CN116819645A - 一种综合地球物理方法在滨海城市地质结构探测组合方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种综合地球物理方法在滨海城市地质结构探测组合方法,根据实际情况和探测需求,合理设计测线、测点,保证各种方法测线尽可能在相同位置。针对研究区不同深度区域采用不同的探测方法,浅部采用地质雷达探测,中深部采用高密度电阻率法,中深部到深部采用瞬变电磁法和微动法,以查明研究区域不同深度地质构造及不良地质体分布特征。通过综合地球物理方法组合探测,不仅可以准确查明研究区域地质结构特征,还可以得到不良地质体的准确位置、规模及埋深。该种探测组合除应用于滨海城市地质结构勘探外,还可以用于城市工程隧道探测和地下空间不良地质体探测。
Description
技术领域
本发明涉及地球物理勘探技术领域,尤其涉及一种综合地球物理方法在滨海城市地质结构探测组合方法。
背景技术
在滨海城市地下工程建设中,断层、孤石及其它不良地质体是影响工程进展的重要因素。经多年地质勘查研究,工作区域中的大型断裂构造往往已得到揭露,次生断裂和破碎带成为新一轮工程勘查的重点。而对于花岗岩长期风化过程中形成的孤石,由于其形状、尺寸、埋藏及分布较为随机,使之成为勘查工作的难点。
在这些问题揭露的过程中,钻探是最直观、可靠的方法,但受成本限制,钻孔间距极有可能远大于勘探目标尺寸,难以精确判定目标体的空间位置。断层、孤石与围岩间存在物性差异,为地球物理方法提供了应用前提。因此,往往采用地球物理方法进行工程地质勘查。
由于场地地表条件差、地物障碍多、随机振动和电磁干扰严重且受到地下管线干扰,对单一种地球物理方法探测信号产生一定影响,传统的单一物探方法在探测深度、抗干扰能力以及分辨率等方面均具有一定的局限性,无法精细反映滨海城市地质结构特征。
中国专利CN 115032714A公开了一种基于综合物探的岩溶空间探测方法及系统,该发明属于岩溶空间探测技术领域,其中方法主要包括以下步骤:采用高密度电阻率法对目标区域进行整体探测,以圈定岩溶发育区;通过微动探测法对岩溶发育区进行局部探测,以获取岩溶发育范围、初步规模及基岩面起伏状态,得到局部岩溶发育区;采用弹性波CT法对局部岩溶发育区进行最终定位,得到岩溶的精确位置、精确规模及埋深,但是考虑到该方法适合应用于岩溶区局部勘探,没有达到从浅到深分层次精细探测效果等问题,现有技术显得略有不足。
发明内容
解决的技术问题:
针对现有技术的不足,本申请提供了一种综合地球物理方法在滨海城市地质结构探测组合方法,解决了目前存在的难以精确判定目标体的空间位置,传统的单一物探方法在探测深度、抗干扰能力以及分辨率等方面均具有一定的局限性,无法精细反映滨海城市地质结构特征等难题,采用地质雷达、高密度电阻率法、微动以及瞬变电磁法等四种地球物理方法,结合钻探资料验证,根据测区地质条件情况和探测深度需求,合理进行测线和测点布设,形成探测技术组合方法,综合利用多种方法的优点,可以实现滨海基岩型城市中地下地质结构的精细勘查,避免了单一方法的局限性;基于每种地球物理方法的有效探测深度和分辨能力范围,组合方法可以在深度上做到从浅到深精细探测,即:地质雷达的探测深度主要为浅层m级、高密度电阻率法主要反映中部几十m级,瞬变电磁法探测深度主要为几m到几百m,微动则主要反映几十m到几百m,几种方法的探测深度由浅到深,同时又有重叠。避免了单一方法只能反映一定深度范围的缺点;组合方法综合利用岩石的介电性、导电性、密度以及弹性等物理性质,依据测得的多参数结果进行联合处理与解译,结合相关地质和钻孔资料,避免了单一物探方法只利用一种岩石物理性质的局限性和探测结果的多解性问题,可以实现滨海城市地质结构多层次精细化探测。
技术方案:
为实现上述目的,本申请通过以下技术方案予以实现:
一种综合地球物理方法在滨海城市地质结构探测组合方法,该方法步骤如下:
S1:根据实际地质条件和探测任务需求,设计测线和测点,且各物探方法的测线重合布设;
S2:采用地质雷达探测的方法,对研究区域浅部地质结构进行探测,查明浅部断层、孤石及不良地质体分布特征;
S3:采用高密度电阻率法,对研究区域中深部进行探测,以查明中深部地质构造特征及不良地质体分布特征;
S4:采用瞬变电磁法对研究区进行探测,以查明研究区域深部的地质构造特征及不良地质体;
S5:采用微动探测技术对研究区进行探测,以得到中深部到深部探测信号,再结合地质雷达、高密度电阻率法和瞬变电磁法的探测结果,准确查明研究区域的地质结构特征,同时得到不良地质体的准确位置、精确规模和埋深;
S6:结合钻孔资料验证探测结果的准确性,除去受干扰引起的假异常,达到滨海城市地质结构多层次精细化探测的目的。
优选的,S1中在进行探测前,根据研究区实际地质条件,保证不同岩性之间的物性差异满足各种物探方法的探测任务需求,结合地质条件和探测任务需求设计测线和测点。
1、优选的,所述S2中采用200MHz和400MHz的天线,对研究区域滨海基岩型城市的地质结构探测中浅部目标探测深度为5m以内,地质雷达探测的方法详述如下:
