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l排石場(chǎng)地球物理?xiàng)l件

某礦區(qū)排石場(chǎng)的巖石松散體是由采礦場(chǎng)剝離的輝長(zhǎng)巖、含礦輝長(zhǎng)巖、大理巖以及昔格達(dá)土、亞粘土、亞砂上等第四紀(jì)表土組成。在工區(qū)調(diào)查了松散堆積體各物性參數(shù)值并隨機(jī)選定多個(gè)具有代表性的巖礦標(biāo)本和雨水進(jìn)行了物性測(cè)定，其結(jié)果如表1。由表1可見，該排石場(chǎng)松散體在波阻抗、電性方面部存在明顯的差異，具備進(jìn)行高密度電阻率法、工程地震反射法勘探的地球物理?xiàng)l件。

2綜合物探數(shù)據(jù)采集

2．1高密度電阻率法的數(shù)據(jù)采集

高密度電法相對(duì)于傳統(tǒng)電法而言采集數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)觀測(cè)精度高，在電性不均勻體的探測(cè)中具有良好的地質(zhì)效果。高密度電阻率法的探測(cè)深度隨著供電電極距的增大而增大，當(dāng)隔離系數(shù)n逐次增大時(shí)電極距也逐次增大，對(duì)地F深部介質(zhì)的反映能力亦逐步增加。由于測(cè)線的測(cè)點(diǎn)總數(shù)是固定的，因此，當(dāng)極距擴(kuò)大時(shí)，反映不同勘探深度的測(cè)點(diǎn)數(shù)將依次減少。通常把高密度電阻率法的測(cè)量結(jié)果記錄在觀測(cè)電極的中點(diǎn)、深度為的點(diǎn)位上，整條剖面的測(cè)量結(jié)果就表示成為一種倒三角梯形的電性分布及工作剖面。當(dāng)電極排列間距為△x時(shí)，測(cè)量電極距a：n×△x，依次取n：l，2，……，每個(gè)極距依固定的裝置形式逐點(diǎn)由左至右移動(dòng)來完成該極距的數(shù)據(jù)采集。對(duì)某一極距而言，其結(jié)果相當(dāng)于電阻率剖面法，而對(duì)同一記錄點(diǎn)處不同極距的觀測(cè)又相當(dāng)丁：‘個(gè)電測(cè)深點(diǎn)。高密度電阻率法實(shí)際上就是電阻率剖面法和電阻率測(cè)深法的組合。高密度電阻率法有多種電極排列方式，如溫納四極排列、偶極排列、聯(lián)合三極排列、微分排列等裝置。存本次工作中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，采用溫納四極排列(a裝置，圖1)，其參數(shù)為：

2．2淺層地震勘探的數(shù)據(jù)采集

本次工程物探工作采用工程地震縱波反射法，反射波法是根據(jù)地震波在彈性介質(zhì)中的傳播理論，通過人工在地面激發(fā)地震波向地下深處傳播，遇彈性分界面，就會(huì)產(chǎn)生波的反射；通過檢波器和地震儀接收返回的反射波，進(jìn)行時(shí)頻特征和振幅特征分析，便能了解到地下地質(zhì)體的特征信息，從而達(dá)到勘查的目的。野外數(shù)據(jù)采集時(shí)，需對(duì)各種干擾予以識(shí)別和壓制。獲得分辨率和信噪比合格的記錄是工程地震反射法成功的關(guān)鍵。數(shù)據(jù)采集質(zhì)量的好壞將直接關(guān)系到勘探成果的精度，而數(shù)據(jù)采集又取決于野外觀測(cè)系統(tǒng)和儀器參數(shù)的準(zhǔn)確選擇。在工區(qū)選擇具有代表性的地段進(jìn)行了試驗(yàn)，對(duì)干擾波進(jìn)行了頻率和速度分析后，設(shè)計(jì)工作參數(shù)為：偏移距15m，道間距2．5m，排列長(zhǎng)度為115m，以模擬濾波全通方式進(jìn)行記錄，記錄長(zhǎng)度為200ms，此時(shí)工區(qū)內(nèi)的干擾波在頻率、速度和分布空間上與有效反射波有比較明顯的差異。同時(shí)，為了壓抑干擾波和獲取頻帶寬、高頻成分豐富的反射波，激發(fā)方式采用小炸藥量爆炸激發(fā)，確保了達(dá)到和超過需要的探測(cè)深度以及必要的分辨率。正式施工時(shí)測(cè)線觀測(cè)方式按覆蓋觀測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行。

