CN113050172A - 一种渣库渗漏通道的电流场测试方法 - Google Patents

一种渣库渗漏通道的电流场测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种渣库渗漏通道的电流场测试方法，包括电极复合电极、测量电极M1、第一系列测量电极、第二系列测量电极、供电电极B、测量电极N的相对位置布置，布置完成后，通过复合电极确定饱和水位线，再将饱和水位线以下的点电极并联，然后以该复合电极与供电电极的组合作为供电电极，以测量电极M1和测量电极N的组合为测量电极，对测量电极M1、第一系列测量电极、第二系列测量电极进行视电阻测量，最终绘制测量电极与视电阻曲线，以曲线最高点对应的地表下方作为渗漏通道位置。本发明可在地表精确确定渣库渗漏通道的投影位置。

Description

一种渣库渗漏通道的电流场测试方法
技术领域
本发明涉及渣库渗漏通道的电流场测试方法，属于工程物探技术领域。
背景技术
在渣库渗漏中，通道型渗漏常常出现在岩溶、破碎带地段，渗漏通道复杂多变、隐秘难测。现有技术探地雷达、高密度电法、自然电位法等都是一种间接测量方法，受制于地下水位、地貌、复杂地层的影响极大，不易精确测量。
发明内容
为了解决上述问题，本发明旨在提供一种渣库渗漏通道的电流场测试方法，对通道型渣库渗漏采用直接测试的方式，通过渗漏通道电流场的分布特性，在地表精确确定渣库渗漏通道的投影位置。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种渣库渗漏通道的电流场测试方法，包括电极的布置和电阻的测量计算，所述电极的布置包括，
布置复合电极，通过分析渣库的地质水文及探测资料，在渣库区中划出渣库主渗区和推测渗漏通道，在渣库主渗区中部布置复合电极，复合电极插入渣库主渗区的一端与渣库底部防渗面之间有一段间隔，复合电极上设置有n个间隔布置的点电极,n为自然数；
布置测量电极M1，以渣库区最大直径L为基础单位长度，在推测渗漏通道投影线上且距渣库区13L～5L的位置布置测量电极M1，测量电极M1的两侧且在地表上分别布置第一系列测量电极和第二系列测量电极，第一系列测量电极和第二系列测量电极均包含若干个间隔设置的测量电极，布置时以测量电极M1为起点，沿着逆时针方向布置第一系列测量电极中的若干个测量电极，沿着顺时针方向布置第二系列测量电极中的若干个测量电极，第一系列测量电极和第二系列测量电极中的若干个测量电极到渣库区的距离等于测量电极M1与渣库区之间的距离；
布置供电电极B和测量电极N，以渣库主渗区和测量电极M1的连线为基础作该连线的中垂线，在中垂线上且距离渣库主渗区和测量电极M1的连线6L～10L的地面位置间隔布置无穷远供电电极B和无穷远测量电极N；
n个点电极均通过电缆与电极道转换器连接，由电极道转换器控制与转换，电极道转换器转换点电极的任何组合，并由第一导线和第二导线输出至数字万用表；
电法探测仪通过供电导线与电瓶的正极连接，第四导线一端与电瓶的负极连接，另一端与电极道转换器连接，电法探测仪通过第三导线分别与测量电极M1、供电电极B8和测量电极N连接。
进一步，所述复合电极插入渣库主渗区的一端距渣库底部防渗面0.5m～0.8m，n个点电极中任意两个相邻点电极之间的间隔距离为1.0m～3.0m。
进一步，所述测量电极M1、第一系列测量电极中的若干个测量电极、第二系列测量电极中的若干个测量电极之间以50～200m作为两个相邻电极的间距。
进一步，所述测量电极N和供电电极B的间隔为0.1L～0.5L。
进一步，所述电阻的测量计算包括，
步骤一，通过电极道转换器转换，依次用数字万用表对复合电极上相邻的第一点电极、第二点电极、第三点电极…第n点电极进行电阻ρij测试，其中i,j分别代表相邻两个点电极的编号，ρij为相邻两个点电极之间的电阻测试值；