步骤1,检验研究区条件是否满足地质雷达探测要求:探测体的厚度需大于天线有效波长的1/4,探测体的宽度或相邻被探测体可以分辨的最小间距大于探测天线有效波第一菲涅尔带半径;避开高电导或大范围金属构件;
步骤2:根据探测任务和实际情况选取合适的天线型号,天线频率越高,探测越精细,探测深度越浅,选用200MHz和400MHz频率天线进行勘探;
步骤3,介质参数标定:探测前需对研究区的介电常数或电磁波速进行现场标定,标定方法包括:钻孔实测、在已知厚度部位测量和使用双天线直达波测量;
步骤4:安装电池,连接数据线和电源线,开机使地质雷达仪器处于正常工作状态;
步骤5:标记检测起始位置及桩号,每10m做一标记,直至检测终点;
步骤6:设置检测参数,包括起始点桩号、时窗、采样点、采样率,介电常数、波速和天线;主机中天线频率应保证和发射、接收天线的频率一致,介电常数采用步骤3标定的;波速采用在相近环境下波速计算结果;时窗调节至探测时异常位于时窗的中偏下位置;采样点和采样率设定要保证在时窗=采样点/采样率条件下;
步骤7:开始检测,检测天线平稳移动、速度均匀,移动速度3-5km/h;
步骤8:检测时随时进行标记或拍照,以消除检测距离上的误差;
步骤9:记录包括测线号、方向、标记间隔及天线类型,并随时记录对测量产生电磁影响的物体及位置;
步骤10:用由计量机构检定的钢卷尺在与地质雷达相同的部位测量出其厚度,与地质雷达测出的厚度相对比,误差允许±2cm,对比结果不超过误差值为合格,保存数据,导出分析解译,圈定出异常所在位置和规模。
优选的,所述S3中高密度电阻率法探测采用温纳四极装置,电极距5-10m,目标探测深度为100m以内,对研究区域滨海基岩型城市地质条件高密度电阻率法探测流程详述如下:
S31,测线、测点布设:根据实际地质情况和探测任务需求设计测线和测点;
S32,装置类型选择:针对滨海城市陆海交界带探测任务,选用温纳四极装置;
S33:导线敷设,布设电极,连接仪器,选择电极距;电极距的选择应遵循下列原则:应完整控制探测目标,最小电极距可获得被测目标顶部以浅的围岩信息,最大电极距能探测到被测目标底部以深的围岩信息;且避免将电极打在岩体、混凝土或其它导电性差的物体上;
S34:仪器自检,装置类型、电极距、电极数应保证和设计相同,测试接地电阻,保证钉入的电极完全接通到电路中;
S35,数据质量检测:野外采集的数据的质量评价划分为三级,标准如下:一级(优良):每排列的数据点连续圆滑,无畸变点,80%以上数据点误差值5%以下;二级(合格):每排列的数据点连续,70%以上的数据点的误差值在15%以下,畸变点小于总数据量的10%,经编辑平滑后能满足解释要求;三级(不合格):每排列的数据点不连续,畸变点多,满足不了地质解译;总体质量评价三级率≤3%,视为野外工作质量合格,保存数据,数据保存时需保存两遍,以免丢失数据;
S36:回收电极和导线;
S37,资料处理与解释:手动剔除数据中的突跳点,进行滑动平均处理,再将数据网格化并利用成图软件生成视电阻率剖面图,最后将预处理后的数据进行反演,得到电阻率剖面图。
优选的,所述S4瞬变电磁法探测目标深度为200m以内,采用多匝重叠回线装置,瞬变电磁法探测工作流程详述如下:
S41,测线、测点布设:根据实际地质情况和探测任务需求设计测线和测点;
S42,装置类型选择:装置类型选择多匝重叠回线装置;
S43,回线大小选择:发射线圈为2m×2m方形线圈,匝数为60匝,接收线圈同样选择2m×2m方形线圈,匝数为40匝;
S44:仪器连接,连接数据线和电源线;
S45:参数设置和仪器自检;测量前需测定发射线圈和接收线圈的电阻,以免电流过大损伤主机,以供电电压24V为例,发射线圈电阻应在3~4Ω之间,电流不能大于10A;
S46:数据采集,数据采集时,需避开金属框架或金属制品,避免电磁干扰;
S47:数据质量检验,原始数据曲线质量评价分为:甲级、乙级、丙级,评价标准如下:甲级:曲线圆滑、连续性好,曲线形态清楚,在有效观测时窗内无畸变测道;乙级:曲线较圆滑、连续性好,在有效观测时窗内有个别畸变测道,但不影响曲线整体形态,经过处理后可用于资料解译;丙级:曲线形态不清,不能满足乙级的要求;全区质量评价如下:优秀:甲级率≥80%,丙级率≤2%;良好:甲级率≥70%,丙级率≤3%;合格:丙级率≤10%;不合格:丙级率>10%,保存全部数据;
S48:导出数据,资料处理与解释,方法与要求如下:将仪器导出原始数据添加必要参数,转化为配套处理软件可以读取的格式;对干扰大、多次复测质量较差的数据予以剔除,说明处理后的效果;对数据进行滤波处理;必要时对发射电流关断时间影响进行改正处理;换算出视电阻率、视深度和视纵向电导率;编制有关图件。
优选的,所述S5微动探测目标深度为200m以内,采用测线剖面观测系统,点间距为5-10m,微动探测工作流程详述如下:
S51,现场试验:现场试验工作前,对仪器设备做性能测试以及一致性试验;
S52,测线、测点布设,测线应尽量与被测地质体的走向垂直,测线应尽量重合(或平行)于地质勘探线,测点密度与工作比例尺应根据任务性质、被测地质体的大小及其异常特征确定,并应尽量与工作区以往地质工作或其他物探工作比例尺一致,并参照相应的技术规程布设,发现异常时,需加密测点;