3勘探資料分析處理

3．1高密度電阻率法的資料處理

高密度電阻率法的數(shù)據(jù)處理是把所測(cè)得的視電阻率，經(jīng)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)預(yù)處理、地形校正、正演和反演計(jì)算，最后得到視電阻率成像色譜圖并對(duì)其進(jìn)行地質(zhì)解釋。把格式轉(zhuǎn)換好的視電阻率，經(jīng)數(shù)據(jù)預(yù)處理消除壞點(diǎn)，保留數(shù)據(jù)較一致的數(shù)據(jù)點(diǎn)。并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)和與其他資料對(duì)比分析，選擇正演、反演計(jì)算參數(shù)。把經(jīng)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)經(jīng)地形校正，繪成原始測(cè)試數(shù)據(jù)的視電阻率成像色譜圖。反演計(jì)算是由所測(cè)得的高密度電阻率法原始數(shù)據(jù)色譜圖，反演計(jì)算該剖面下的地電斷面，確定地下巖石的真電阻率分布。反演采用最佳擬合法，給定一個(gè)初始地電斷面，在初始斷面上計(jì)算視電阻率的理論曲線，將理論曲線與實(shí)測(cè)曲線作對(duì)比(擬合)，通過修改參數(shù)獲得最佳擬合效果，即高密度電法反演成像色譜圖。用反演得到地電斷面圖，采用最小二乘法進(jìn)行正演計(jì)算，從而得到高密度電阻率法正演成像色譜圖。當(dāng)正演結(jié)果色譜圖與原始數(shù)據(jù)色譜圖結(jié)果一致性較高時(shí)，說明反演地質(zhì)剖面結(jié)果正確。

3．2淺層地震資料的數(shù)據(jù)處理

工區(qū)地震原始記錄質(zhì)量良好，其主要干擾波為面波和聲波。對(duì)全道記錄作頻譜分析后，客觀地反映了記錄的頻譜。對(duì)各記錄頻譜進(jìn)行分析的過程中，分別選取低通、高通和寬帶通進(jìn)行了數(shù)字濾波，經(jīng)多次試驗(yàn)和對(duì)比后，對(duì)記錄進(jìn)行一維濾波和FK二維扇形濾波。濾波后消除了面波，并用相干加強(qiáng)的方式，對(duì)其他干擾波進(jìn)行了消除。在疊后的時(shí)間剖面上做了濾波和中值濾波，以提高最終輸出的反射水平疊加時(shí)間剖面的信噪比。

4勘查效果評(píng)價(jià)

4．1高密度電阻率法的勘查效果

工區(qū)旱季雨季較為分明，一股38月份為雨季，9月份至次年2月份為旱季。雨季降雨量占全年降雨量的90％。利用該區(qū)的這一特點(diǎn)，高密度電阻率法野外數(shù)據(jù)采集分兩次進(jìn)行，雨季前后各一次。旱季時(shí)氣候干燥，氣溫很高，蒸發(fā)量很大，引起地表淺部異常干燥；而下部深處含有水分以及潛水作用造成地表淺部呈高阻，深部呈低阻。雨季時(shí)，孔隙含水量劇增，礦物質(zhì)大量溶解，整個(gè)排土場(chǎng)的電阻率將會(huì)比旱季時(shí)降低。但在裂隙、洞穴等不良地質(zhì)體的地方，水的含量相對(duì)較高，電阻率變化較大。通過對(duì)比雨季前后資料，分析視電阻率的變化規(guī)律，能有效地查明地下洞穴、滲漏通道和隱伏裂縫的位置、埋深及空間形態(tài)。圖2為在排石場(chǎng)同一位置雨季前后得到的高密度電阻率法剖面。由圖2可見，整條剖面視電阻率雨季后比雨季前均有所降低，在異常處視電阻率變化較大，比旱季電阻率值約低1000～3o00n•m左右。雨季前在測(cè)線約108152m處，埋深約為10～26m處，為雨季前異常區(qū)，電阻率值約為300～315On•m；而雨季后在測(cè)線約104～152m，埋深約為6～26m處，變?yōu)橐坏妥璁惓^(qū)，電阻率約為10030Of／•m，較雨季前電阻率值有明顯下降。分析認(rèn)為，電阻率下降是該區(qū)域雨季時(shí)充水所致，因此推斷該區(qū)域?yàn)橄鄬?duì)獨(dú)立的空洞或裂縫，是潛在含水區(qū)域，為不能儲(chǔ)存雨水的裂縫或者空洞。

