工程物探
各種物探方法比較
文章來(lái)源:地大熱能 發(fā)布作者: 發(fā)表時(shí)間:2021-10-28 16:25:56瀏覽次數(shù):2413
目前國(guó)內(nèi)外地下水、地質(zhì)體勘探主要有:地質(zhì)目測(cè)、鉆探、地面物探等方法。地面物探方法主要有電、磁、重、震、放射性等5種方法,使用最多的是電法,其次有放射性探測(cè)法、甚低頻磁法等。自20世紀(jì)30年代外國(guó)人在中國(guó)用電法找礦(水)以來(lái),到目前為止,就探水方面就有許多方法:
(1)電法
電法分:直流電法和交流電法,后者有音頻電磁法、瞬變電磁法等。以直流電法為例,可分為電測(cè)深與電剖面法,分別測(cè)量縱深方向的地質(zhì)變化和某一深度沿剖面方向的地質(zhì)變化。電法的共同點(diǎn)是:在人工電場(chǎng)作用下進(jìn)行測(cè)量。由于電法探水是從找礦物探引用而來(lái)的,礦產(chǎn)是靜態(tài)的,其所測(cè)到的一般是來(lái)自地下的靜態(tài)信息;以致在其探測(cè)結(jié)果曲線中無(wú)法分清探測(cè)信息來(lái)自靜態(tài)的礦產(chǎn)還是流動(dòng)的地下水,存在物探成果的多解性。簡(jiǎn)單講就是電法測(cè)到的信息可能是水也可能是地下礦產(chǎn)、淤泥、塌陷的松土等等,理論的準(zhǔn)確率約50%,實(shí)際應(yīng)用中總結(jié)的準(zhǔn)確率約30%。
(2)放射性探水法
它是利用天然放射性元素氟在巖石裂隙中富集造成放射性異常,儀器可測(cè)到異常帶,但這個(gè)裂隙帶可以是充填的,張開(kāi)的,是否有水流動(dòng)仍然不知,所以與地質(zhì)目測(cè)斷層探水差不多,仍然是多解的,失敗的實(shí)例很多。
(3)甚低頻磁法
它是采用甚低頻探測(cè)儀測(cè)地下磁場(chǎng)隨空間變化的方法,由于受現(xiàn)代電子、電氣、通訊等設(shè)備產(chǎn)生的強(qiáng)電磁干擾影響,很難在城市、郊區(qū)、生產(chǎn)廠區(qū)開(kāi)展探測(cè)工作。
(4)三維地震法
三維地震勘探是用反射波法進(jìn)行的,三維反射波法與二維反射波法在基礎(chǔ)原理上有許多相似之處,二者所不同的是三維地震采用高密度(即在12.5米×12.5米的面積內(nèi)便采集一個(gè)數(shù)據(jù))的各種形式的面積觀測(cè)系統(tǒng),所以三維地震又叫面積觀測(cè)法。
上述方法的共同點(diǎn)是把尋找固體礦產(chǎn)的物探方法應(yīng)用在找地下水上。地面儀器測(cè)量值反映的是地質(zhì)體物性綜合值,屬于靜態(tài)信息。這個(gè)物理量所顯示的是固體礦產(chǎn)還是地下水,全憑測(cè)試分析人員的主觀或其累積實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)所決定。所以上述方法的探水成功率只有40~50%,其根源在物探曲線的多解性。這些方法只能夠知道地下是否為低阻區(qū),至于地下是否有水、水量有多大等信息是難以準(zhǔn)確知道的。
如何有效地將地下水與地下的固體礦產(chǎn)資源區(qū)分開(kāi)來(lái),目前尚未發(fā)現(xiàn)有成功的解決方法及相應(yīng)的探測(cè)儀器。近年來(lái),雖然提出將核磁共振(NMR)、地質(zhì)雷達(dá)等技術(shù)用于地下水勘測(cè),但由于使用成本、探測(cè)范圍及條件等因素的限制,未能推廣普及。
多年實(shí)踐證明,只是在第四系中適用含水層與隔水層概念,在白堊紀(jì)以前的堅(jiān)硬巖石中,國(guó)家認(rèn)可的二十萬(wàn)分之一水文地質(zhì)圖圈定的含水層如:灰?guī)r、砂巖、礫巖。當(dāng)鉆孔或巷道穿過(guò)時(shí),有 70% 的鉆孔無(wú)水,直到現(xiàn)在還可以看到;在石灰?guī)r中打十多個(gè)孔沒(méi)有找到水,地下巷道中也是幾十米,數(shù)百米才發(fā)現(xiàn)一個(gè)出水點(diǎn)。這說(shuō)明在基巖中含水層的概念不能有效指導(dǎo)地下水勘探工作。地層不等于含水層,地下水在基巖中不是層狀分布的,所以要用地下水系統(tǒng),尤其是要用地下水動(dòng)態(tài)分布系統(tǒng)來(lái)反映地下水資源分布形狀最為準(zhǔn)確,才有利于提高勘探效率。
怎樣才能使物探結(jié)果由多解上升到唯一解?