S53,检波器布设:测点观测台阵的各检波器在同一平面,埋置位置准确且与地面水平接触良好,安置牢固,埋置于密实地层;
S54,数据采集:剖面法测线方向宜垂直于探测地质目标体的走向,每个剖面微动探测点不少于5个,以保证对目标体的连续追踪,观测时间依据勘探深度选择;开展微动台阵法勘探时,需实时监测采集的波形、频散曲线和频散谱,保证测量数据质量;开展微动谱比法时,需实时监测采集的波形和谱比曲线;
S55,质量监控:在每条测线施工结束后,对该测线剖面进行处理,以监控数据采集整体质量,发现问题及时采取补救措施,对干扰较大的区域复测;
S56,速度参数测定:应对测区的测点、测线和下覆地层开展速度参数测定工作,采用地面或井(孔)中方法,地面直达(折射)波法是在地面、探槽、坑道的岩土露头上激发和观测直达(折射)波中纵、横波在岩土中的传播速度;井(孔)法是在钻孔附近地面上用叩板法激振,孔中不同深度处用三分量检波器接收纵、横波,用传播时间与路程之比计算各层纵波和横波速度,测定地层的纵波、横波和面波速度;
S57,野外资料质量检查与评价:微动探测原始记录评价分为优良、合格和不合格三个等级,同时满足以下条件为优良记录:仪器检查记录合格;观测系统和采集阵列正确,符合设计要求;野外记录表格正确、齐全、整洁,电子记录应与野外记录表格一致;原始记录信号整体平稳,无明显干扰信号;同一半径各道记录无明显的方位性干扰记录,或明显的方位性干扰记录时长不大于采集时长5%;无不正常道记录;有效频段满足勘探需要;有下列缺陷之一为不合格记录:无仪器检查记录或仪器检查记录不合格;观测系统不正确或仪器处在不正常状态下所获得的记录;野外记录表格信息不正确或不齐全,导致不能利用的记录;同一半径内某道数据存在强烈的方位性干扰噪声,导致数据无法使用;采用SPAC法是中心道记录不正常或同一半径内存在2个以上不正常记录;有效频段不能满足勘探需求;不够优良条件,又不属于不合格的记录为合格记录;优良记录不应低于70%,对于总测点大于50个的剖面或面积性测量,不合格率应少于3%;不合格测点应重新采集;
S58,资料处理与解释:实际工作中,频散曲线拾取、速度剖面反演和资料解译需要交叉或反复进行,使资料解译工作逐渐深化。
优选的,所述设计测线和测点时,测线应尽量与被测地质体的走向垂直,测线应尽量重合(或平行)于地质勘探线,测点密度与工作比例尺应根据任务性质、被测地质体的大小及其异常特征确定,并应尽量与工作区以往地质工作或其他物探工作比例尺一致,并参照相应的技术规程布设,且各物探方法的测线尽量重合布设,并利用高精度经纬仪记录每个测点的坐标及高程,以方便后续进行资料联合解译。
优选的,所述S32中高密度电阻率法的装置类型有温纳四极、联合三级、偶极或微分型式,根据研究区域地质情况和探测任务选用合适的装置类型;当调查地区地质条件未知或同时要求较高的水平和垂直分辨率时,采用温纳四极装置效果较好,且在同类装置中温纳装置具有最高的信号强度;S33中选择电极距所选电极距系列的间隔应合理,对应目标探测深度区间应该有足够多的电极距;每个电极距应能观测到足够大的有效信号。
优选的,所述将仪器导出原始数据添加必要参数为发射线圈大小、匝数、电阻和接收线圈大小、匝数、电阻;编制有关图件具体为衰减曲线、视电阻率剖面图、视电阻率断面图和多测道曲线图。
优选的,所述S5中不良地质体为孤石;S54中观测时间依据勘探深度选择,深度越大,观测时间越长,当最大观测半径Rm仸x∈800m时,观测时间不少于2.5小时。
发明原理:
本申请的原理是:本发明充分利用不同物探方法的优势,取长补短,但需要根据实际地质条件和探测任务,科学合理地设计测线、测点,才能提高探测结果的精度;本发明主要是针对滨海城市陆海交界带地质结构探测设计,而陆海交界带受海水入侵影响,在资料处理与解释时,需要结合实际情况充分考虑和分析,以保证解译结果的准确性;本发明充分利用多种物探资料,相互参考和验证,不仅可以更有效地识别地质结构分布特征,还能排除干扰引起的假异常。
有益效果:
本申请提供了一种综合地球物理方法在滨海城市地质结构探测组合方法,具备以下有益效果:
1、本发明不仅可以应用于滨海城市地质结构勘探,还可以用于城市工程隧道探测和地下空间中不良地质体探测;用钻机从地表向下钻进,在地层中形成圆柱形钻孔,以鉴别和划分地层;可从钻孔中不同深度处取得岩心、矿样、土样进行分析研究,用以测定岩石和土层的物理、力学性质和指标,提供设计需要。
2、200MHz和400MHz的天线适合用于滨海基岩型城市的地质结构探测中,既满足了探测深度和精度的要求,又考虑到了工作效率。
3、本发明充分考虑了地球物理探测的横向分辨率和纵向分辨率,兼顾了不同地球物理探测方法的深度探测能力,并充分考虑到施工便捷性和方案适用性,做到了深浅结合,横纵互补。
4、本发明可以测得多个物性参数,结合相关地质和钻孔资料,进行综合解译,可以一定程度上解决单一物探方法的局限性和多解性问题,有助于提高探测结果的准确性和可靠性。
5、本发明的探测组合方法,受地形影响小,施工效率高,且成本较低。
附图说明
图1为本申请综合地球物理方法在滨海城市地质结构探测组合方法技术流程图;
