一种单孔电阻率探测溶洞方法技术

本发明专利技术公开了一种单孔电阻率探测溶洞方法，该方法包括以下步骤：1、安装探测装置：将各电极嵌固在PVC穿线管上，与电极相连的铜芯电缆从PVC穿线管中间穿过后连接地表的电阻率测试仪和电极；2、放置探测装置：将组装好的PVC穿线管放入超前钻孔中；/3、采集数据、计算视电阻率以及绘制坐标图，最后通过坐标图即可得出溶洞所在区域。本发明专利技术采用钻孔深入地下探测，具有探测平面范围大、探测深度大、获得有效数据多等特点，且可消除地层中的部分干扰。同时，使用基本电阻率计算理论来计算视电阻率，计算过程简单，有利于提高探测效率。

A method of detecting cave by single hole resistivity

【技术实现步骤摘要】
一种单孔电阻率探测溶洞方法
本专利技术涉及一种单孔电阻率探测溶洞方法，属于地下溶洞探测

技术介绍
溶洞是石灰岩受地下水长期溶蚀形成的地下空腔，分为土洞、无充填溶洞、半充填溶洞、全充填溶洞以及串珠状溶洞。而建筑物地基基础的土层条件与建筑物的安全有着密切的关系，地基基础下部存在溶洞可能会给建筑物留下严重的安全隐患。因此需要采取一些措施来勘探可能存在的溶洞，查明其类型、大小和位置，以便预先对溶洞进行处理。但是，传统的钻孔探测范围十分有限，普通电阻率法则容易因溶洞较深或体积较小，导致溶洞所在位置电阻率测深异常不明显而无法准确探测。还有面波法、声波测井法、瞬变电磁法、地震雷达法等往往在经济性和勘察范围方面存在诸多不足。目前，一般采用的普通电阻率法工作原理为：在地面打入两个或两组铁质的供电电极A、B，用干电池或蓄电池作供电电源向地下供电，在地下建立稳定电流场，用仪器观测出供电电流强度I，再将两个或两组铜质测量电极M、N打入地面，并观测M、N两电极之间的电位差ΔV，并按电阻率公式计算出M、N极间中点处的视电阻率值ρs(单位：Ω·m)。然后，所有仪器设备沿测线同时向前移动，逐点测量、计算ρs值，便可获得沿测线或测区的ρs值变化规律。式中，k是按供电电极A、B与测量电极M、N的间距计算出的一定排列情况下的装置系数，不同的排列方式有不同的k值。把每次观测得到的ρs值绘成曲线图，便是野外观测的原始曲线。对原始曲线进行室内整理，并用微型计算机进行正、反演处理解释，绘制成图，即可得知溶洞在地下大致的空间分布位置。从20世纪20年代开始研究，后来，随着仪器的不断更新，方法理论和技术的不断完善，逐渐衍生出多种分支方法在世界各地及众多领域中得到广泛应用。但综合现有溶洞探测方法分析，在经济性、适用性和复杂程度方面也存在相对的不足，主要表现在以下方面：1.普通电阻率法测点布置在地表，电流密度在地下的分布随着深度的增加而迅速减小，限制了电法勘探的勘测深度。2.当埋深较大的溶洞中所通过的电流密度很小时，即使它与上覆岩层在电阻率方面有显著的差异，也很难使靠近地面的电流密度受到影响，所以在地面上测定的电位差也就不会受到太大的影响，从而无法准确判断。3.当地下有电阻率非常大的绝缘层或电阻率较低的良导体存在时，会阻碍电流向地下深处分布，产生所谓的屏蔽作用，在这种情况下，将导致有效的勘探深度大大减小。4.普通电阻率法在收集数据后需要处理大量的数据，才能进行正反演计算和绘制成像。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种经济、高效的单孔电阻率探测溶洞方法，以克服现有技术的不足。本专利技术的技术方案：一种单孔电阻率探测溶洞方法，包括以下步骤：S1，安装探测装置：将电极嵌固在PVC穿线管上，与电极相连的铜芯电缆从PVC穿线管中间穿过后连接地表的电阻率测量仪器和电极，其中电阻率测量仪采用美国R8电阻率测试仪；S2，放置探测装置：将组装好的PVC穿线管放入超前钻孔中；S3，采集数据：通过美国R8电阻率测试仪分别采用三种不同的跑级方式记录所测得的电势值和电流值；S4，分别计算三种跑级方式的视电阻率：使用基本电阻率计算理论：其中k为几何参数，三种不同的跑级方式分别可计算出三个不同的k值；其中rC1P1为C1电极和P1电极之间的距离，rC2P1为C2电极和P1电极之间的距离，rC1P2为C1电极和P2电极之间的距离，rC2P2为C2电极和P2电极之间的距离；S5，绘制坐标图：y轴为视电阻率值ρa，x轴为测点到地面距离的坐标，将计算所得的ρa代入，绘制成图；图中电阻率骤然降低处则为溶洞所在区域。上述方法中，所述电极分若干组等距嵌固在PVC穿线管上。