[发明专利]一种单孔电阻率探测溶洞方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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领域。

背景技术

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ρ_s(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ρ_s值，便可获得沿测线或测区的ρ_s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ρ_s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。

发明内容

本发明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。

本发明的技术方案：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：