图2为本申请综合地球物理方法在滨海城市地质结构探测组合方法原理示意图;
图3为本申请综合地球物理方法在滨海城市地质结构探测组合方法实施例1综合物探测线布置图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
地质雷达:
地质雷达(又称探地雷达)是利用天线发射和接受高频电磁波来探测介质内部物理性质和分布规律的一种地球物理方法。地质雷达多采用天线向探测目标发射高频脉冲电磁波,工作频率范围介于1M-1GHz之间,在地下介质中的传播以位移电流为主。电磁波穿透深度取决于电磁波的频率、能量大小以及传导介质的导电特性,并且随着电磁波频率增高,其穿透深度随之降低,但降低频率或增大波长,分辨率会随之降低。
高密度电阻率法:
高密度电阻率法是一种阵列勘探方法,测量时将全部电极(几十至上百根)置于测点上,然后利用程控电极转换开关和微机工程电测仪进行数据的快速自动采集,再将测量结果送入微机进行处理,得出关于地电断面分布的各种图示结果。实际测量时先以固定间距x沿测线布置若干根电板,这些电极在整个测量过程中固定不动。取a=nx(n=1,2,3,...),对每一个取定的活动电极间距a,将两两相距为a的四根电极经电极转换开关连接到仪器上,通过电极转换开关进行电极换接,一次完成各种装置形式的电阻率测量,各装置形式的记录点均选在电极排列的中点。一个测点的测量完成后,将整个电极排列向前移动一个x距离,然后进行下一测点观测,重复该过程,直到活动电极间距为a的整条剖面全部测完为止。
微动法:
微动探测是从微动信号中提取面波频散曲线或H/V谱比曲线信息,通过数据处理与分析,推断地下构造形态和岩石层物理性质的地球物理勘探方法。地球表面时刻都处在一种微弱的震动状态下,这种由体波(P波和S波)和面波(瑞雷波和勒夫波)组成的连续复杂微弱震动称为微动,其中面波的能量占信号总能量的70%以上。微动勘探主要采用台阵方法(SPAC法)来接收微动信息,从中提取瑞利面波的频散特性,通过对频散曲线进行反演获得地层的横波速度,以此推断地壳浅部的横波速度结构。在时间和空间上,微动信号具有以下特性:高度变化、无规律性、无重复性特点,因此在时空范围内,微动信号是满足统计稳定性的。
瞬变电磁法:
瞬变电磁法是利用不接地回线或电极向地下发送脉冲式一次电磁场,用线圈或接地电极观测由该脉冲电磁场感应的地下涡流产生的二次电磁场的空间和时间分布,来解决有关地质问题的时间域电磁法。瞬变电磁场的探测深度主要由测量时间和地下介质的电阻率来确定。当地下为均匀介质时,地面发送线圈中的电流被切断后,感应电流随时间向地下扩散,电流被关断后某一时刻地下最大涡流所在深度由下式计算可得。
其中h为探测深度,ρ为电阻率,μ0为导磁率。
地质钻探:
地质钻探是以查明地下地质情况为目的,利用一定的钻探机械设备和工艺取得地表以下岩矿芯,为地质和矿产资源参数做出可靠评价的一项地质工程,是地质勘探工作中的一项重要技术手段。
实施例1:
一种综合地球物理方法在滨海城市地质结构探测组合方法,该方法步骤如下:
S1:在进行探测前,根据研究区实际地质条件,保证不同岩性之间的物性差异满足各种物探方法的探测任务需求,结合地质条件和探测任务需求设计测线和测点,如图3所示,选取了胶州湾东岸某区域作为研究区,采用综合地球物理方法进行地质结构探测研究,共设计测线7条,测线按实际距离由北往南或由西向东编号(测线编号为L1-L7),测点按实际距离由北向南或由西往东编号;
S2:布置地质雷达测线7条,测线总长6670m,检查线长度400m,天线型号选择200MHz和400MHz,仪器选择地质雷达Sir40000,扫描率:300线/秒,样本字节:16-bit。高密度电阻率法测线7条,测线总长6670m,,检查线长度400m,电极距5m,仪器选择大功率多通道直流电法仪,采用温纳四极装置,供电240V,供电脉宽为0.5s。瞬变电磁测线7条,测线总长度6670m,点距5m,测点共计1341个,检查点80个,仪器采用强环境适应性瞬变电磁仪terraTEM24,装置类型选用多匝重叠回线装置,发射线圈和接收线圈均采用2×2m矩形线圈,发射线圈为40匝,接收线圈为60匝,供电电压选用48V。微动测线7条,测线总长6670m,点距20m,共计334个测点,检查点20个,仪器采用地脉动观测台阵系统,采样率为250ms,增益为16dB,相位采用线性相位;
S3:在高密度电阻率法探测中,采用大功率多通道直流电法仪通过A、B电极向地下供电(供电电流为I),记录供电AB回路电流I,然后测量M、N极电位差ΔU,从而求得ρ一K×ΔU/I。电极转换器按照控制器的指令,按设定的组合次序向预定的电极供电,并同时测量供电电极的电流I和观测电极的电压ΔU,并进行计算,依次求出测线上各点视电阻率ρ值。对实测的电阻率剖面进行反演计算,即可获得地层中的电阻率分布情况,快速而准确地获得丰富地地下信息,从而解决相应地工程地质问题;
S4:按照本发明的探测组合方法,基本查明了陆海交界带地质结构特征及不良地质体分布情况,验证了本发明的有效性。
实施例2:
一种综合地球物理方法在滨海城市地质结构探测组合方法,该方法步骤如下:
