体的确定方法及系统 |
| CN115420778A (zh) * | 2022-09-02 | 2022-12-02 | 北京建工环境修复股份有限公司 | 一种浅层土壤污染快速调查定位方法及系统 |
| CN117911639A (zh) * | 2024-03-19 | 2024-04-19 | 江苏华东八一四地球物理勘查有限公司(江苏省有色金属华东地质勘查局八一四队) | 基于井电联合勘探填埋场环境调查的三维地质建模方法 |
Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004069388A (ja) * | 2002-08-02 | 2004-03-04 | Nippon Engineering Consultants Co Ltd | 浅部地下異常探知装置及び探知方法 |
| CN101295027A (zh) * | 2008-06-18 | 2008-10-29 | 上海大学 | 大堤隐患综合无损检测方法 |
| CN104330838A (zh) * | 2014-11-26 | 2015-02-04 | 山东大学 | 地下工程突涌水通道精细探查及其注浆封堵效果评价方法 |
| CN105607130A (zh) * | 2015-09-08 | 2016-05-25 | 浙江华东工程安全技术有限公司 | 一种用钻孔高密度电法检测孔周岩溶或空洞的方法 |
| CN107169665A (zh) * | 2017-05-19 | 2017-09-15 | 山西省交通科学研究院 | 公路采空区勘察方法 |
| CN107544097A (zh) * | 2017-06-27 | 2018-01-05 | 上海市环境科学研究院 | 一种基于地球物理探测技术的土壤污染精确定位及准确评估方法 |
| CN108287368A (zh) * | 2018-03-09 | 2018-07-17 | 上海岩土工程勘察设计研究院有限公司 | 基于综合物探的污染土全覆盖检测方法及其测线布置结构 |
| CN108345049A (zh) * | 2018-02-12 | 2018-07-31 | 山东大学 | 地下工程不良地质探测多方法约束反演与联合解释方法 |
| CN110221357A (zh) * | 2019-05-20 | 2019-09-10 | 深圳市勘察研究院有限公司 | 一种大跨度浅埋灰岩采空区综合勘察方法 |
| CN111007578A (zh) * | 2019-12-06 | 2020-04-14 | 山东滨莱高速公路有限公司 | 一种路基岩溶及采空区的综合探测方法及系统 |
| CN111538093A (zh) * | 2020-06-24 | 2020-08-14 | 吉林大学 | 一种用于浅层地表探测方法及瞬变电磁仪器 |
| CN111781651A (zh) * | 2020-06-11 | 2020-10-16 | 四川中成煤田物探工程院有限公司 | 联合三种物探方法和两种地质方法的岩溶探测方法 |
| AU2020102911A4 (en) * | 2020-10-21 | 2020-12-17 | Institute Of Geology And Geophysics, Chinese Academy Of Sciences | Ground-borehole electrical source short offset transient electromagnetic detection method |
-
2020
- 2020-12-31 CN CN202011629409.1A patent/CN112817057A/zh active Pending
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004069388A (ja) * | 2002-08-02 | 2004-03-04 | Nippon Engineering Consultants Co Ltd | 浅部地下異常探知装置及び探知方法 |
| CN101295027A (zh) * | 2008-06-18 | 2008-10-29 | 上海大学 | 大堤隐患综合无损检测方法 |
| CN104330838A (zh) * | 2014-11-26 | 2015-02-04 | 山东大学 | 地下工程突涌水通道精细探查及其注浆封堵效果评价方法 |
| CN105607130A (zh) * | 2015-09-08 | 2016-05-25 | 浙江华东工程安全技术有限公司 | 一种用钻孔高密度电法检测孔周岩溶或空洞的方法 |
| CN107169665A (zh) * | 2017-05-19 | 2017-09-15 | 山西省交通科学研究院 | 公路采空区勘察方法 |
| CN107544097A (zh) * | 2017-06-27 | 2018-01-05 | 上海市环境科学研究院 | 一种基于地球物理探测技术的土壤污染精确定位及准确评估方法 |
| CN108345049A (zh) * | 2018-02-12 | 2018-07-31 | 山东大学 | 地下工程不良地质探测多方法约束反演与联合解释方法 |
| CN108287368A (zh) * | 2018-03-09 | 2018-07-17 | 上海岩土工程勘察设计研究院有限公司 | 基于综合物探的污染土全覆盖检测方法及其测线布置结构 |
| CN110221357A (zh) * | 2019-05-20 | 2019-09-10 | 深圳市勘察研究院有限公司 | 一种大跨度浅埋灰岩采空区综合勘察方法 |
| CN111007578A (zh) * | 2019-12-06 | 2020-04-14 | 山东滨莱高速公路有限公司 | 一种路基岩溶及采空区的综合探测方法及系统 |
| CN111781651A (zh) * | 2020-06-11 | 2020-10-16 | 四川中成煤田物探工程院有限公司 | 联合三种物探方法和两种地质方法的岩溶探测方法 |
| CN111538093A (zh) * | 2020-06-24 | 2020-08-14 | 吉林大学 | 一种用于浅层地表探测方法及瞬变电磁仪器 |
| AU2020102911A4 (en) * | 2020-10-21 | 2020-12-17 | Institute Of Geology And Geophysics, Chinese Academy Of Sciences | Ground-borehole electrical source short offset transient electromagnetic detection method |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 宋学东等, 黄河水利出版社 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113917561A (zh) * | 2021-09-17 | 2022-01-11 | 东华理工大学 | 一种矿区三维地质建模中目标地质体的确定方法及系统 |
| CN113917561B (zh) * | 2021-09-17 | 2023-06-20 | 东华理工大学 | 一种矿区三维地质建模中目标地质体的确定方法及系统 |