步骤二，依据饱和水位线上的电阻ρ上比饱和水位线下的电阻ρ下有明显增加的特性，确定饱和水位线的区间位置，ρ上是指饱和水位线上方且位于复合电极上距离饱和水位线最接近的两个相邻点电极之间的电阻测试值，ρ下是指饱和水位线下方且位于复合电极上距离饱和水位线最接近的两个相邻点电极之间的电阻测试值；
步骤三，将饱和水位线以下的点电极通过电极道转换器并联并由导线输出，采用电法探测仪，以复合电极和供电电极B作为AB供电电极，测量电极Mk和测量电极N作为MN测量电极，其中k＝1、第一系列测量电极中若干个测量电极的编号和第二系列测量电极中若干个测量电极的编号，电瓶作为供电电源，依次重复对测量电极M1、第一系列测量电极和第二系列测量电极进行测试(即测量电极M1、第一系列测量电极和第二系列测量电极上相应的点电极)，得到视电阻Rk：Rk＝C·ΔVk/Ik，式中：Rk—测量电极Mk的视电阻值，单位为Ω；ΔVk—测量电极间电位差，单位为mV；Ik—供电回路的电流，单位为mA；C—常数值；k＝1、第一系列测量电极中若干个测量电极的编号和第二系列测量电极中若干个测量电极的编号。
进一步，所述电瓶的供电电压范围为300～600V。
进一步，以测量电极Mk位置为横坐标，视电阻值Rk为纵坐标，采用样条曲线绘制视电阻R值曲线，根据该测试装置的特点，渗漏通道正上方的视电阻Rk值会显示出最高值，于是可得出渗漏通道在视电阻R曲线最高点对应的测量电极Mk之间的地表下方，由此确定出实测的渗漏通道。
进一步，若视电阻Rk最高值点偏移一侧，则在该侧的外侧增加测量电极Mk，进行补充测量，保证视电阻R曲线最高值的外侧不少于2个测量电极Mk。
进一步，测量电极M1、第一系列测量电极中的若干个测量电极、第二系列测量电极中的若干个测量电极之间等间距布置，间距为0.5L。
与现有技术相比，本发明对通道型渣库渗漏采用直接测试法，可精确确定渣库渗漏通道在地表的投影位置。
附图说明
图1为本发明的电极布置方法示意图，该图为俯视图；
图2为复合电极插入渣库主渗区深度及复合电极上点电极分布示意图；
图中：1-渣库区，2-渣库主渗区，3-复合电极，4-推测渗漏通道，5-电法探测仪，6-渣库区最大直径L，7-测量电极M1，8-供电电极B，9-测量电极N，10-电极道转换器，11-数字万用表，12-电缆，13-第三导线，14-地表，15-电瓶，16-供电导线，21-点电极，22-1-第一导线，22-2-第二导线，22-3-第四导线，23-饱和水位线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明，但不应就此理解为本发明所述主题的范围仅限于以下的实施例，在不脱离本发明上述技术思想情况下，凡根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种修改、替换和变更，均包括在本发明的范围内。
如图1和图2所示，为本实施例中的渣库渗漏通道电流场测试方法，该方法通过分析渣库的地质水文及探测资料，在渣库区1(渣库区1位于地表14上方)中划出渣库主渗区2和推测渗漏通道4，在渣库主渗区2中部(渣库主渗区2的中心位置)布置复合电极3，复合电极3垂直于地表14插入；复合电极3深度距渣库底部防渗面0.5m～0.8m；复合电极3上设置有数个点电极21-1、点电极21-2、点电极21-3…点电极21-n，点电极间距1.0m～3.0m；以渣库区最大直径L5为单位，在推测渗漏通道4投影线距渣库区13L～5L位置，布置测量电极M17；在渣库区1与测量电极M17相等距离，以50～200m为间距，地表14逆时针方向布置第一系列测量电极M11、M12，顺时针方向布置第二系列测量电极M21、M22(即电极M21、M22、M11、M12到渣库区1的距离等于测量电极M7到渣库区1的距离)，电极M17与电极M21、M22、M11、M12本质上是相同的电极，且M17、M21、M22、M11、M12之间的间隔距离相等，大约为0.5L；以渣库主渗区2和测量电极M17为连线，在其中垂线6L～10L地面位置(即在中垂线上，距离渣库主渗区2和