S1:在进行探测前,根据研究区实际地质条件,保证不同岩性之间的物性差异满足各种物探方法的探测任务需求,结合地质条件和探测任务需求设计测线和测点,测线应尽量与被测地质体的走向垂直,测线应尽量重合(或平行)于地质勘探线,测点密度与工作比例尺应根据任务性质、被测地质体的大小及其异常特征确定,并应尽量与工作区以往地质工作或其他物探工作比例尺一致,并参照相应的技术规程布设,且各物探方法的测线尽量重合布设,并利用高精度经纬仪记录每个测点的坐标及高程,以方便后续进行资料联合解译;S2:采用地质雷达探测的方法,对研究区域浅部地质结构进行探测,查明浅部断层、孤石及不良地质体分布特征;地质雷达探测的方法详述如下:
步骤1,检验研究区条件是否满足地质雷达探测要求:探测体的厚度需大于天线有效波长的1/4,探测体的宽度或相邻被探测体可以分辨的最小间距大于探测天线有效波第一菲涅尔带半径;避开高电导或大范围金属构件;
步骤2:根据探测任务和实际情况选取合适的天线型号,天线频率越高,探测越精细,探测深度越浅,选用200MHz和400MHz频率天线进行勘探;
步骤3,介质参数标定:探测前需对研究区的介电常数或电磁波速进行现场标定,标定方法包括:钻孔实测、在已知厚度部位测量和使用双天线直达波测量;
步骤4:安装电池,连接数据线和电源线,开机使地质雷达仪器处于正常工作状态;
步骤5:标记检测起始位置及桩号,每10m做一标记,直至检测终点;
步骤6:设置检测参数,包括起始点桩号、时窗、采样点、采样率,介电常数、波速和天线;主机中天线频率应保证和发射、接收天线的频率一致,介电常数采用步骤3标定的;波速采用在相近环境下波速计算结果;时窗调节至探测时异常位于时窗的中偏下位置;采样点和采样率设定要保证在时窗=采样点/采样率条件下;
步骤7:开始检测,检测天线平稳移动、速度均匀,移动速度3-5km/h;
步骤8:检测时随时进行标记或拍照,以消除检测距离上的误差;
步骤9:记录包括测线号、方向、标记间隔及天线类型,并随时记录对测量产生电磁影响的物体及位置;
步骤10:用由计量机构检定的钢卷尺在与地质雷达相同的部位测量出其厚度,与地质雷达测出的厚度相对比,误差允许±2cm,对比结果不超过误差值为合格,保存数据,导出分析解译,圈定出异常所在位置和规模
S3:采用高密度电阻率法,对研究区域中深部进行探测,以查明中深部地质构造特征及不良地质体分布特征;对研究区域滨海基岩型城市地质条件高密度电阻率法探测流程详述如下:
S31,测线、测点布设:根据实际地质情况和探测任务需求设计测线和测点;
S32,装置类型选择:针对滨海城市陆海交界带探测任务,选用温纳四极装置;
S33:导线敷设,布设电极,连接仪器,选择电极距;电极距的选择应遵循下列原则:应完整控制探测目标,最小电极距可获得被测目标顶部以浅的围岩信息,最大电极距能探测到被测目标底部以深的围岩信息;且避免将电极打在岩体、混凝土或其它导电性差的物体上;
S34:仪器自检,装置类型、电极距、电极数应保证和设计相同,测试接地电阻,保证钉入的电极完全接通到电路中;
S35,数据质量检测:野外采集的数据的质量评价划分为三级,标准如下:一级(优良):每排列的数据点连续圆滑,无畸变点,80%以上数据点误差值5%以下;二级(合格):每排列的数据点连续,70%以上的数据点的误差值在15%以下,畸变点小于总数据量的10%,经编辑平滑后能满足解释要求;三级(不合格):每排列的数据点不连续,畸变点多,满足不了地质解译;总体质量评价三级率≤3%,视为野外工作质量合格,保存数据,数据保存时需保存两遍,以免丢失数据;
S36:回收电极和导线;
S37,资料处理与解释:手动剔除数据中的突跳点,进行滑动平均处理,再将数据网格化并利用成图软件生成视电阻率剖面图,最后将预处理后的数据进行反演,得到电阻率剖面图;1、S4:采用瞬变电磁法对研究区进行探测,以查明研究区域深部的地质构造特征及不良地质体;瞬变电磁法探测工作流程详述如下:
S41,测线、测点布设:根据实际地质情况和探测任务需求设计测线和测点;
S42,装置类型选择:装置类型选择多匝重叠回线装置;
S43,回线大小选择:发射线圈为2m×2m方形线圈,匝数为60匝,接收线圈同样选择2m×2m方形线圈,匝数为40匝;
S44:仪器连接,连接数据线和电源线;
S45:参数设置和仪器自检;测量前需测定发射线圈和接收线圈的电阻,以免电流过大损伤主机,以供电电压24V为例,发射线圈电阻应在3~4Ω之间,电流不能大于10A;
S46:数据采集,数据采集时,需避开金属框架或金属制品,避免电磁干扰;
S47:数据质量检验,原始数据曲线质量评价分为:甲级、乙级、丙级,评价标准如下:甲级:曲线圆滑、连续性好,曲线形态清楚,在有效观测时窗内无畸变测道;乙级:曲线较圆滑、连续性好,在有效观测时窗内有个别畸变测道,但不影响曲线整体形态,经过处理后可用于资料解译;丙级:曲线形态不清,不能满足乙级的要求;全区质量评价如下:优秀:甲级率≥80%,丙级率≤2%;良好:甲级率≥70%,丙级率≤3%;合格:丙级率≤10%;不合格:丙级率>10%,保存全部数据;
