三维高密电法测量研究
来源:本站 时间:2023-12-12 阅读:168 次
导读:

三维高密电法测量研究

1仪器与设备

本次测量设备采用重庆顶峰地质勘探仪器有限公司生产的EDGMD-2C级联式三维高密度测量系统(图1.1)。

EDJD-3主要参数与特点:

1.接收部分

电压通道:±60V

电压测量精度:±0.1±1 个字

电压最高采样分辨率:5nV

输入阻抗:≥50Ω

视极化率测量精度:±0.2±1 个字

◼ SP 补偿范围:±10V

电流通道:6A

2.发射部分

最大发射功率:9KW

最大供电电压:1500V

最大供电电流:±6A

供电波形:脉宽 160 秒,占空比为 11,双极性

工作温度:-10℃~+50℃,95RH

储存温度:-20℃~+60
              
                                                                                                                                               image.png                 

1.1三维高密度电法测量系统界面

2三维高密度电法原理、装置选择以及测线的布设

2.1 原理

三维高密度电法测量与传统电阻率法原理一样。它以岩土介质的导电性差异为基础,通过观测和研究人工建立的地中稳定电流场的分布规律从而达到解决某些地质问题的目的。由于岩土体导电性差异的普遍存在,因而电阻率法在岩土体相关领域中得到了广泛应用。

2.2装置

三维高密度电法采用三维网格式布线(蛇形布线)在电法勘探中经常使用二极装置、三极装置和偶极装置(其它装置型式在测网边缘处仅能获得很少的数据信息)。

2.3布设

本次工作主要是从EDGMD-2C级联式三维高密度测量系统中选取二极装置进行测量(图2.1)。测量参数为:极距1m,蛇形布线线距2m,单条测线12道长度11m,测线5条总长度8m。测量表面的面积为11×8=88m2

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2.1 EDGMD-2C三维高密度测量系统野外布设

二极装置通常使用 E-Scan 方法(图 2.2a),在这种情况下,每个电极依次作为供电电极,其它电极顺序为测量电极。计算机程序将电极编号,每个电极作供电电极时,编号比它大的电极作测量极。由 n 个电极可以获得测量数据的个数maxn =n(n1) / 2 。为了减少测量数据而又不至于大大降低勘探质量,另一种称为“过对角线扫描”的测量方式被采用(图 2.2b)。

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2.2 三维高密度电法二极装置电极位置图

3数据处理与分析

3.1 数据处理与反演

本次测量采用的是图2.2b二极装置的采集模式进行,根据多次野外测量的经验表明:在数据采集时,保证测量数据完整性的前提下,使用图2.2b测量方法,效率比较高,测量的结果也较真实可靠;图2.2a二极装置的采集模式,采集数据量太大,时间冗长,同一异常多次重复测量,单个数据突变时会对测量结果造成影响。

数据处理采用Res3dinvx64三维高密度反演软件进行反演计算,输出数据格式为voxler软件格式,采用三维可视化处理,通过体积图、等势面图、切片图可以更加直观的确定探测异常体的形态以及位置。图3.1为三维测量反演的结果,结合实际地质条件,测量结果的高阻异常等势面图里的异常为孤立的岩石块体引起的异常,测量结果比较直观,结果与实际地质条件相吻合。

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3.1三维测量结果图

 

3.2理论模型的正演与反演

为了更好的验证三维高密度电法测量结果的准确性,本次工作结合理论模型采用RES3DMOD软件建立三维模型进行正反演计算。由于实际测量范围较小,本次正演采用等比例放大的方式进行理论模拟,测量参数为30×30网度,极距2m,每两个电极之间存设置两个节点,使得点阵的网格化更加密实。

经过多次模拟,正演、反演计算模型的有效深度,发现只有当模型的最大深度A为测量面积范围内最大边长B的三分之一时,才能达到最佳的测量效果;如果大于A,深部异常无法探测到;如果小于A值,模拟的最大深度变浅。

结合实际测量的结果,本次模型参数选取为5层(图3.2):第一层0-5m,背景场值40Ω·m,里面设置5个小的80Ω·m高阻区块;第二层5-10m,背景场值50Ω·m,里面设置1个小的120Ω·m高阻区块;第三层15-20m,背景场值50Ω·m,里面设置1个大的120Ω·m高阻区块;第四层15-20m,背景场值50Ω·m,里面设置1个小的120Ω·m高阻区块;第五层20-25m,背景场值50Ω·m

根据正演计算结果(图3.3),计算机软件默认设计计算9层,最大深度18m,每一层对应模型的深度以及异常位置大小都能表现出来,为了更好的拟合模型原始状态,把正演数据保存成三维反演的格式,采用Res3dinvx64三维反演软件进行反演计算,从反演结果(图3.4)可以看出,第一层右侧从上到下第1个高阻异常与反演计算的时候没有特别凸显出来(主要是由于该处浅层异常体较小原因造成的,异常纵向上小于一个极距(2m)的长度),高阻异常等势面图对应理论模型(图3.2)的位置准确,对应深度相差不大,异常形态单一,实际的长方体模型变为比较圆滑的椭球体形状。

 

 

 

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3.2三维正演层状模型

 

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3.3三维层状模型正演计算结果图

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3.4三维层状模型反演计算结果图

4结论

1.      采用重庆顶峰地质勘探有限公司生产的EDGMD-2C级联式高密度测量系统可以对异常进行有效测量,采用一次性蛇形布线,测量范围大,测量数据值多,测量结果科学准确。

2.      三维高密度二极测量装置测量时,通过模型的正演、反演计算以及实际测量结果对比分析:其模拟装置的最大测量深度应该为测量最大边长的三分之一左右最为准确;异常体规模小于一个极距长度时无法显示出异常体的具体特征;理论模型大小位置形态以及赋存位置与反演结果相一致。

3.      三维高密度电法测量相对二维高密度电法有消除旁侧效应的影响,测量结果比较直观,目标体表现得异常特征比较单一,多解性减少,适用于探究一定区域内位置不明、孤立的地质体。

4.      在具备场地条件尽量三维测量,可以获取更多数据信息;影响测量的结果有很多,根据目标体选取合理测量装置以及测量参数才能达到最佳的测量效果。