测量电极M17连线的6L～10L(L长度的6～10倍)的地面位置)，布置无穷远供电电极B8和无穷远测量电极N9，其中测量电极N9和供电电极B8间隔0.1L～0.5L；点电极21通过电缆12与电极道转换器10连接，由电极道转换器10控制与转换，电极道转换器10转换点电极21的任何组合，例如：点电极21-1为一组；或点电极21-1、点电极21-2并联为一组；或点电极21-1、点电极21-2、点电极21-3、…并联为一组连接，最终由第一导线22-1、第二导线22-2输出至数字万用表11；电法探测仪5通过供电导线16与电瓶15的正极连接，第四导线22-3一端与电瓶15的负极连接，另一端与电极道转换器10连接；电法探测仪5用导线13分别于测量电极M17、供电电极B8和测量电极N9连接。
通过电极道转换器10转换，依次用数字万用表11对复合电极3的相邻第一点电极21-1、第二点电极21-2、第三点电极21-3…第n点电极21-n进行电阻ρij测试，其中i,j分别为相邻点电极的编号，例如ρ21-1 21-2；依据饱和水位线23上的电阻ρ上比饱和水位线23下的电阻ρ下有明显增加的特性，确定饱和水位线23的区间位置，这里的ρ上是指饱和水位线23上方且位于复合电极3上距离饱和水位线23最接近的两个相邻点电极之间的电阻测试值，ρ下是指饱和水位线23下方且位于复合电极3上距离饱和水位线23最接近的两个相邻点电极之间的电阻测试值；将饱和水位线23以下的点电极21通过电极道转换器10并联后由导线输出。
采用电法探测仪5，以复合电极3和供电电极B8作为供电电极，测量电极Mk和测量电极N9作为测量电极，电瓶15的供电电压为300～600V，依次重复对测量电极M17、M11、M12、M21、M22上的点电极21(饱和水位线23以下的点电极21)进行测试，利用公式Rk＝C·ΔVk/Ik计算得到测量电极Mk的视电阻Rk，k＝1、11、12、21、22，根据视电阻值R1、R11、R12、R21、R22，采用CAD中的样条曲线绘制测量点电极Mk和视电阻值R曲线，根据该测试装置的特点，渗漏通道正上方的视电阻Rk值会显示出最高值，于是可得出推测渗漏通道在视电阻R曲线最高点对应的两个测量电极Mk之间的地表14下方，由此确定出实测的渗漏通道；若视电阻Rk最高值点偏移一侧(即以推测渗漏通道4投影线为基准)，则在该侧的外侧增加测量电极Mk，进行补充测量，保证视电阻R曲线最高值的外侧不少于2个测量电极Mk，之后，完成渗漏通道地表14投影位置的确定。

Claims (9)

1.一种渣库渗漏通道的电流场测试方法，其特征在于：包括电极的布置和电阻的测量计算，所述电极的布置包括，
布置复合电极(3)，通过分析渣库的地质水文及探测资料，在渣库区(1)中划出渣库主渗区(2)和推测渗漏通道(4)，在渣库主渗区(2)中部布置复合电极(3)，复合电极(3)插入渣库主渗区(2)的一端与渣库底部防渗面之间有一段间隔，复合电极(3)上设置有n个间隔布置的点电极(21),n为自然数；
布置测量电极M1(7)，以渣库区最大直径L(6)为基础单位长度，在推测渗漏通道(4)投影线上且距渣库区(1)3L～5L的位置布置测量电极M1(7)，测量电极M1(7)的两侧且在地表(14)上分别布置第一系列测量电极和第二系列测量电极，第一系列测量电极和第二系列测量电极均包含若干个间隔设置的测量电极，布置时以测量电极M1(7)为起点，沿着逆时针方向布置第一系列测量电极中的若干个测量电极，沿着顺时针方向布置第二系列测量电极中的若干个测量电极，第一系列测量电极和第二系列测量电极中的若干个测量电极到渣库区(1)的距离等于测量电极M1(7)与渣库区(1)之间的距离；
布置供电电极B(8)和测量电极N(9)，以渣库主渗区(2)和测量电极M1(7)的连线为基础作该连线的中垂线，在中垂线上且距离渣库主渗区(2)和测量电极M1(7)的连线6L～10L的地面位置间隔布置无穷远供电电极B(8)和无穷远测量电极N(9)；