S48:导出数据,资料处理与解释,方法与要求如下:将仪器导出原始数据添加必要参数发射线圈大小、匝数、电阻和接收线圈大小、匝数、电阻,转化为配套处理软件可以读取的格式;对干扰大、多次复测质量较差的数据予以剔除,说明处理后的效果;对数据进行滤波处理;必要时对发射电流关断时间影响进行改正处理;换算出视电阻率、视深度和视纵向电导率;编制有关图件,衰减曲线、视电阻率剖面图、视电阻率断面图和多测道曲线图;
S5:采用微动探测技术对研究区进行探测,以得到中深部到深部探测信号,再结合地质雷达、高密度电阻率法和瞬变电磁法的探测结果,准确查明研究区域的地质结构特征,同时得到不良地质体的准确位置、精确规模和埋深;微动探测工作流程详述如下:
S51,现场试验:现场试验工作前,对仪器设备做性能测试以及一致性试验;
S52,测线、测点布设,测线应尽量与被测地质体的走向垂直,测线应尽量重合(或平行)于地质勘探线,测点密度与工作比例尺应根据任务性质、被测地质体的大小及其异常特征确定,并应尽量与工作区以往地质工作或其他物探工作比例尺一致,并参照相应的技术规程布设,发现异常时,需加密测点;
S53,检波器布设:测点观测台阵的各检波器在同一平面,埋置位置准确且与地面水平接触良好,安置牢固,埋置于密实地层;
S54,数据采集:剖面法测线方向宜垂直于探测地质目标体的走向,每个剖面微动探测点不少于5个,以保证对目标体的连续追踪,观测时间依据勘探深度选择;开展微动台阵法勘探时,需实时监测采集的波形、频散曲线和频散谱,保证测量数据质量;开展微动谱比法时,需实时监测采集的波形和谱比曲线;不良地质体为孤石;观测时间依据勘探深度选择,深度越大,观测时间越长,当最大观测半径Rm仸x≥800m时,观测时间不少于2.5小时;
S55,质量监控:在每条测线施工结束后,对该测线剖面进行处理,以监控数据采集整体质量,发现问题及时采取补救措施,对干扰较大的区域复测;
S56,速度参数测定:应对测区的测点、测线和下覆地层开展速度参数测定工作,采用地面或井(孔)中方法,地面直达(折射)波法是在地面、探槽、坑道的岩土露头上激发和观测直达(折射)波中纵、横波在岩土中的传播速度;井(孔)法是在钻孔附近地面上用叩板法激振,孔中不同深度处用三分量检波器接收纵、横波,用传播时间与路程之比计算各层纵波和横波速度,测定地层的纵波、横波和面波速度;
S57,野外资料质量检查与评价:微动探测原始记录评价分为优良、合格和不合格三个等级,同时满足以下条件为优良记录:仪器检查记录合格;观测系统和采集阵列正确,符合设计要求;野外记录表格正确、齐全、整洁,电子记录应与野外记录表格一致;原始记录信号整体平稳,无明显干扰信号;同一半径各道记录无明显的方位性干扰记录,或明显的方位性干扰记录时长不大于采集时长5%;无不正常道记录;有效频段满足勘探需要;有下列缺陷之一为不合格记录:无仪器检查记录或仪器检查记录不合格;观测系统不正确或仪器处在不正常状态下所获得的记录;野外记录表格信息不正确或不齐全,导致不能利用的记录;同一半径内某道数据存在强烈的方位性干扰噪声,导致数据无法使用;采用SPAC法是中心道记录不正常或同一半径内存在2个以上不正常记录;有效频段不能满足勘探需求;不够优良条件,又不属于不合格的记录为合格记录;优良记录不应低于70%,对于总测点大于50个的剖面或面积性测量,不合格率应少于3%;不合格测点应重新采集;
S58,资料处理与解释:实际工作中,频散曲线拾取、速度剖面反演和资料解译需要交叉或反复进行,使资料解译工作逐渐深化;
S6:结合钻孔资料验证探测结果的准确性,除去受干扰引起的假异常,达到滨海城市地质结构多层次精细化探测的目的。
上述是结合实施例对本发明作出的详细说明,但是本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,本领域技术人员根据本发明的启示,不脱离本发明核心指导思想所作出的改进、替换、修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种综合地球物理方法在滨海城市地质结构探测组合方法,其特征在于,该方法具体步骤如下:
S1:根据实际地质条件和探测任务需求,设计测线和测点,且各物探方法的测线重合布设;
S2:采用地质雷达探测的方法,对研究区域浅部地质结构进行探测,查明浅部断层、孤石及不良地质体分布特征;
S3:采用高密度电阻率法,对研究区域中深部进行探测,以查明中深部地质构造特征及不良地质体分布特征;
S4:采用瞬变电磁法对研究区进行探测,以查明研究区域深部的地质构造特征及不良地质体;
S5:采用微动探测技术对研究区进行探测,以得到中深部到深部探测信号,再结合地质雷达、高密度电阻率法和瞬变电磁法的探测结果,准确查明研究区域的地质结构特征,同时得到不良地质体的准确位置、精确规模和埋深;
S6:结合钻孔资料验证探测结果的准确性,除去受干扰引起的假异常,达到滨海城市地质结构多层次精细化探测的目的。
2.根据权利要求1所述的综合地球物理方法在滨海城市地质结构探测组合方法,其特征在于:所述S1中在进行探测前,根据研究区实际地质条件,保证不同岩性之间的物性差异满足各种物探方法的探测任务需求,结合地质条件和探测任务需求设计测线和测点。
