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物探方法原理

第三章测线部署、物探方法及质量评论

第一节测线部署目的及精度

一、测线部署整体规则

（一）、测网部署应依据任务要求、探测方法、被探测对象规模、埋深等要素综合确立。

测网和工作比率尺应能观察被探测的目的体，并可在平面图上清楚反应探测对象的规模、走向。

（二）、测线方向宜垂直于地层、结构和主要探测对象的走向，应沿地形起伏较小和表层介质较为均匀的地段部署测线，测线应与地质勘探线和其余物探方法的测线一致，避开扰乱源。

（三）、当测区界限邻近发现重要异样时，应将测线适合延伸至测区外，以追踪异样。

（四）、在地质结构复杂地域，应适合加密测线和测点。

（五）、测线端点、转折点、物探观察点、观察基点应进行丈量。

二、各测线方向、长度及物探方法部署

依据任务设计书，本课题测线、测点采纳网格状部署，分别对测网内每个点进行高密度电法、主动源面波法和微动法丈量。

此中高密度电法测线垂直于

结构部署以某一方向部署一合约290m-590m长的测线，主动源面波法以测点为

中心以某一个方向（依据实质场所条件而定）部署一条40m-50m长的测线，微

动法例对该中心点进行单点丈量，并用手持GPS记录该中心点的地点，设计的测点坐标是依据湖南怀化盆地岩溶塌陷1:

5万环境地质检查工作部署图选定的并计算的，精度达到经纬度小数点后6位数字，精度达到15m之内，达到了设计精度要求。

第二节物探方法、参数及技术指标

物探方法、参数及质量评论，严格依照有关物探规范、规程设计、履行，

对已有规范、规程不适应岩溶塌陷检查的部分，参照相应的规范、规程改正执

行。

本章主要表达与该项目有关的物探方法。

主要有地面物探：

高密度电法、

主动源面波法和微动法。

一、高密度电法

（一）、高密度视电阻率结合剖面法:

高密度视电阻率结合剖面法原理：

测线垂直结构走向或地下水流向，在测

线上次序部署供电电极A、丈量电极M、N和供电电极B，在测线的中垂线方向

上部署“无量远”极C，距离一般大于AB/2距的5倍以上，A或B分别与C组

合，分别供电丈量获取视电阻率和。

这样的视电阻率曲线是在固定A、M、N、B间距下获取，沿水平向丈量可获取必定深度范围内的电性散布信息，其

中、的曲线形态（正交点、反交点、同步起伏等），可用于评论地下地质体的导电性；曲线在交点邻近的变化形态（对称、倾斜），可推测地下地质体的产状；对照不一样极距的结合剖面曲线，可推测地下异样体的空间形态；经过曲线异样段与背景值的相对大小、变化强烈程度可估量地下地质体的地点和宽度。

该方法是追索直立或陡立脉状低阻体最为有效的方法之一。

（1）仪器：

WDJD-3

（2）丈量参数：

电位，供电电流

（3）利用参数：

视电阻率

（4）部署方式：

剖面

（5）技术指标：

高密度结合剖面法和高密度电测深法采纳重庆奔跑数控技术研究所生产的

WDJD-3多功能数字直流激电仪为控制主机，配以WDZJ-3多路电极变换器组成

高密度电阻率丈量系统。

在野外经过重复丈量、检查试验来判断仪器能否工作

正常。

①仪器技术指标、装备技术指标知足（DZ/T0073-1993表4及）的规定。

②曲线拥有极值种类的异样值

Y预计表达式为：

Y（a0）/0

3-1

1为正常背景值。

③曲线拥有阶梯状种类的异样值Y预计表示为：

Y2（a21a）/（a21a）3-2

a2、1a分别为阶梯双侧的视电阻率值。

④供电电极距AB起码应为勘探对象顶部埋深的4～6倍；“无量远”极垂直测线，距离大于最大电极距AO的5～10倍。

⑤系统检查工作量为总工作量的5%，观察结果的均方相对偏差M计算公式以下：

（

）2

3-3

2ni1

式中：

为第i

点原始观察数据。

ai'为第i点系统检查观察数据。

为第i

点ai与ai'的均匀值。

n为参加统计计算的测点数。

受检点的相对偏差的散布应知足以下要求：

①1/2超出实达精度的测点数应不大于受检点总数的32%。

②1/2超出二倍实达精度的测点数应不大于受检点总数的5%。

③1/2超出三倍实达精度的测点数应不大于受检点总数的1%。

2.高密度对称四极电测深法

高密度视电阻率测深法原理：

在普查的基础上，或已大概确立了异样的发

育范围和走向，从头调整测线方向，使测线垂直异样走向。

在地面次序部署

A、M、N和B极，以必定的极距关系相对MN中点同时向外侧挪动，丈量供电电

流及MN间的电位差，计算获取一条视电阻率随极距变化的曲线。

探测深度随极距的增大而增大，异样的深度能够经过极距的对应关系来换算。

其视电祖率的单支曲线，多点视电阻率断面等值线可反应地下电性的空间变化特色。

单支电测深曲线上涨斜率大于40°的陡升段，揭露较完好或完好基岩段；而单支电测深曲线呈台阶状的缓升或锯齿状段，揭露为岩溶裂隙发育段；电测深等ρs断面曲线上的“V”和“U”型低电阻率区或低阻圈闭揭露地下水富集区，低电阻率异样区的稀少等值线部位揭露岩溶裂隙发育段。

