高密度电法在软弱地层岩土勘察中的应用

高密度电法作为新型地球物理勘探技术应用于软弱地层岩土工程勘察具有重要价值。在江苏省某滨海软土地区开展实地勘察试验表明,该方法对软弱地层具有良好识别能力,准确反映地层含水率、孔隙比等物理力学参数变化特征。野外数据采集采用温纳排列方式,电极间距2米,测线间距30米,探测深度达25米。勘察结果经钻孔验证,软弱地层界面判断符合率达92%,厚度误差控制在0.5米以内。高密度电法具备探测精度高、效率快、无损检测等优势,为工程勘察提供了可靠技术方案。

基于2.5D有限元的高密度电法不同装置勘探效果研究

高密度电法是一种适用性广泛的电阻率勘探方法,拥有多种电极排列装置选择。不同装置由于电极分布方式的差异,在针对不同地质目标和测区环境时往往表现出明显不同的探测能力。为探究各排列装置的特点及其适用情况,推导了2.5D电位的变分问题,采用Delaunay三角化算法实现了非结构化网格剖分,进而实现了有限元正演模拟。结合实践,对常见地质情况进行建模,分别使用温纳α、温纳β、施伦贝谢尔、偶极-偶极4种装置开展正反演对比研究。研究发现:(1)在探测未知区域单个异常体时,温纳β、施伦贝谢尔2种排列的效果更好;(2)在探测相邻较近的多个异常体时,应优先采用具有更高水平分辨率的施伦贝谢尔和偶极-偶极排列;(3)对于低阻破碎带的勘探,温纳β和偶极-偶极排列更为适用;(4)当地层具有较好分层界限时,4种排列均可体现良好的分层效果。因此,高密度电法勘探实践中应综合考虑不同排列装置的特点,根据具体情况选用合适的多种排列方式进行测量,并对采集数据进行综合对比分析,以获得更为准确的解释结果。

基于深度学习SSD算法的高密度电法智能解译方法技术研究

高密度电法在探测灰岩区地下溶洞病害体方面得到广泛应用,但高密度电法反演结果依赖于初始模型,存在多解性,地质解译容易受专业人员主观因素影响。为此,本文从具有唯一性的视电阻率数据出发,研究了基于深度学习的SSD(Single Shot Multi-box Detector)目标检测算法的视电阻率异常智能解译方法技术。针对岩溶地质病害,设计了不同填充类型、形状、规模、数量的溶洞电性异常模型,利用Res2dmod软件进行视电阻率正演计算,构建了包含1400个样本的高密度电法视电阻率智能解译学习样本库(样本和标签)。基于TensorFlow框架,建立了基于深度学习SSD算法的高密度电法视电阻率异常智能解译方法技术,使用学习样本库训练网络权值,训练结束后对高密电法温纳装置视电阻率异常进行智能解译,单个视电阻率剖面异常智能解译耗时不到1 s,各类目标(填充型溶洞、未填充型溶洞)平均准确率为90.68%。研究结果表明:基于SSD算法的高密度电法视电阻率异常智能解译技术可显著提高高密度电法视电阻率解译效率,避免专业人员主观因素影响。

高密度电法在赣南地区不同地下水赋存类型的探测研究

为了解决赣南地区用水难的问题,本文利用高密度电法结合基础地质、水文地质和岩石电阻率物性资料,确定地下水赋存类型。然后针对不同地下水赋存类型,再分析其赋水模式、机理及物性差异,进一步综合解释反演结果,划分地层分界线、断裂构造和含水层空间,推测地下含水靶区。分别对孔隙水、基岩裂隙水、岩溶水地区找水打井进行实例分析,尤其针对白垩系红层地区,提出重点探测断裂构造带、地层不整合面和隔水岩层部位。根据高密度电法反演解释结果确定井位和井深,在几种地下水赋存类型地区实现极高的找水打井准确率。对比钻井资料,验证了高密度电法在不同地下水赋存类型中寻找水源的高效性,总结了高密度电法在不同岩性和不同地下水赋存类型中的找水经验,经专家评审,在赣南打井找水中实现了打井出水成功率超过80%。本文的应用研究成果为山区、边远灾区应急找水提供了重要依据。