3.根据权利要求1所述的综合地球物理方法在滨海城市地质结构探测组合方法,其特征在于:所述S2中采用200MHz和400MHz的天线,对研究区域滨海基岩型城市的地质结构探测中浅部目标探测深度为5m以内,地质雷达探测的方法详述如下:
步骤1,检验研究区条件是否满足地质雷达探测要求:探测体的厚度需大于天线有效波长的1/4,探测体的宽度或相邻被探测体可以分辨的最小间距大于探测天线有效波第一菲涅尔带半径;避开高电导或大范围金属构件;
步骤2:根据探测任务和实际情况选取合适的天线型号,天线频率越高,探测越精细,探测深度越浅,选用200MHz和400MHz频率天线进行勘探;
步骤3,介质参数标定:探测前需对研究区的介电常数或电磁波速进行现场标定,标定方法包括:钻孔实测、在已知厚度部位测量和使用双天线直达波测量;
步骤4:安装电池,连接数据线和电源线,开机使地质雷达仪器处于正常工作状态;
步骤5:标记检测起始位置及桩号,每10m做一标记,直至检测终点;
步骤6:设置检测参数,包括起始点桩号、时窗、采样点、采样率,介电常数、波速和天线;主机中天线频率应保证和发射、接收天线的频率一致,介电常数采用步骤3标定的;
波速采用在相近环境下波速计算结果;时窗调节至探测时异常位于时窗的中偏下位置;采样点和采样率设定要保证在时窗=采样点/采样率条件下;
步骤7:开始检测,检测天线平稳移动、速度均匀,移动速度3-5km/h;
步骤8:检测时随时进行标记或拍照,以消除检测距离上的误差;
步骤9:记录包括测线号、方向、标记间隔及天线类型,并随时记录对测量产生电磁影响的物体及位置;
步骤10:用由计量机构检定的钢卷尺在与地质雷达相同的部位测量出其厚度,与地质雷达测出的厚度相对比,误差允许±2cm,对比结果不超过误差值为合格,保存数据,导出分析解译,圈定出异常所在位置和规模。
4.根据权利要求1所述的综合地球物理方法在滨海城市地质结构探测组合方法,其特征在于:所述S3中高密度电阻率法探测采用温纳四极装置,电极距5-10m,目标探测深度为100m以内,对研究区域滨海基岩型城市地质条件高密度电阻率法探测流程详述如下:
S31,测线、测点布设:根据实际地质情况和探测任务需求设计测线和测点;
S32,装置类型选择:针对滨海城市陆海交界带探测任务,选用温纳四极装置;
S33:导线敷设,布设电极,连接仪器,选择电极距;电极距的选择应遵循下列原则:应完整控制探测目标,最小电极距可获得被测目标顶部以浅的围岩信息,最大电极距能探测到被测目标底部以深的围岩信息;且避免将电极打在岩体、混凝土或其它导电性差的物体上;
S34:仪器自检,装置类型、电极距、电极数应保证和设计相同,测试接地电阻,保证钉入的电极完全接通到电路中;
S35,数据质量检测:野外采集的数据的质量评价划分为三级,标准如下:一级(优良):每排列的数据点连续圆滑,无畸变点,80%以上数据点误差值5%以下;二级(合格):每排列的数据点连续,70%以上的数据点的误差值在15%以下,畸变点小于总数据量的10%,经编辑平滑后能满足解释要求;三级(不合格):每排列的数据点不连续,畸变点多,满足不了地质解译;总体质量评价三级率≤3%,视为野外工作质量合格,保存数据,数据保存时需保存两遍,以免丢失数据;
S36:回收电极和导线;
S37,资料处理与解释:手动剔除数据中的突跳点,进行滑动平均处理,再将数据网格化并利用成图软件生成视电阻率剖面图,最后将预处理后的数据进行反演,得到电阻率剖面图。
5.根据权利要求1所述的综合地球物理方法在滨海城市地质结构探测组合方法,其特征在于:所述S4瞬变电磁法探测目标深度为200m以内,采用多匝重叠回线装置,瞬变电磁法探测工作流程详述如下:
S41,测线、测点布设:根据实际地质情况和探测任务需求设计测线和测点;
S42,装置类型选择:装置类型选择多匝重叠回线装置;
S43,回线大小选择:发射线圈为2m×2m方形线圈,匝数为60匝,接收线圈同样选择2m×2m方形线圈,匝数为40匝;
S44:仪器连接,连接数据线和电源线;
S45:参数设置和仪器自检;测量前需测定发射线圈和接收线圈的电阻,以免电流过大损伤主机,以供电电压24V为例,发射线圈电阻应在3~4Ω之间,电流不能大于10A;
S46:数据采集,数据采集时,需避开金属框架或金属制品,避免电磁干扰;
S47:数据质量检验,原始数据曲线质量评价分为:甲级、乙级、丙级,评价标准如下:甲级:曲线圆滑、连续性好,曲线形态清楚,在有效观测时窗内无畸变测道;乙级:曲线较圆滑、连续性好,在有效观测时窗内有个别畸变测道,但不影响曲线整体形态,经过处理后可用于资料解译;丙级:曲线形态不清,不能满足乙级的要求;全区质量评价如下:优秀:甲级率≥80%,丙级率≤2%;良好:甲级率≥70%,丙级率≤3%;合格:丙级率≤10%;不合格:丙级率>10%,保存全部数据;
S48:导出数据,资料处理与解释,方法与要求如下:将仪器导出原始数据添加必要参数,转化为配套处理软件可以读取的格式;对干扰大、多次复测质量较差的数据予以剔除,说明处理后的效果;对数据进行滤波处理;必要时对发射电流关断时间影响进行改正处理;换算出视电阻率、视深度和视纵向电导率;编制有关图件。