4．2淺層地震反射波法的勘查效果

為了與高密度電阻率法勘探結(jié)果進(jìn)行綜合對(duì)比，采用偏移距15m，道I''''nq~E2．5m的工程地震反射波法對(duì)同一E測(cè)線進(jìn)行勘查，并將時(shí)間剖面轉(zhuǎn)換為深度剖面。如圖3所示，在剖面約102～152m處，深度約10～28m，出現(xiàn)反射波不連續(xù)的區(qū)域。反射波在該區(qū)域時(shí)而出現(xiàn)時(shí)而消失，頂部反射波能量微弱，而左右兩邊反射波同相軸連續(xù)完好。同時(shí)在該剖面所測(cè)得工程地震反射波的速度圖譜上出現(xiàn)低速異常區(qū)(見圖4)，所以推測(cè)該區(qū)域內(nèi)有被雨季水充填的空洞、裂縫。而該空洞、裂縫可能是由于堆放時(shí)未壓實(shí)而引起，與高密度電法推測(cè)結(jié)果一致，為潛在含水區(qū)域。利用兩種地球物理方法所獲取的豐富資料，運(yùn)用不同方法的異常特征對(duì)比分析，相互驗(yàn)證，減少單一方法的多解性；結(jié)合地質(zhì)資料，提高解釋精度。綜合對(duì)比分析可知，在視電阻率剖面上雨季前呈現(xiàn)高阻異常(圖2)，而在雨后表現(xiàn)為低阻異常區(qū)；在地震速度譜圖上存在低速異常區(qū)(圖4)，為潛在含水區(qū)域。該區(qū)域不能長(zhǎng)期儲(chǔ)存雨水的裂縫或者空洞，由于水的作用，將是產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)地段，應(yīng)引起足夠的重視。經(jīng)鉆孔驗(yàn)證，此區(qū)域?yàn)橛傻谒募o(jì)的粘土包圍的較大塊未壓實(shí)的輝長(zhǎng)巖。

5結(jié)論

(1)在某排石場(chǎng)采用了高密度電法、工程地震法的工程物探技術(shù)，并對(duì)比了雨季前后高密度電法資料，查明了排石場(chǎng)內(nèi)部存在的空洞或裂縫，以及它們的產(chǎn)狀、大小、空間位置。

(2)高密度電阻率法依據(jù)電阻率的差異進(jìn)行解釋，所以當(dāng)圈定空洞異常時(shí)能區(qū)分高阻與低阻異常，是否充水；而工程地震是利用地震波在勘探對(duì)象中傳播的速度差異對(duì)其進(jìn)行解釋，空洞或裂縫的反射波不連續(xù)，含水層在速度譜圖上形成低速異常區(qū)。所以這兩種物探方法相結(jié)合，相互補(bǔ)充，消除了單一方法的多解性，得到的勘探結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠。

(3)采用地球物理研究排石場(chǎng)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)控是一種創(chuàng)新和嘗試。用物探方法進(jìn)行工區(qū)的掃面，先查明該區(qū)空洞、裂隙等不良地質(zhì)體的縱、橫向發(fā)育及分布規(guī)律，再進(jìn)行有目的布鉆，以精確地控制空洞、裂隙的深度、走向及規(guī)模，并對(duì)物探資料進(jìn)行驗(yàn)證。物探與鉆探相結(jié)合，能使排石場(chǎng)工程勘察取得事半功倍效果。

(4)建立排石場(chǎng)監(jiān)控預(yù)警機(jī)制，重點(diǎn)地段重點(diǎn)監(jiān)控，在雨季時(shí)加強(qiáng)監(jiān)控力度，暴雨過后危險(xiǎn)地段應(yīng)減慢或停止作業(yè)，避免地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。