（1）仪器：

WDJD-3

（2）丈量参数：

一次电位，供电电流

（3）利用参数：

视电阻率

（4）部署方式：

剖面

（5）技术指标：

①仪器技术指标、装备技术指标知足（DZ/T0072-1993表4及）的规定。

②系统检查工作量为总工作量的5%，观察结果的均方相对偏差M计算公式

以下：

3-4

此中:

ui—第i个供电极距上同组

的相对偏差；

n—参加统计的电极距数。

当能够必定是因为地表及浅层湿度变化使得电测深曲线开端段的系统检查

出现规律性偏差时，可将其剔除，而后再评论质量。

③不合格的电测深点数应不超出被评论地区内经系统检查的电测深点总数

的32%。

④依据全区系统检查观察结果所统计的均方根相对偏差应在之内，统计时

不得剔除经单个测深点系统检查评论为不合格的电测深点。

当各测深点的电极距同样或邻近时，全区的观察精度可按单个测深点的均

方根相对偏差统计，其公式以下：

Mi23-5

式中：

Mi—第i个测深点的均方偏差。

n—全区系统检查观察的电测深点数。

地震法选择主动源面波法，展开工作行进行场所信噪检查试验，依据试验

结果选择各种地震方法适合的野外工作参数，研究区场所地震信噪检查如图3-

1所示：

图3-1研究区地震信噪检查图

图3-1中：

1为直抵波；2为第一层的折射波；3、4区地震波同相轴发生畸

变，地下可能有溶洞或许土洞，还能够显然的看到地震波经过此处能量变弱；5

为来自基岩的折射波，速度大；⑥、⑦为声波，经过计算，速度为340m/s；

⑧、⑨为面波地区，能量强，包括了一系列不一样频次、不一样视速度的面波信

号，从图中也能够察看到面波速度小于声波速度；⑩为一次反射波和多次反射波，波形体现双曲线形状。

经过信噪检查，能够掌握地震波场散布的特色，有益于针对不一样地责问题选择适合的方法。

瑞雷面波法（主动源面波法或称瞬态瑞雷面波法）是利用瑞雷波的几何频散特征提取层状介质中的瑞雷波速度（近似横波速度）进行岩性分层的一种地震勘探方法。

二、主动源面波法

（一）、方法原理

瑞雷波在非均匀介质中流传拥有频散特征，因此不一样频次（波长）的瑞雷波拥有不一样的流传速度（如图3-3）。

模型试验和实测结果表示，当探测的岩土层介质较为均一时，瑞雷波的相速度随深度的加大而按线性增添，只有出现

不一样介质的分界面时，频散曲线会出现一个所谓“Z”字型变化，该变化特色是因为地表接收到的波从上一层漏能型波转入下一层漏能型面波，且此转折点与

两介质间的界面埋深有亲密的关系（一般为相应频次瑞雷波的半个波长），由此可依照实测频散曲线的“Z”字型拐折点来区分地下岩性变化的分界面（如图3-2）。

图3-2不均匀介质中面波散布图

（二）、应用条件

1.勘探对象与四周介质存在显然的物性（速度）差别；

2.勘探目标体尺寸，有关于埋藏深度应拥有必定的规模；

3.目标体的物性异样能从扰乱背景中清楚分辨出来；

4.场所条件知足展开面波勘探的要求；

5.面波勘探方法知足任务的目的要求。

（三）、应用领域

1.探查覆盖层厚度，区分松懈地层堆积层序；

2.探查基岩埋深和基岩面起伏形态，区分基岩的风化带；

3.探测结构破裂带；

4.探测地下隐埋物体、古墓古迹、洞窟和采空区；

5.探测地下非金属管道；

6.探测滑坡体的滑坡带和滑坡面起伏形态；

7.地基动力测试，地基加固成效查验、评论等。

（四）、仪器及技术参数：

1.仪器：

瑞典MK6地震仪

2.丈量参数：

获取地下的面波信息，一般以多道波形记录的形式；

3.利用参数：

横波速度

4.部署方式：

剖面

5.野外工作参数：

检波器主频，偏移距4m，采样率500μs，采样道数

46，道距1m,采样点4096，锤击做震源，封闭滤波档。

应视探测对象部署成测线或测网；多道接收时，测线宜呈直线部署；多道瞬态瑞雷波法宜采纳向前转动观察方式，转动点距应知足横向分辨率要求；测点间距应依据探测任务和场所条件确立，每条测线上不得少于3个测点。