6.根据权利要求1所述的综合地球物理方法在滨海城市地质结构探测组合方法,其特征在于:所述S5微动探测目标深度为200m以内,采用测线剖面观测系统,点间距为5-10m,
微动探测工作流程详述如下:
S51,现场试验:现场试验工作前,对仪器设备做性能测试以及一致性试验;
S52,测线、测点布设,测线应尽量与被测地质体的走向垂直,测线应尽量重合(或平行)于地质勘探线,测点密度与工作比例尺应根据任务性质、被测地质体的大小及其异常特征确定,并应尽量与工作区以往地质工作或其他物探工作比例尺一致,并参照相应的技术规程布设,发现异常时,需加密测点;
S53,检波器布设:测点观测台阵的各检波器在同一平面,埋置位置准确且与地面水平接触良好,安置牢固,埋置于密实地层;
S54,数据采集:剖面法测线方向宜垂直于探测地质目标体的走向,每个剖面微动探测点不少于5个,以保证对目标体的连续追踪,观测时间依据勘探深度选择;开展微动台阵法勘探时,需实时监测采集的波形、频散曲线和频散谱,保证测量数据质量;开展微动谱比法时,需实时监测采集的波形和谱比曲线;
S55,质量监控:在每条测线施工结束后,对该测线剖面进行处理,以监控数据采集整体质量,发现问题及时采取补救措施,对干扰较大的区域复测;
S56,速度参数测定:应对测区的测点、测线和下覆地层开展速度参数测定工作,采用地面或井(孔)中方法,地面直达(折射)波法是在地面、探槽、坑道的岩土露头上激发和观测直达(折射)波中纵、横波在岩土中的传播速度;井(孔)法是在钻孔附近地面上用叩板法激振,孔中不同深度处用三分量检波器接收纵、横波,用传播时间与路程之比计算各层纵波和横波速度,测定地层的纵波、横波和面波速度;
S57,野外资料质量检查与评价:微动探测原始记录评价分为优良、合格和不合格三个等级,同时满足以下条件为优良记录:仪器检查记录合格;观测系统和采集阵列正确,符合设计要求;野外记录表格正确、齐全、整洁,电子记录应与野外记录表格一致;原始记录信号整体平稳,无明显干扰信号;同一半径各道记录无明显的方位性干扰记录,或明显的方位性干扰记录时长不大于采集时长5%;无不正常道记录;有效频段满足勘探需要;有下列缺陷之一为不合格记录:无仪器检查记录或仪器检查记录不合格;观测系统不正确或仪器处在不正常状态下所获得的记录;野外记录表格信息不正确或不齐全,导致不能利用的记录;同一半径内某道数据存在强烈的方位性干扰噪声,导致数据无法使用;采用SPAC法是中心道记录不正常或同一半径内存在2个以上不正常记录;有效频段不能满足勘探需求;不够优良条件,又不属于不合格的记录为合格记录;优良记录不应低于70%,对于总测点大于50个的剖面或面积性测量,不合格率应少于3%;不合格测点应重新采集;
S58,资料处理与解释:实际工作中,频散曲线拾取、速度剖面反演和资料解译需要交叉或反复进行,使资料解译工作逐渐深化。
7.根据权利要求2-5任一所述的综合地球物理方法在滨海城市地质结构探测组合方法,其特征在于:所述设计测线和测点时,测线应尽量与被测地质体的走向垂直,测线应尽量重合(或平行)于地质勘探线,测点密度与工作比例尺应根据任务性质、被测地质体的大小及其异常特征确定,并应尽量与工作区以往地质工作或其他物探工作比例尺一致,并参照相应的技术规程布设,且各物探方法的测线尽量重合布设,并利用高精度经纬仪记录每个测点的坐标及高程,以方便后续进行资料联合解译。
8.根据权利要求4所述的综合地球物理方法在滨海城市地质结构探测组合方法,其特征在于:所述S32中高密度电阻率法的装置类型有温纳四极、联合三级、偶极或微分型式,根据研究区域地质情况和探测任务选用合适的装置类型;当调查地区地质条件未知或同时要求较高的水平和垂直分辨率时,采用温纳四极装置效果较好,且在同类装置中温纳装置具有最高的信号强度;S33中选择电极距所选电极距系列的间隔应合理,对应目标探测深度区间应该有足够多的电极距;每个电极距应能观测到足够大的有效信号。
9.根据权利要求5所述的综合地球物理方法在滨海城市地质结构探测组合方法,其特征在于:所述将仪器导出原始数据添加必要参数为发射线圈大小、匝数、电阻和接收线圈大小、匝数、电阻;编制有关图件具体为衰减曲线、视电阻率剖面图、视电阻率断面图和多测道曲线图。
10.根据权利要求6所述的综合地球物理方法在滨海城市地质结构探测组合方法,其特征在于:所述S5中不良地质体为孤石;S54中观测时间依据勘探深度选择,深度越大,观测时间越长,当最大观测半径Rmax≥800m时,观测时间不少于2.5小时。
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CN (1) | CN116819645A (zh) |
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2023
- 2023-06-29 CN CN202310784033.9A patent/CN116819645A/zh active Pending
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