物探方法原理

第三章测线布置、物探方法及质量评价

第一节测线布置目的及精度

一、测线布置总体规则

（一）、测网布置应根据任务要求、探测方法、被探测对象规模、埋深等因素综合确定。测网和工作比例尺应能观测被探测的目的体，并可在平面图上清楚反映探测对象的规模、走向。

（二）、测线方向宜垂直于地层、构造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布置测线，测线应与地质勘探线和其它物探方法的测线一致，避开干扰源。

（三）、当测区边界附近发现重要异常时，应将测线适当延长至测区外，以追踪异常。

（四）、在地质构造复杂地区，应适当加密测线和测点。

（五）、测线端点、转折点、物探观测点、观测基点应进行测量。

二、各测线方位、长度及物探方法布置

根据任务设计书，本课题测线、测点采用网格状布置，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测量。其中高密度电法测线垂直于构造布置以某一方位布置一条约290m-590m长的测线，主动源面波法以测点为中心以某一个方位（根据实际场地条件而定）布置一条40m-50m长的测线，微动法则对该中心点进行单点测量，并用手持GPS记录该中心点的位置，设计的测点坐标是根据湖南怀化盆地岩溶塌陷1:5万环境地质调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以内，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、参数及质量评价，严格按照相关物探规范、规程设计、执行，对已有规范、规程不适应岩溶塌陷调查的部分，参照相应的规范、规程修改执行。本章主要叙述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)、高密度视电阻率联合剖面法:

高密度视电阻率联合剖面法原理：测线垂直构造走向或地下水流向，在测线上顺序布置供电电极A 、测量电极M 、N 和供电电极B ，在测线的中垂线方向上布置“无穷远”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，分别供电测量获得视电阻率 和 。这样的视电阻率曲线是在固定A 、M 、N 、B 间距下获得，沿水平向测量可获得一定深度范围内的电性分布信息，其中 、 的曲线形态（正交点、反交点、同步起伏等），可用于评价地下地质体的导电性；曲线在交点附近的变化形态（对称、倾斜），可推测地下地质体的产状；对比不同极距的联合剖面曲线，可推测地下异常体的空间形态；通过曲线异常段与背景值的相对大小、变化剧烈程度可估算地下地质体的位置和宽度。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）测量参数：电位，供电电流

（3）利用参数：视电阻率

（4）布置方式：剖面

（5）技术指标：

高密度联合剖面法和高密度电测深法采用重庆奔腾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多路电极转换器构成高密度电阻率测量系统。在野外通过重复测量、检查试验来判断仪器是否工作正常。

①仪器技术指标、装备技术指标满足（DZ/T0073-1993表4及5.2）的规定。 ②曲线具有极值类型的异常值Y 估计表达式为：

3-1

为正常背景值。

③ 曲线具有阶梯状类型的异常值Y 估计表示为：

3-2

、分别为阶梯两侧的视电阻率值。

00()/a Y ρρρ=-0ρ21212()/()a a a a Y ρρρρ=-+2a ρ1a ρ

④供电电极距AB 至少应为勘察对象顶部埋深的4～6倍；“无穷远”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%，观测结果的均方相对误差M 计算公式如下：

式中：为第点原始观测数据。

为第点系统检查观测数据。

为第点与的平均值。

n 为参加统计计算的测点数。

受检点的相对误差 的分布应满足如下要求：

①1/2 超过实达精度的测点数应不大于受检点总数的32%。

②1/2 超过二倍实达精度的测点数应不大于受检点总数的5%。

③1/2 超过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，或已大致确定了异常的发育范围和走向，重新调整测线方向，使测线垂直异常走向。在地面顺序布置A 、M 、N 和B 极，以一定的极距关系相对MN 中点同时向外侧移动，测量供电电流及MN 间的电位差，计算获得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，异常的深度可以通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映地下电性的空间变化特征。

单支电测深曲线上升斜率大于40°的陡升段，揭示较完整或完整基岩段；而单支电测深曲线呈台阶状的缓升或锯齿状段，揭示为岩溶裂隙发育段；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示地下水富集区，低电阻率异常区的稀疏等值线部位揭示岩溶裂隙发育段。

（1）仪器：WDJD-3

（2）测量参数：一次电位，供电电流

（3）利用参数：视电阻率

（4）布置方式：剖面

（5）技术指标：

①仪器技术指标、装备技术指标满足（DZ/T0072-1993表4及5.1）的规定。 ②系统检查工作量为总工作量的5%，观测结果的均方相对误差M 计算公式如下：

M =ai ρi 'ai ρi ai ρi ai ρ'ai ρ

3-4 其中: —第个供电极距上同组MN 的相对误差；

—参加统计的电极距数。

当可以肯定是由于地表及浅层湿度变化使得电测深曲线起始段的系统检查出现规律性偏差时，可将其剔除，然后再评价质量。

③不合格的电测深点数应不超过被评价区域内经系统检查的电测深点总数的32%。

④根据全区系统检查观测结果所统计的均方根相对误差应在 以内，统计时不得剔除经单个测深点系统检查评价为不合格的电测深点。

当各测深点的电极距相同或相近时，全区的观测精度可按单个测深点的均方根相对误差统计，其公式如下：

3-5 式中：—第个测深点的均方误差。

n —全区系统检查观测的电测深点数。

地震法选择主动源面波法，开展工作前进行场地信噪调查试验，根据试验结果选择各类地震方法合适的野外工作参数，研究区场地地震信噪调查如图3-1所示：

图3-1 研究区地震信噪调查图

图3-1中：1为直达波；2为第一层的折射波；3、4区地震波同相轴发生畸变，地下可能有溶洞或者土洞，还可以明显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，通过计算，速度为340m/s ；⑧、⑨为面波区域，能量强，包含了一系列不同频率、不同视速度的面波信号，从图

212n i i u M π

==±∑i u i n 21

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i M M n =±∑i M i