高密度电法在汛期堤防渗漏隐患探测中的应用

汛期高水位、高渗透压力下,会造成堤防渗漏缺陷扩大或隐患加剧,快速、准确地开展堤防渗漏隐患应急排查,是指导科学防汛、保障安全度汛的重要举措。针对管涌、散浸、穿堤建筑物等渗漏缺陷及隐患,开展了高密度电法的场地试验,得到汛期堤岸的电性结构,通过比对试验,得到不同渗漏缺陷与无显著缺陷堤岸的电性差异,以此为基准,采用高密度电法对子牙河右堤天津静海段特别是子牙河汇入独流减河段进行隐患排查,划分了渗漏隐患区和潜在风险区,为保障海河流域“23·7”特大洪水期间堤防安全提供了重要技术支撑。

高密度电法在河北省青龙满族自治县某花岗岩矿区地质勘查中的应用

介绍了应用高密度电法在河北省青龙满族自治县青龙镇某花岗岩矿区工程勘察的案例。为指导该矿区开采,需查明矿区风化层厚度、基覆面分布、破碎裂隙情况等地质条件。在1号、2号、3号矿区分别开展了高密度电法测量,结合部分钻探地质资料,认为:1)矿区浅地表大部分基岩出露,土石层覆盖部分少、厚度小;2)山脊部位风化层总体较薄(3~10 m),沟谷部位风化层总体较厚(6~50 m);3)通过明显的低阻异常圈定了多处可能的基岩裂隙或破碎区,推测为后期岩浆岩侵入挤压所致。研究成果为该区下一步的安全开采提供了重要地质依据。

三维高密度电法在浅层精细化探测中的对比研究

为实现工程场地地下结构精细化探测,在研究区开展了工程勘察中常用的四极装置(温纳、施伦贝谢尔、偶极)三种装置类型的三维高密度电法精细化探测对比研究。主要对各装置的三维反演可视化成果及不同方向的切片成果进行了对比分析。研究结果表明:三种装置均能完成浅部地质体的精细刻画,但在数据覆盖范围、探测深度,分辨率等方面存在一定的差异。根据分析结果提出了一种工程场地勘察三维高密度电法野外数据采集装置类型选择方案,对以后三维高密度电法工程实际应用具有一定的参考和指导意义。

基于高密度电法及大地电磁法的典型滑坡联合勘察与应用效果分析——以安徽黄山市歙县深渡镇约源村汪山组滑坡为例

以安徽黄山市歙县深渡镇约源村汪山组滑坡作为研究对象,在野外踏勘和测绘的基础上,运用高密度电法和大地电磁法联合勘察,并结合钻探验证资料对勘察成果进行分析。研究结果表明:电阻率参数能够很好地反映研究区的地层分布特征及滑坡体的空间分布特征,并通过钻孔资料得到了有效验证;汪山滑坡局部富水,富水区存在水力联系,是滑坡的潜在动力,推断是由于古滑坡受雨水浸入,致使产生斜坡滑移。因此,采用高密度电法以及大地电磁法联合勘察,可以有效地应用于黄山市典型滑坡的勘察中,为进一步开展黄山市滑坡的成因机理和防治研究提供参考数据。

浅埋煤层火烧区三维高密度电法数值模拟及应用

陕北侏罗系煤层埋藏较浅,历史上形成了大片隐伏古火烧区,古火烧区积水对矿井的安全生产构成了严重威胁。为了有效探测古火烧区的分布范围,分析其积水情况,以直流电法基本原理为基础,三维高密度电法勘探机理为前提,采用数值模拟和工程实践的方法,对浅埋煤层火烧区的三维高密度响应特征进行了研究。建立了多种烧变岩的三维地电模型,运用有限单元法进行了三维高密度正演模拟,对比均匀半空间中电位数值解与解析解的相对误差,验证了正演程序的准确性,分析了二极、三极及偶极装置在均匀半空间、二层、三层和四层地电模型中地质异常体的三维高密度电法响应特征。结果表明:三维高密度电法勘探时二极装置对地质异常体响应效果较好,对复杂地层响应效果一般;偶极装置对地质异常体和复杂地层的响应效果均较好,具有更高的横向分辨率;与二维高密度电法正演模拟相比,三维模拟通过多方向,多层面的数据采集提高了高密度电法探测精度,解决了三极装置解释异常偏移问题;在陕北红柳林煤矿北二盘区2-2煤火烧区进行了三维高密度偶极装置和二极装置勘探实践,其实际探测结果与该地区已有的地质资料吻合较好,证明了利用三维高密度电法探测煤矿火烧区分布范围及其积水情况具有一定的可行性。