| CN115420778A (zh) * | 2022-09-02 | 2022-12-02 | 北京建工环境修复股份有限公司 | 一种浅层土壤污染快速调查定位方法及系统 |
| CN115420778B (zh) * | 2022-09-02 | 2023-11-03 | 北京建工环境修复股份有限公司 | 一种浅层土壤污染快速调查定位方法及系统 |
| CN117911639A (zh) * | 2024-03-19 | 2024-04-19 | 江苏华东八一四地球物理勘查有限公司(江苏省有色金属华东地质勘查局八一四队) | 基于井电联合勘探填埋场环境调查的三维地质建模方法 |
| CN117911639B (zh) * | 2024-03-19 | 2024-06-04 | 江苏华东八一四地球物理勘查有限公司(江苏省有色金属华东地质勘查局八一四队) | 基于井电联合勘探填埋场环境调查的三维地质建模方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Pan et al. | A deterministic-stochastic identification and modelling method of discrete fracture networks using laser scanning: Development and case study | |
| Grasmueck | 3-D ground-penetrating radar applied to fracture imaging in gneiss | |
| Gómez-Ortiz et al. | Assessing the risk of subsidence of a sinkhole collapse using ground penetrating radar and electrical resistivity tomography | |
| US8688423B2 (en) | Subsurface hydrogeologic system modeling | |
| Soupios et al. | Investigation of waste disposal areas using electrical methods: a case study from Chania, Crete, Greece | |
| CN112817057A (zh) | 经济快速精准探测填埋坑塘的地下空间展布特征的方法 | |
| Amanatidou et al. | Combined application of seismic and electrical geophysical methods for karst cavities detection: A case study at the campus of the new University of Western Macedonia, Kozani, Greece | |
| Drahor | A review of integrated geophysical investigations from archaeological and cultural sites under encroaching urbanisation in Izmir, Turkey | |
| Weymouth | Archaeological site surveying program at the University of Nebraska | |
| De Domenico et al. | Integrated geophysical surveys at the archaeological site of Tindari (Sicily, Italy) | |
| Soupios et al. | Environmental geophysics: techniques, advantages and limitations | |
| GRASMÜCK et al. | 3-D georadar mapping: Looking into the subsurface | |
| Hasan et al. | Hard-rock investigation using a non-invasive geophysical approach | |
| Ganiyu et al. | Combined electrical resistivity imaging and ground penetrating radar study for detection of buried utilities in Federal University of Agriculture, Abeokuta, Nigeria | |
| Jones | Geophysical mapping of historic cemeteries | |
| Benson et al. | Some considerations for selection and successful application of surface geophysical methods | |
| Kiflu | Improved 2D and 3D resistivity surveys using buried electrodes and optimized arrays: The multi-electrode resistivity implant technique (MERIT) | |
| Wilken et al. | Case history: integrated geophysical survey at Katarínka Monastery (Slovakia) | |
| Lu et al. | A rapid detection method of towed array seismic surface wave for leakage passage of dyke-dam | |
| Ernenwein et al. | Archaeological geophysics for DoD field use: a guide for new and novice users | |
| Montgomery et al. | Use of geophysical methods for sinkhole exploration | |
| Li et al. | Anomalies of mountainous mining paddy in western China | |
| Milligan et al. | The use of ground-probing radar within a digital environment on archaeological sites | |
| Pîrnău et al. | Ground penetrating radar as noninvasive method used in soil science and archaeology. | |
| Mathieson et al. | The National Museums of Scotland Saqqara survey project, earth sciences 1990–1998 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210518 |