上述三种不同的跑级方式包括跑级方式a、跑级方式b以及跑级方式c；其中跑级方式a电极按C1、P1、P2、C2的排序布置；跑级方式b电极按C2、C1、P1、P2的排序布置；跑级方式c电极按C1、P1、C2、P2的排序布置；电极之间的距离可按现场情况确定，建议采用等间距排列布置，间距可在0.2m～0.5m的范围内取值。由于采用了上述技术方案，本专利技术的优点在于：1、探测的电极装置放置在超前钻孔中，保证了探测的有效深度；2、多测点的电极装置深入地下，有利于获得更多有效数据，增大了可探测的平面范围；3、无需进行复杂的数据处理和计算；4、无需进行反演计算和成像；5、探测装置的安装简单且探测耗时短；6、探测装置可以重复利用，经济合理。附图说明图1为本专利技术的探测流程图；图2为电极布置结构局部放大图；图3为本专利技术实施时的结构示意图；图4为三种跑级方式的示意图；图5为视电阻率和深度坐标图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术的实施例：现有一拟建项目工程位于岩溶区，查明场地地基的工程地质与水文地质条件及场地环境地质条件后。该场地土层情况为：①淤泥质土，平均深度2.1m,；②细砂，平均层厚2.49m；③粗砂，平均厚度3.25m；④粉质粘土，平均厚度2.61m；⑤强风化灰岩、中风化灰岩、微风化灰岩；其中一钻孔土样在地下深度约15m和20m处有空洞。该场地地下可能存在溶洞，需进一步进行探测。参见图1，本实施案例采用单孔电阻率溶洞探测法方法，具体实施步骤如下：1、安装探测装置：采用型号为M10×90的铜制外六角螺栓作为电极3；采用外直径为75mm，壁厚为3mm的PVC穿线管1。共使用20根PVC穿线管1，每根长度为1.2m，用等径接头连。在每根PVC穿线管1上沿直径方向在两边各打一个孔径为10mm洞，孔洞沿长度方向的间距为0.4m。将电极3穿过孔洞，用配套的铜制六角螺母固定。参见图2，与电极3相连的铜芯电缆2从PVC穿线管1中间穿过，并与地表的美国R8电阻率测试仪4相连，所述电极3分若干组嵌固在PVC穿线管1上，其中跑级方式a电极按C1、P1、P2、C2的排序布置；跑级方式b电极按C2、C1、P1、P2的排序布置；跑级方式c电极按C1、P1、C2、P2的排序布置；2、放置探测装置：将组装好的PVC穿线管1放入直径为100mm，深度为24m的超前钻孔中，如图3所示：3、采集数据：通过美国R8电阻率测试仪4采用三种不同的跑级方式记录所测得的电势值和电流值；三种不同的跑级方式：如图4所示，电极间等间距排列，在此实施案例中间距定为0.4m，其中C1、C2为供电电极，P1、P2为测量电极，两个电极之间的距离为一个电极距。当PVC穿线管1上共有n个电极点时，以测点1为例：C1在电极点1输入电流，C2在电极点4输出电流，P1在电极点2输入电势，P2在电极点3输出电势，即可获得第一个数据；测点2在保持电极间距不变的情况下，使用电极点2、3、4、5获得第二个数据；测点3则使用电极点3、4、5、6获得第三个数据……以此类推，测点n-3使用电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单孔电阻率探测溶洞方法，其特征在于包括以下步骤：/nS1，安装探测装置：将电极嵌固在PVC穿线管上，与电极相连的铜芯电缆从PVC穿线管中间穿过后连接地表的电阻率测量仪器；/nS2，放置探测装置：将组装好的PVC穿线管放入超前钻孔中；/nS3，采集数据：通过电阻率测量仪器采用三种不同的跑级方式记录所测得的电势值和电流值；/nS4，分别计算三种跑级方式的视电阻率：使用基本电阻率计算理论：

【技术特征摘要】
1.一种单孔电阻率探测溶洞方法，其特征在于包括以下步骤：
S1，安装探测装置：将电极嵌固在PVC穿线管上，与电极相连的铜芯电缆从PVC穿线管中间穿过后连接地表的电阻率测量仪器；
S2，放置探测装置：将组装好的PVC穿线管放入超前钻孔中；
S3，采集数据：通过电阻率测量仪器采用三种不同的跑级方式记录所测得的电势值和电流值；
S4，分别计算三种跑级方式的视电阻率：使用基本电阻率计算理论：
其中k为几何参数，
其中rC1P1为C1电极和P1电极之间的距离，rC2P1为C2电极和P1电极之间的距离，rC1P2为C1电极和P2电极之间的距离，rC2P2为C2电极和P...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁森，卢杨益，熊跃鑫，易超，
申请(专利权)人：中建四局第一建筑工程有限公司，中国建筑第四工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44