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高密度电法在石灰岩中找水实例

发布时间:2013-10-19 16:32:11 阅读量:1952 发布人: 拍照:
1、前言
      许多厂矿和临时工地生产和生活用水量很大,接自来水不方便,且费用高,需要就地取水。石灰岩地区仅凭经验很难把握地下水位置,有的地方连打四、五口井,井深百米,都未见水,财力耗去不算,用水方等得着急,这时物探方法确定井位能取得很好效果。物探方法找水有很长历史了,原理很简单,水是低阻性质,就是要找到低阻体。以前用的方法一般是电测深或联合剖面,特别是电测深方法中通过测深曲线的脱接特征找水,效果很好。联剖的正交点对低阻构造的反映也有很好的效果。但自有高密度电法以后,这些方法使用得较少了,电测深方法工作量很大,一个或几个小时才能完成一个测点,几天才能完成一个剖面,联合剖面法的无穷远极也很难选到合适的位置,且在灰岩地区效果不佳。但高密度电法在资料解释方面确有不同,本文据笔者经验用实例略作说明。

2、物性特征

      有溶洞发育的位置,洞内含水或充填则为低阻无充填则为高阻,当埋深较大或位于地下水以下时多为含水溶洞,当溶洞位于灰岩界面以下不远时,溶洞易为粘土充填。溶洞按形态有立洞、平洞之分,平洞分布范围较广,立洞较狭。立洞为干的较多,常形成于背斜轴向构造带处,经流水形成。能形成陡立溶洞的,则多能形成平洞。对于非纯净可溶岩,如炭质灰岩,当水流量较低少时,因为有杂质包住方解石晶粒,故较难溶解,而形成溶洞较难,但当水流作用强烈时,杂质被搬运较快,岩石的溶解速度比纯净岩更快,因此这类灰岩溶洞没有则已,若有多为大溶洞。溶洞常分层发育,单个溶洞呈各种形态,溶洞之间常会联通。就整体来说,溶洞的发育受岩性和构造带控制,如岩性变化层、成份不同的灰岩分界面,许多厂矿和临时工地生产和生活用水量很大, 构造破碎带等位置,溶洞较发育。这样在物性方面,有溶洞处物性差别很大。溶洞相通是,有溶洞的地段整体上会呈低阻性质,出现低阻异常,溶洞分层或不独立,则为局部异常。

3、异常形态

      高密度电法测得的视电阻率值一般不对单个点绘制电测深曲线,而是使用surfer作剖面等值线,异常形态只是这剖面上的形态。当基岩完整时,电性在横向基本是均匀的,在竖向上呈有规律的变化,一般电阻率随深度增高,视电阻率等值线反映为平行光滑,有规律。反之,当基岩发育有溶洞或裂隙时,电性不再均匀和有规律,电阻率曲线在平行和疏密程度上都不同,或呈陡立,或局部低阻。所以判断溶洞是否存在,只要看剖面视电阻率曲线是否园滑、完整和有规律。例外的情况是,岩性分界面局部低洼,而在剖面上有低阻异常。根据溶洞形成的基本原理,这种地段形成溶洞的可能性也较大,但多为通天溶洞,水质不好。

4、水平位置

      的确定用surfer作的剖面等值线,在横向上分辨率自然是很低的。因此不能直接从地电等值线图的形状上找异常体位置,由于装置的因素影响,所测得的视电阻率剖面上的数据愈往深处,愈不是记录点位置的地电反应,而是同一深度范围的综合反应。如用温纳装置,当供电极距用300m时,测量极距是lOOm,远超过了一个溶洞一米或几米的范围。当对溶洞进行钻孔验证时,往往不能一一对应。因为各个在空间上独立的溶洞,当埋藏较深时,在地电阻剖面上是一个整体的低阻体。灰岩完整的突变性与电性上的渐变性使布置钻孔有一定的风险,如实例3。

5、深度确定

      目前高密度电法对深度的解释还不如其他方法那样的精确,因为深度涉及的因素较多,如上覆低阻层电性和厚度。在电测深法解释时,要求有较完整的岩性分层,而在有溶洞的灰岩中却不具备这一条件的。这里只能根据经验的估算,经验反应,一般用取1/3~1/2(AB/2)即可,这一范围较大,据此推断的深度会有较大的误差,~般情况是,上部电性较低时,系数取较小值,反之取较大值,很难量化。较为欣慰的是,人们对深度的确定并不十分关心。水平位置确定后,只要深部有水,深度的推断误差几米甚至至十几米,带来的损失并不大,多钻一会而已。

6、实例

      下面列出3个找水实例。均使用重庆地质仪器厂生产的DUK一2型高密度电法仪。温纳装置,极距用5m,测16层。
例1:某隧道施工用水井自地表往下为强风化、弱风化砂岩,其下为石灰岩,泥炭质。之前在这附近打过7个钻孔,每孔7O多米深,穿过砂岩进入灰岩20~40m不等,但均未见水,石灰层岩心完整。上物探用电法,用5m极距,温纳装置。测得剖面如图1,该剖面在80~90m间有~条低阻异常带,视电阻率在400 5()()Q·m。在85m处布一孔,经钻探,O~38.8m为全强风化泥质砂岩,以下为灰岩,48.3O~56.20m岩石裂隙极发育,钻进较快,岩心呈半边溶蚀现象;56.20m以下岩性较完整。经抽水试验,日出水量大于200T。该剖面异常反映为一个低阻异常带,深度大至在1/3~1/2(AB/2),异常范围较大,但一孔见水,或有运气在其中。

例2:某制梁场生产用水井自地表往下岩性为全、强风化砂岩、石灰岩,砂岩厚度20m左右。用5m极距,测得剖面如图2,从剖面看,等值线多呈陡立状,没有水平平稳的等值线,显示深部灰岩不完整,对此,布孔选在电阻率最低的位置,在175m位置布孔,钻探结果显示,该孔进入灰岩十多米后,自38~52m有多处溶洞和发育裂隙。经抽水试验,水量一天大于200t。

例3:某制梁场生活用水井地质情况同实例2,上层20多米全、强风化砂岩,下层为灰岩,从剖面(图3)看,下部等值线平稳,呈平行状,反映深部岩性完整,破碎可能性不大;上部等值线多处形成闭合圈,为低阻异常。在20On:处布设钻孔,钻至70m一直岩性完整,无水。移动至207m再钻,进入灰岩后,深度在22m和26m见两层溶洞。从剖面看,185~220都是低阻范围,这一范围内,都可能打到溶洞或破碎带,但实际上一个连续打到溶洞,一个却一直是完整岩心。

 

 

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