首页 > 论文范文 > 自然科学论文 > 地质学论文 > 地质勘探论文 > 四极电测深法在古河槽探察中的应用

四极电测深法在古河槽探察中的应用

2024-06-14 79 上传者：管理员

摘要：荷苍水库河右岸覆盖层较浅，基岩界面呈起伏状，为查明荷苍水库河右岸覆盖层厚度及古河槽位置，划分右岸古河槽基本走向，文章采用四极电测深方法进行探测，通过分析电阻率，确定覆盖层与基岩界面形态，最终划分古河槽位置。结果表明，四极电测深方法在查明覆盖层中效果明显，解释精度超过90%,基本探明古河槽位置及宽度，且高效便捷，为后续处理坝址区渗漏水提供数据支撑。

关键词：
古河槽
四极电测深法
物探测试
电性差异
覆盖层
加入收藏

物探测试工作在工程运用广泛使用，布置适量的钻孔进行验证分析，即可达到勘测目的，具有探测深、成本低、周期短、等特点。常用的物探方法有电法勘探[1,2,3]、地震勘探[4,5]、磁法勘探[6,7]、重力勘探[8]、放射性勘探[9]等。刘诚等[10]使用综合电法结合已知钻孔剖面的对比研究，基本查明了寨上金矿深部地质结构电性分布特征以及适用于西秦岭同类型矿床的物探综合电法找矿标志。苏晓云[11]采用井下投射和反射两种地震勘探方法，成功解释了F8断层。李春伟[12]利用磁法勘探在北疆某地沉积型铁矿勘探中查明含矿地层特征及圈定铁矿体方面具有良好效果。重力勘探普遍用于查找金属矿，郭甲一等[13]在河南熊耳山地区金矿勘查区找矿采用重力测量方法，通过重力异常数据处理，结合已有相关地质资料，对区内马超营断裂的延展情况和隐伏闪长岩展布特征进行了定性推测。吴传芝等[14]分析地表放射性油气勘探技术研究现状，地表放射性测量技术在新探区含油气远景预测、成熟探区构造评价以及开采区油气田边界确定等方面。物探技术在大坝坝基渗漏的检测[15,16]、混凝土质量检测[17]、岩溶探测[18]等，充分说明物探测试方法在工程运用的广泛性、实用性及可行性，本文以荷苍水库河右岸探明覆盖层厚度及古河槽位置为例，介绍四极电测深[17,18,19]工作方法与技术，分析探测结果，为类似工程提供依据。

1、工程概况

1.1 地形、地质简况

荷苍水库工程位于巩留县境内的特克斯河支流大吉尔格朗河上，工程以发电为主。坝址位于莫合大桥以上约1.2km处的峡谷区，距特克斯河汇合口约38km, 距伊犁地区巩留县城约70km。目前有柏油路通往坝址区。

荷苍水库工程位于北天山西段的乌孙山及阿乌拉勒山之间。地形总体呈东高西低、南高北低的趋势。海拔高程为1200～1400m, 相对高差100～200m。库坝区分布地层有：元三古界震旦亚界蓟县系克克苏群(Zjkk),古生界石炭系下统大哈拉军山组(C1d)、阿克沙克组下亚组(C1aa)、上亚组(C1ab),新生界第三系上新—中新统(N1- 2)及第四系中更新统—全新统冲积、风积物等。

1.2 地球物理特征

测区内表层为土层，中间层为砂砾石层，目的层为基岩。根据前期勘察结果及本次测试成果土层电阻率在15～180Ω·m; 砂砾石层(含水)电阻率在40～110Ω·m, ;砂砾石层(干燥)电阻率在700～1100Ω·m; 基岩电阻率在电阻率180～290Ω·m。砂砾石层(中间层)与基岩(目的层)电阻率差异较为明显。

2、物探工作方法与技术

2.1 野外工作布置

在河右岸古河槽出口位置自上游至下游依次布置了Ⅰ—Ⅰ、Ⅱ—Ⅱ、Ⅲ—Ⅲ、Ⅳ—Ⅳ剖面。Ⅰ—Ⅰ剖面分别长277m, 方向314°;Ⅱ—Ⅱ剖面长233m, 方向347°;Ⅲ—Ⅲ剖面长174m, 方向346°、326°、315°、299°;Ⅳ—Ⅳ剖面长342m, 方向355°。验证孔3个(ZK1、ZK2、ZK3)。