只要細(xì)心觀察一下上述地質(zhì)體與水的共性和差異就可以找到答案。以上金屬礦等地質(zhì)體都是固體,在地下處于靜態(tài),而水與它們的共同點(diǎn)是低阻,但地下水是動(dòng)態(tài)的,它不僅傳遞靜態(tài)信息,而且還能傳遞動(dòng)態(tài)信息,地下水低阻、良導(dǎo)體、滲透流動(dòng)、流量隨時(shí)間變化。如果用三維能確定固體礦產(chǎn)的位置,那么確定地下水就要用四維方法。其中時(shí)間(頻率的倒數(shù))因素是關(guān)鍵。尤其是針對(duì)地下存在的含水溶洞或空區(qū),在不同的時(shí)間內(nèi)其補(bǔ)給、儲(chǔ)存的水量不斷地變化,引入時(shí)間因素監(jiān)控老空區(qū)、溶洞對(duì)礦區(qū)生產(chǎn)有很強(qiáng)的實(shí)用指導(dǎo)意義。由于地下磁流體的瞬變電磁波是平面波方式傳播,在一般三維探礦技術(shù)的基礎(chǔ)上引入時(shí)間因素,形成地下水的動(dòng)態(tài)四維定位方法。該探水方法所定孔位精度高,地面誤差不超過(guò)一米;其它方法很難達(dá)到這個(gè)精度。地下水、天然氣、石油,都是地下存在的流體,其中只有地下水是良導(dǎo)體,在地磁場(chǎng)中地下水在巖石裂縫、溶洞、老空區(qū)中運(yùn)動(dòng)就要切割磁力線,按前述原理,會(huì)在地下形成不斷發(fā)出瞬變電磁波的場(chǎng)源。
這樣在地磁場(chǎng)中,地下有地下水分布系統(tǒng)(流場(chǎng))地面就可以測(cè)到一個(gè)相匹配的瞬變電磁波,由于是平面波,二者是正投影關(guān)系。因此,探測(cè)系統(tǒng)的任務(wù)就是測(cè)出瞬變電磁波場(chǎng)的分布形狀及場(chǎng)源的深度,在這個(gè)場(chǎng)內(nèi)確定地下水源的位置及深度。
該方法探測(cè)深度可達(dá)1500m,找到的是地下水集中徑流帶,已流動(dòng)數(shù)百萬(wàn)年,因此,抽水后水質(zhì)好,且不會(huì)產(chǎn)生抽水后對(duì)地表環(huán)境造成影響等問(wèn)題,比傳統(tǒng)物探方法優(yōu)越很多,水質(zhì)也是地下水系統(tǒng)中最好的部分。 另該儀器配套專用分析管理軟件,收集的數(shù)據(jù)通過(guò)電腦分析可立即獲得直觀的測(cè)試結(jié)果。地下水及地下裂隙(或空區(qū))信息在軟件上顯示的圖形是準(zhǔn)確且唯一的,只要測(cè)試過(guò)程中有出現(xiàn)此波形信號(hào),則表示該位置地下存在水或裂隙(或空區(qū))。
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