（五）、技术指标：

1.仪器动向范围不小于120dB，模数变换不小于16位。

2.放大器通道许多于12道，通频带低端不宜低于，各频点幅度差小于

5%，相位一致。

3.应采纳垂直检波器，采纳线性道间距摆列，道距应小于最小勘探深度所需波长的二分之一，摆列长度应大于预期面波最大波长的一半。

4.勘探深度与激发震源、检波器频次、摆列长度有关，在试验的基础上合

理选用震源、检波器频次，注意野外检波器的埋置，仪器在全通状态。

0～15m

勘探深度，宜采纳大锤激发，0～30m选择落重激振，0～50m以上选择炸药激振。

三、微动法

（一）、方法原理

大地无时无刻不在震动，经过丈量大地的三重量振动信号，来剖析场所的固有周期，经过微动阵列丈量，能够计算阵列中心地下的横波速度随深度的变

化，而单台站丈量能够剖析H/V（垂直重量/水平重量）比值（见图

3-3）特色

频次、谱形态来推测大地的地质结构和振动状态。

就地所为单调土层时，三分

量记录曲线的周期相互同样或靠近，场所只有一个优秀周期，就地所为多层且

土层厚度较大、出现多个谱峰时，每个谱峰代表着该层与上覆层拥有某种关

系，这里知足公式fVS4H，此中：

f代表每一个H/V比值，Vs代表上覆层的均匀横波速度，H代表上覆层的厚度。

图3-3微动法H/V比值谱

（二）、应用条件

1.勘探对象与四周介质存在显然的物性（波阻抗）差别；

2.勘探目标体尺寸，有关于埋藏深度应拥有必定的规模；

3.目标体的物性异样能从扰乱背景中清楚分辨出来；

（三）、应用领域

1.探查覆盖层厚度，区分松懈地层堆积层序；

2.探查基岩埋深和基岩面起伏形态，区分基岩的风化带；

3.探测结构破裂带；

4.探测地下隐埋物体、古墓古迹、洞窟和采空区；

5.地基动力测试，地基加固成效查验、评论等。

（四）、仪器及技术参数：

1.仪器：

意大利TROMINO；

2.丈量参数:

收集地下三重量振动信号；

3.利用参数：

H/V谱特色

4.部署方式：

点测

5.野外工作参数：

罗盘定向，点距5m，收集时间18分钟，采样频次

128Hz。

6.技术指标：

系统检查工作量为总工作量的5%。

（五）、技术指标：

1.通频带～256Hz；信噪比大于80dB；

2.A/D变换>24位?

；10个观察通道；

3.仪器体积10×14×8cm，质量1kg；

4.仪器工作功率75mW，工作电压3V。

第三节质量评论

一、仪器靠谱性评论

仪器开始工作均进行重复性试验，证明其工作正常，地震多道检波器同时

工作时需要进行一致性试验。

（一）、地震法仪器检波器一致性和重复性试验

仪器采纳瑞典ABEM企业生产的48道ABEMMK6地震仪器。

检波器的一致性记录如图3-4，检波器重复性记录如图3-5。

图3-4检波器的一致性检查记录

图3-5检波器的重复性检查记录

（二）、微动仪器一致性试验

测试结果如表3-1。

表3-1

微动仪器一致性检查

频次

仪器1（H/V值）

仪器2（H/V值）

0.0.

均方根偏差：

二、丈量数据质量评论

（一）微动法

微动法今年设计工作量100个测点，共达成225个测点。

重复性观察27个测点，占测点总数12%，重复观察提取的H/V比值谱曲线基真相像，无显然变化，知足规范要求。

表3-2微动法重复质量检查表

犀牛村2线H/V比值谱特色频次曲线犀牛村2线数据检查H/V比值谱特色频次曲线

280

290

300

320

345

微动法重复观察提取的H/V比值谱曲线相像，无显然变化，知足规范要

求。

（二）高密度电法

表3-3高密度电法重复质量检查表

单个测点均方相对偏差

NO.

犀牛村3线高密度对称四极原始

犀牛村3线高密度对称四极检查

数据

X（m）

ρs（Ω?

m）

X（m）

ρs（Ω?

m）

175

185

195

205

215

225

235

245

255

265

275

285

295

178

295

305

100

305

101

305

102

305

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305

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305

105

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315

115

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345

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199

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200

365

201

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202

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203

365

204

365

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365

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209

365

210

365

211

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215

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255

216

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219

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220

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229

375

230

375

全区均方根相对偏差统计

高密度电法重复检查单点均方偏差及全区均方偏差均小于5%，知足规范要

求。

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