2.2 野外工作方法

根据前期勘察资料荷苍水库基岩埋深小于100m, 表层为土层，中间层为砂砾石层，目的层为为凝灰岩。中间层与目的层电性差异明显，且埋深较浅，适合开展四极电测深工作。

电测深工作主要采用四极对称装置，MN/AB=1/10,最小AB/2为1.5m, 最大AB/2以充分反映目的层和曲线完整为原则，一般在300～450m。测试过程中对基岩界面起伏时，两边进行加密测试，确保基岩起伏界面准确。野外测量方法采用单次读数法，为保证曲线质量，对曲线畸变点进行重复观测，并进行一定的检查观测点。根据规范要求重复观测应符合下列规定。

①在测线的端点、曲线的突变点和畸变线段、仪器参数或观测条件改变的情况下，应进行重复观测，重复观测的平均相对误差应小于5%,测试结果符合SL/T 291.1—2021《水利水电工程勘探规程第1部分：物探》[20]的要求。

②操作员应现场检查每个记录，若不符合要求，应查明原因并及时重测。

3、资料解释

电测深资料解释要求：电测深视电阻率曲线绘制应采用双对数纵横坐标，曲线完整、电性标志层在电极距上反应明显。电测深曲线电性分层明显、类型确定。电测深曲线经消差、圆滑、畸变校正后，不影响解释精度。具有定量解释所需的电参数。电性界面和地质界面基本对应。

四极电测深资料解释工作，首先对电测深曲线的类型进行定性分析，测区电测深曲线大部分为“Q”型曲线，表层为低阻土层反映，中间层为相对高阻砂卵石层，尾部相对低阻为基岩反映，然后采用二层量板与辅助量板相结合进行定量解释，并结合曲线类型的变化进行整体宏观控制。

4、物探测试成果

4.1 Ⅰ—Ⅰ剖面测试成果

Ⅰ—Ⅰ剖面：桩号0+000～0+100段，覆盖层按电阻率可分为3层，第一、二层均为土层，第一层厚度在1.5～6.7m, 电阻率在90～150Ω·m, 第二层厚度在12～14m, 电阻率在18～30Ω·m, 第三层为砂砾石层，电阻率在60～90Ω·m, 基岩(凝灰岩)埋深为5～34m左右，电阻率在240～300Ω·m; 桩号0+100～0+200段，覆盖层按电阻率可分为3层，第一、二层均为土层，第一层厚度在7～11m, 电阻率在90～150Ω·m, 第二层厚度在12～18m左右，电阻率在18～30Ω·m, 第三层为砂砾石层，电阻率在60～90Ω·m, 基岩界面呈“U”型，最大埋深为65m左右，电阻率在240～300Ω·m; 桩号0+200～0+277段，覆盖层按电阻率可分为3层，第一、二层均为土层，第一层厚度在7～11m, 电阻率在90～150Ω·m, 第二层厚度在14m左右，电阻率在18～30Ω·m, 第三层为砂砾石层，电阻率在60～90Ω·m, 基岩埋深为32～47m左右，电阻率在240～300Ω·m, 如图1所示。

4.2 Ⅱ—Ⅱ剖面测试成果

Ⅱ—Ⅱ剖面：桩号0+000～0+082段，覆盖层按电阻率可分为3层，第一、二层均为土层，第一层厚度在5m左右，电阻率在90～150Ω·m, 第二层厚度在15m左右，电阻率在20～30Ω·m, 第三层为砂砾石层，电阻率在40～80Ω·m, 基岩(凝灰岩)埋深为8～27m左右，电阻率在185～230Ω·m; 桩号0+082～0+170段，覆盖层按电阻率可分为3层，第一、二层均为土层，第一层厚度在7～10m左右，电阻率在90～150Ω·m, 第二层厚度在13～23m左右，电阻率在20～30Ω·m, 第三层为砂砾石层，电阻率在40～80Ω·m, 基岩界面呈“U”型，最大埋深为69m左右，电阻率在185～230Ω·m; 桩号0+170～0+233段，覆盖层按电阻率可分为2层，层均为土层，第一层厚度在9m左右，电阻率在90～150Ω·m, 第二层厚度在25m左右，电阻率在20～30Ω·m, 基岩埋深为32～40m左右，电阻率在185～230Ω·m, 如图2所示。