高密度电法在供电所地基塌陷沉降检测中的应用

某供电所地面发生塌陷沉降,导致墙体发生开裂,严重影响供电所的安全运行。为查明地面塌陷沉降诱发因素,根据地质调查,选取具有分辨率高、快速精准、异常响应特征明显的高密度电法作为无损检测方法,将其应用于地基沉降检测,通过常规高密度电法与超深高密度电法反演处理,并结合正演模拟对比分析。结果表明:高密度电法地电断面有效圈定了供电所底部软弱夹层,通过钻探进一步验证了物探解译成果的有效性,为查明供电所塌陷沉降诱发因素提供依据。

高密度电法在黄土台塬地下水位探测中的应用

泾阳南塬属于黄土台塬,该地区由于农业灌溉导致地下水位逐年上升,从而诱发大范围的黄土滑坡灾害。为了查明台塬内地下水的波动情况,采用高密度电法,基于反演数据得到的电阻率随深度变化规律和钻孔得到的含水率随深度变化规律,初步推测了台塬地下水水位线的大致位置;为进一步精确推测水位线的埋深,利用DDC-6电子自动补偿仪进行室内黄土电阻率测量试验,建立了不同含水率与黄土电阻率之间的定量关系,确定了研究区黄土台塬地下水位线处黄土的电阻率为28.35Ω·m(即黄土液限处电阻率值),对应的含水率为30%。将室内试验结果和高密度电法反演数据相结合,并与钻孔实测的地下水位进行验证分析,不仅得到了研究区黄土台塬的地层结构、不同土层厚度、地下水位埋深等信息,还证实了室内黄土电阻率试验结果的可靠性,也验证了高密度电法在黄土地下水位探测中的有效性。结果可为泾阳南塬地下水位波动规律研究以及滑坡预测预警工作提供技术指导。

高密度电法与音频大地电磁法在工程勘察中的应用

为了找出地下空间的不良地质条件,采用高密度电法与大地电磁法相结合的方法对项目区进行了探测研究。通过对高密度电法和大地电磁法反演结果图中低电阻率异常区域进行分析,推断可能的断层发育区域或断裂带与地质资料相吻合。结果表明,高密度电法具有较高的精度和较浅的探测深度,而大地电磁法探测深度大,精度略差。两者结合起来,可以相互印证,更好地确定断层的位置。因此,在地下空间地质调查中,两种方法相结合,可精准确定不良地质体的位置,具有很好的应用前景。

高密度电法和音频大地电磁测深法在西南岩溶地区地下水勘探中的应用

云南省会泽县属西南岩溶地区,岩溶地下水是该地区主要的供水水源。为解决当地群众饮水困难的问题,在充分认识会泽地区水文地质条件的基础上,总结出该区地下水赋存概念模型,并结合岩石物性测量结果,对物探方法的适用性和组合优选进行评价。根据地方实际需求,选择在会泽县拖姑村布设了一条高密度电法和音频大地电磁测深法结合的综合剖面,通过电阻率异常圈定了地下水富集部位,有效指导钻孔的布设,单孔最大涌水量为20.76 m3/d,有效解决了当地居民饮水困难的问题。通过该项研究认为,高密度电法和音频大地电磁法相结合的探测方式是在碳酸盐岩地区寻找地下水的优选方法。高密度电法能够精细刻画风化层厚度、基岩界面、裂隙发育程度及地层含水情况,对地下水的补给通道进行约束,弥补了音频大地电磁测深法对近地表地层结构识别能力不足的缺陷。而音频大地电磁测深法能够准确反映断裂破碎带的空间结构和地层的宏观结构,对储水构造的边界条件(隔水层)进行限定,弥补了在高阻地层区,高密度电法探测深度不足的缺陷。二者分别从精度和深度上相互补充,对地下水运移、存储和富集的空间赋存条件进行识别和约束。

基于BP神经网络的高密度电法在水库清淤扩容坝后排泥区围堰探测中的应用

高密度电法具有采集数据量大、效率高、反演信息丰富等特点,在水库大坝病险隐患探测领域得到广泛应用。目前,使用基于最小二乘法的反演容易受地电数据局部极值影响,使得探测到的病害位置和规模不准确。对此,通过建立不同参数值、形态大小及位置分布的异常体正演模型,将模型数据作为训练样本,以此构建基于BP神经网络的高密度电法反演模型;将训练完成的反演模型应用于水库清淤扩容坝后排泥区围堰的高密度电法探测结果分析中。结果表明,所提方法能够减小局部电流极值引起的屏蔽作用,缩小隐患排查范围,提高了高密度电法受高阻屏蔽影响下分辨隐患的准确性和反演精度,可对物探资料作出更为精确的解释。