n个点电极(21)均通过电缆(12)与电极道转换器(10)连接，由电极道转换器(10)控制与转换，电极道转换器(10)转换点电极(21)的任何组合，并由第一导线(22-1)和第二导线(22-2)输出至数字万用表(11)；
电法探测仪(5)通过供电导线(16)与电瓶(15)的正极连接，第四导线(22-3)一端与电瓶(15)的负极连接，另一端与电极道转换器(10)连接，电法探测仪(5)通过第三导线(13)分别与测量电极M1(7)、供电电极B(8)和测量电极N(9)连接。
2.根据权利要求1所述的一种渣库渗漏通道的电流场测试方法，其特征在于：所述复合电极(3)插入渣库主渗区(2)的一端距渣库底部防渗面0.5m～0.8m，n个点电极(21)中任意两个相邻点电极(21)之间的间隔距离为1.0m～3.0m。
3.根据权利要求1所述的一种渣库渗漏通道的电流场测试方法，其特征在于：所述测量电极M1(7)、第一系列测量电极中的若干个测量电极、第二系列测量电极中的若干个测量电极之间以50～200m作为两个相邻电极的间距。
4.根据权利要求1所述的一种渣库渗漏通道的电流场测试方法，其特征在于：所述测量电极N(9)和供电电极B(8)的间隔为0.1L～0.5L。
5.根据权利要求1所述的一种渣库渗漏通道的电流场测试方法，其特征在于：所述电阻的测量计算包括，
步骤一，通过电极道转换器(10)转换，依次用数字万用表(11)对复合电极(3)上相邻的第一点电极(21-1)、第二点电极(21-2)、第三点电极(21-3)…第n点电极(21-n)进行电阻ρij测试，其中i,j分别代表相邻两个点电极的编号，ρij为相邻两个点电极之间的电阻测试值；
步骤二，依据饱和水位线(23)上的电阻ρ上比饱和水位线(23)下的电阻ρ下有明显增加的特性，确定饱和水位线(23)的区间位置，ρ上是指饱和水位线(23)上方且位于复合电极(3)上距离饱和水位线(23)最接近的两个相邻点电极之间的电阻测试值，ρ下是指饱和水位线(23)下方且位于复合电极(3)上距离饱和水位线(23)最接近的两个相邻点电极之间的电阻测试值；
步骤三，将饱和水位线(23)以下的点电极(21)通过电极道转换器(10)并联并由导线输出，采用电法探测仪(5)，以复合电极(3)和供电电极B(8)作为AB供电电极，测量电极Mk和测量电极N(9)作为MN测量电极，其中k＝1、第一系列测量电极中若干个测量电极的编号和第二系列测量电极中若干个测量电极的编号，电瓶(15)作为供电电源，依次重复对测量电极M1(7)、第一系列测量电极和第二系列测量电极进行测试，得到视电阻Rk：Rk＝C·ΔVk/Ik，式中：Rk—测量电极Mk的视电阻值，单位为Ω；ΔVk—测量电极间电位差，单位为mV；Ik—供电回路的电流，单位为mA；C—常数值；k＝1、第一系列测量电极中若干个测量电极的编号和第二系列测量电极中若干个测量电极的编号。
6.根据权利要求5所述的一种渣库渗漏通道的电流场测试方法，其特征在于：所述电瓶(15)的供电电压范围为300～600V。
7.根据权利要求5所述的一种渣库渗漏通道的电流场测试方法，其特征在于：以测量电极Mk位置为横坐标，视电阻值Rk为纵坐标，采用样条曲线绘制视电阻R值曲线，根据渗漏通道正上方的视电阻R值会显示出最高值，于是可得出渗漏通道在视电阻R曲线最高点对应的测量电极Mk之间的地表(14)下方，由此确定出实测的渗漏通道。
8.根据权利要求7所述的一种渣库渗漏通道的电流场测试方法，其特征在于：若视电阻Rk最高值点偏移一侧，则在该侧的外侧增加测量电极Mk，进行补充测量，保证视电阻R曲线最高值的外侧不少于2个测量电极Mk。
9.根据权利要求1所述的一种渣库渗漏通道的电流场测试方法，其特征在于：所述测量电极M1(7)、第一系列测量电极中的若干个测量电极、第二系列测量电极中的若干个测量电极之间等间距布置，间距为0.5L。
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