图1 Ⅰ—Ⅰ电阻率剖面图

4.3 Ⅲ—Ⅲ剖面测试成果

Ⅲ—Ⅲ剖面：桩号0+000～0+056段，基岩埋深在7～20m左右，电阻率在185～220Ω·m,覆盖层为土层，电阻率在15～30Ω·m;桩号0+056～0+145段，覆盖层按电阻率可分为3层，第一、二层均为土层，第一层厚度在2～10m左右，电阻率在130～180Ω·m,第二层厚度在13～19m左右，电阻率在15～30Ω·m,第三层为砂砾石层，电阻率在60～110Ω·m,基岩界面呈“U”型，最大埋深为63m左右，电阻率在185～220Ω·m;桩号0+145～0+174段，覆盖层按电阻率可分为2层，层均为土层，第一层厚度在5m左右，电阻率在130～180Ω·m,第二层厚度在24m左右，电阻率在15～30Ω·m,基岩埋深为29m左右，电阻率在190～220Ω·m,如图3所示。

4.4 Ⅳ—Ⅳ剖面测试成果

Ⅷ—Ⅷ剖面：桩号0+000～0+065段，覆盖层按电阻率可分为2层，第一层为土层，厚度在2～6m左右，电阻率在90～150,第二层为砂砾石层，厚度在6m左右，电阻率在700～1100Ω·m,基岩埋深为9～12m左右，电阻率在190～220Ω·m;桩号0+065～0+155段，基岩界面呈“U”型，最大埋深为40m左右，基岩电阻率在400～850Ω·m,覆盖层为砂砾石层，电阻率在700～1100Ω·m;桩号0+155～0+342段，基岩埋深5～10m左右，电阻率在260～290Ω·m,基岩界面速度在3800～4500m/s,覆盖层为砂砾石层，电阻率在640～1100Ω·m,纵波速度在750～1100m/s,如图4所示。

4.5 综合测试成果分析及钻孔验证

由右岸4条物探测试剖面进行综合分析剖面中左右两侧基岩埋深，将左右两侧基岩埋深点，结合地形地质简况等划分出古河槽位置、确定其基本走向，古河槽具体位置如图5所示。

图2 Ⅱ—Ⅱ电阻率剖面图

图3 Ⅲ—Ⅲ电阻率剖面图

图4 Ⅷ—Ⅷ电阻率剖面图

图5 古河槽位置图

根据物探测试成果，在Ⅰ—Ⅰ、Ⅲ—Ⅲ剖面布置了3个验证孔(ZK1、ZK2、ZK3),具体测试成果见表1。钻孔测试结果表明，综合物探方法测试结果较为准确、解释精度较高。由于物探测试为查明古河槽的其中一种方法，为更加精准查明古河槽位置，需结合地质测绘、钻孔、探槽等方法或增加物探剖面进行加密测试，达到较全面的探明古河槽位置，为后期工程施工提供数据支撑。

表1 物探成果与钻孔揭露精度统计表

5、结语

(1)通过分析四极电测深的探测条件，中间层与目的层电性差异明显时，适合探明浅部且地形较开阔处覆盖层厚度及分层。

(2)基于“四极电测深法”物探测试方法，探明在坝趾右岸距公路70～150m左右有古河槽通过，古河槽宽50～70m左右，方向大致沿河流方向，埋深在60m左右。

(3)基于“四极电测深法”物探测试方法，测得覆盖层厚度与钻孔验证结果比较，精度达到90%以上，取得较好勘探效果，表明“四极电测深法”物探测试方法适用于浅部覆盖层探测，分辨率较高、效率高、误差小、成本低。

参考文献:

[1]梁国.联合高密度电法和地质雷达法在北江大堤检测中的应用[J].水利技术监督,2022(12):36- 39,110.

[2]吴迪,倪昕旭.电法勘探在二牛湾水库除险加固工程地质勘察中的应用[J].内蒙古水利,2023(6):58- 59.

[3]黄浩然,荣鑫,郭佳豪,等.高密度电法和地质雷达法在堤塘渗漏探测中的应用[J].水利技术监督,2022(7):38- 41.

[4]麻晓东.地震勘探技术在煤层气勘探开发中的应用探析[J].石化技术,2023,30(4):259- 261.

[5]李娟,申有义,田忠斌,等.新型气爆震源技术在山西山区深部煤层气地震勘探中的应用研究[J].中国煤炭地质,2021,33(11):42- 46,50.

[6]李光晓.磁法勘探在玉门市某地区矿产远景调查中的应用[J].世界有色金属,2022(15):118- 120.