高密度电法和微动法在海南岛西部矿山超采区勘察中的应用

许多地区矿山开采后会回填采坑,掩盖超深超采行为,不仅对国有矿产资源造成破坏,也对自然环境造成了严重的损害。地球物理作为探测矿山超采规模的重要手段,面对地质条件复杂、背景干扰等不利因素,单一物探方法会出现探测结果的多解性,难以实现对超采回填区的精细探测。本次研究首先采用高密度电法准确识别出回填体的分布范围,然后采用微动探测方法对回填体埋深进行综合探测。通过比对微动探测与钻孔成果,结果显示对岩性界面的探测精度在2.30%~3.22%;结合微动探测的成果对高密度电法数据进行再解译,与地质钻孔揭示的回填体底界深度误差在0.3 m以内。本次研究表明,采用综合物探方法可以有效识别并准确揭示超采回填区的规模,为今后查明超采违法行为提供了强有力的科学依据和技术支持。

高密度电法技术在公路边坡工程勘察中的应用与研究

不良地质情况严重影响着公路建设工程施工的安全、进度和效率。为查明公路边坡工程勘察中可能存在的不良地质情况及岩层起伏情况,本文从地球物理勘探技术领域以高密度电法的原理和优缺点出发,对某公路边坡工程区域地下地质情况进行高密度电法勘探,通过高密度电法圈定物探异常、划分异常界线,并推测不良地质范围、岩层分界,再进行相应的钻探验证工作。通过高密度电法勘探与钻探相结合的勘查方式,对边坡区进行定性、半定量分析与研究,能有效地勘探地下基础岩石风化厚度、岩层起伏情况以及不良地质情况,为公路隧道边坡施工提供重要的地质依据。

基于高密度电法及工程勘察对苏码头断裂综合探测

基于高密度电法反演成果,结合钻探、探井等工程勘察手段对苏码头断裂的形迹展布及构造形态等进行调查研究,同时对苏码头断裂通过处地貌进行观测,并对溪流阶地进行14 C测定,结果为13436±210~40724±6332 a,表明苏码头断裂晚更新世以来未活动。综合认为,苏码头断裂为一条NNE向隐伏断层,走向约25°,倾向SE,倾角约65°,破碎带宽度约为20 m,最新活动时代为中更新世。

基于高密度电法的狩猎场斜坡稳定性分析

通过对狩猎场斜坡的形态、地质构造、地层分界等信息进行获取,并进行综合稳定性分析,从而给予治理意见,保障周围居民的安全。主体采用高密度电法进行勘探,选取其中一条物探线加以少量的钻孔验证,从而获取数值模拟所需要的地质剖面图,设置合理的参数代入FLAC3D进行计算。结合物探手段与数值模拟,得出该斜坡在天然工况下处于稳定状态,但局部地区仍然有沿着软弱带滑动的风险。工程实际表明,合理的物探线布设并结合少量的工程钻探可提高勘探数据的精度,FLAC3D软件模拟切坡建房类斜坡的岩土体破坏具有一定的优势,为后续地质灾害的治理提供有力保障。

高密度电法监测离子型稀土矿母液流向的现场应用

离子吸附型稀土矿原地浸矿开采过程中母液的流向始终没有得到有效的监测,由于母液流向不明造成的稀土回收率降低和次生地质灾害等问题给矿山绿色高效开采带来严峻挑战。通过在定南三丘田某离子型稀土矿块原地浸矿开采过程采用高密度电法不间断观测,利用地层电阻率随时间的变化规律模拟母液渗透过程,实现母液流向监测。结果表明,矿山母液渗流区电阻率持续降低,基岩以及渗漏底板电阻率保持不变,低阻延伸方向则为母液流向,通过多次观测即可实现母液流向的动态模拟。该方法监测效果良好,能有效指导注、收液系统的布置,提高稀土回收率,实现母液回收过程“可视化”,助力离子吸附型稀土绿色高效开发。

高密度电法在秦皇岛地区岩溶勘察工作中的应用

高密度电法是一种技术成熟、抗干扰能力强、分辨率高、成本低、施工方便的物探方法,被广泛应用于岩溶勘察工作中。为查明秦皇岛某施工场地的岩溶分布及发育情况,采用高密度电法进行岩溶探测,同时进行了钻探验证。结果表明:通过高密度电法能较好地识别地层结构、浅部低阻异常,以石灰岩高阻界面上呈现的“下凹”趋势或“凹槽”为岩溶特征共圈定出岩溶异常22处,对其中的2处异常进行了钻探验证,钻探结果与物探解译结果对应良好,可见在秦皇岛地区利用高密度电法进行岩溶勘察是有效的。本研究可为秦皇岛地区岩溶勘察提供一定的借鉴。