[實用新型]一種探查河道溶洞的多維探測裝置

有效

• 申請號: 201720350026.8
• 申請日: 2017-04-05
• 公開（公告）號: CN206960673U
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 譚磊;江曉益;許小杰;李紅文;來晟;陳星;史燕南;岑洋;余斐;褚高強;熊志福
• 申請（專利權）人: 浙江省水利河口研究院;浙江廣川工程咨詢有限公司
• 主分類號: G01V3/02
• 分類號: G01V3/02;G01V3/08;G01V3/38
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司33212
• 代理人: 朱瑩瑩

技術領域

本發明屬于水利工程地質災害評價領域，尤其是一種探查河道溶洞的測量布置系統以及實施方法，具體是利用并行電法診斷出隱伏在河道內巖溶體的多維探測方法。

背景技術

我國的巖溶發育分布較為廣泛，造就奇特自然景象的同時，也給工程的安全實施帶來系列地質災害的發生，尤其遇到地下水位升降和人類抽排地下水共同導致隱伏巖溶區在地面塌陷的現象。因此，在巖溶地區河道工程治理中有必要明確不良巖溶體的分布特征，降低巖溶塌陷和地表水漏失引發工程災害的風險。目前，河道勘察手段主要以鉆探為主，而分散的鉆孔取樣資料往往只是“一孔之見”，尤其遇到地質條件比較復雜，巖土層變化頻繁，僅憑有限鉆孔難以全面有效地查明地質異常區的分布、延展、規模及形態情況，況且鉆孔布置也存在主觀盲目性，檢測效率低下、代價成本高等缺點，況且河道勘察不僅關注于兩岸堤地層分布，同時也要查明溶洞在河床區的發育特征，而鉆孔在河床內布置存在較多困難。

隱伏性巖溶隱患具有地質體空間的隨機隱蔽性、分布規律性差及時空的不確定性等特點，開展超前預報、預測是治理巖溶的難點和關鍵。基于河道屬于特殊的線性工程，巖溶勘察工作既要注重對兩岸堤隱伏的地質災害現象準確把握，同時還要達到兼顧明確河床段是否存在孤立隱伏工程隱患的目的，也要對兩河岸堤已查明溶洞體之間的關聯性有一定的認識。地球物理探測技術是利用溶洞與周圍巖土體之間的物理性質差異為研究對象，利用專門接地或不接地的儀器設備測試信號在大地流動過程中的時空改變特點，進而間接判斷出隱伏溶洞的分布，凸顯出經濟、高效、可視化的優勢。一般地，現場檢測系統只能布設在河道兩岸堤，通過兩岸堤的測試成果進一步推斷河床的地質情況。目前，工程勘察主要采用二維成像技術反映出觀測系統下方地質體的分布規律，而溶洞在空間上表現為三維幾何地質體，利用簡單的二維圖像合成或拼接成三維圖像難以有效刻畫出真實溶洞的立體特征。尤其針對河道內隱伏溶洞探查中存在技術不足，亟需設計一種可以探測河道段隱伏不良地質體有效查明的方法。三維高密度電法在工程探查應用中取得長足進展，通過層析成像技術可以獲取電阻率立體圖像，但高密度電法仍然采用串行采集模式，采集效率高，數據量較小，不利于河道長路線探測，并且針對河道巖溶區勘察方面應用較少，主要受限于河道場地的約束，河床水域難以布設常規的觀測系統；現場采集效率低下，未能發揮出快速測量的優勢；并且三維電阻率法需要采集到的數據量巨大，對海量數據未形成合理的解譯方法。

發明內容

本發明針對現有技術在巖溶區河道勘察中存在的諸多問題，尤其針對河床內隱伏溶洞探查技術的缺陷，提供一種河道巖溶的多維探測裝置及方法。本發明裝置的目的是提出一種用于探測河道巖溶體分布的多維布設裝置，該裝置采用并行電法系統為測試技術手段，利用在河道兩岸堤的場地上布設電極對，利用供電電極對向大地供電，利用測量電極對測量電位差，進而探測中河道兩岸堤及河床的電阻率分布特征，具有施工方便快捷、簡單的優勢，達到對河道溶洞立體化探測的目的。本發明提供一種河道巖溶體的具體探測方法，利用并行電法儀測試河道內巖土體的地電數據體，利用層析成像技術獲取巖土體的電性分布圖，結合河道有關地質揭露資料，最終利用二維視電阻率圖像推斷出河道兩岸堤下方巖土體的分布規律，利用三維反演電阻率層析成像成果推斷出河床內巖溶體的分布、埋深、規模以及連通特性，成果可靠，有效地為探測范圍地質災害的評價提高技術支撐。

一種用于探測河道巖溶體分布的多維布設裝置，包括測試系統和測試儀器，

測試系統包括兩條平行布置在兩河堤上的多芯電纜線，和與單條多芯電纜線相對應的無窮遠B電極以及電位參比N電極；每條多芯電纜線上包括64道電極，每個電極通道可通過銅棒與大地相連；

測試儀器為并行電法儀，包括測試上位機模塊、采集模塊、電源模塊以及連接各模塊之間的傳輸模塊，上位機用于采集參數設置，通過傳輸模塊對采集模塊進行數據采集與回收控制，電源模塊用于采集模塊工作過程中的供電，電源模塊與采集模塊之間利用電源線連接；采集參數包括采集模式，供電時間，采樣間隔，起點電極號，終點電極號，供電方式；

并行電法儀置于到兩堤多芯電纜線起始端的附近，每一岸的多芯電纜線通過航空插頭與電法儀相連接，無窮遠B電極、電位參比N極分別通過BN線與并行電法儀連接；并行電法儀通過采集多芯電纜線上的任意電極通道與無窮遠B電極形成穩定電場的電位數據，把采集的電位數據與電位參比N極的電勢相減，即為電位差ΔU，電位差ΔU與供電電流I可利用電阻率公式即可求取河道區巖土體的視電阻率值，其中K為裝置系數；