范文一：联合剖面法模型实验

实验三 联合剖面法模型实验

一、实验目的与内容

1.掌握联合剖面测量的方法。

2.了解联合剖面曲线低阻正交点、高阻反交点特征。

二、实验仪器及材料准备

WDDS-1数字电阻率仪一台（带8节2号电池），万用表一台，电池箱一个（带60节1号电池），大头针若干，水槽跑极装置一套，低、高阻板状模型，低、高阻球状模型。记录纸一张，单对数坐标纸一张，直尺一把，铅笔，橡皮。

三、实验步骤

1.在水槽中放置低阻球体球体,顶面埋深1～4cm，测线通过球心在水面的投影。联合剖面法极距按AO=8cm,MN=2cm,点距2cm设置。无穷远极距离测线垂直距离5倍AO以上。按(3-1)式计算装置系数。

K=2π

rAM?rAN

(3-1)

rMN

ρs=K

?UMN

(3-2) I

2.按图3.1布设联合剖面法电极，连接仪器，在WDDS-1上设置极距参数等。准备好记录纸和单对数坐标纸。

图3.1 联合剖面法模型实验装置图

3.逐点移动电极，测量(注意：测量完ρs后要给B极供电，ρs和ρs都测完才跑极)。记录?u，I, ρs每个数据要至少测量两次，要求误差不超过5％，按(3-2)式计算视电阻率。如 图3.2把联剖曲线绘在单对数坐标纸上。

A

A

B

1

ρs/ρ1

0.9

0.8

0.7

ρsA ρsB

0.6

0.5

6080100120140

x (cm)

图3.2 联合剖面法视电阻率曲线

图中横坐标为测点位置，采用算术坐标，单位cm；纵坐标为归一化视电阻率ρs

ρ1，

采用对数坐标，ρs为实测视电阻率，ρ1为远离低阻体的视电阻率，ρ1基本上等于水的电阻率。

仪器操作步骤：

（1）开机，按“↑↓”键，调节液晶屏对比度。按“电池”键，检查仪器电池电压。按“设置”键，设定供电时间仪器默认为0.5秒，输入数值5后按“确认”键

（2）按“排列”键输入线号。

（3）按“确认”显示排列方式。按“↑↓”选择3P-PRFL联合剖面。

（4）按“极距”键输入极距号，如：NO=01,按“确认”键；输入数据（单位为m）：AB/2=0.08,MN/2=0.01,并按“确认”键，再按“停止”键，屏幕显示K值。 （5）测量：

测ρs：将A接线柱夹子与A极电缆相连，按“测量”键测量。

在2号和4号排列下，版面显示“A-极供电？”，按“确认”键为A极供电并显示测量结果ρs（其他键表示B极供电）；将测量参数记录到记录纸上。 按“确认”键存储数据

测ρsB：将A接线柱夹子与B极电缆相连，按“测量”键，再按“确认”键，名义

上是对A极供电，实际上是对B极供电。记录ρsB结果（不管负号），按“确认”键存储数据。

（6）跑极，重复测量过程。

4.换高阻球体，用相同的装置再测一遍。

A

A

四、思考题

1. 电法勘探中为什么要引入视电阻率的概念?

2. 低阻正交点、高阻反交点有何特征？

3. 为什么要设置无穷远极？

五、实验要求

1.每人按步骤，至少操作一次仪器，并观测5～10个点的视电阻率。 2.绘制联合剖面曲线并进行分析。

2.每人提交一份实验报告，说明实验的目的，内容、步骤，画出所用排列的实验装置示意图。

3.回答思考题。

六、理论基础

1．联合剖面法概述。

剖面法：采用固定极距的电极排列装置，使电极装置沿剖面移动，逐点供电测量。这样便可以观测到在一定深度范围内视电阻率沿剖面的变化。

联合剖面法：是由两组三极装置联合进行探测的剖面测量方法。装置示意图如图3.3

图3.3 联合剖面法电极装置示意图

联合剖面法相当于两个三级装置，为了使供电电极近似点电源，必须使负极离装置足够远，因此称之为无穷远极。如果供电电极到测量电极MN中点的距离记为AO，无穷远极到测线的垂直距离应该大于5倍AO。如果在平行测线布置，距MN中点的距离应该大于10倍AO。

装置沿测线逐点移动，每个测点观测两次，轮流给A极和B极供电。一次是AMN装置，

AB所得视电阻率用ρS表示，另一次是BNM装置，视电阻率用ρS表示。记录点在MN的中AB点。作图时习惯ρS用实线而ρS用虚线表示。 由于它同时利用两条视电阻率曲线探测异常，具有对异常的分辨能力强、异常明显的优点；适合探测一切形状和产状的地质构造。它在地质调查中获得广泛的应用，是寻找裂隙形地下水常用的有效方法。联合剖面视电阻率曲线横坐标为测点位置，采用算术坐标，纵坐标为视电阻率，一般采用对数坐标。 2．联合剖面法的交点。

正交点：ρS与ρS相交，在交点左边ρS>ρS，在交点右边ρS<>

ABABAB

ABABAB

反交点：ρS与ρS相交，在交点左边ρS<ρs，在交点右边ρs>ρS

高阻交点：交点视电阻率大于围岩视电阻率。

低阻交点：交点视电阻率小于围岩视电阻率。 联剖曲线常有以下4种交点： （1）低阻正交点（图3.4）。这种交点常常出现在良导体上方。由于断裂带中含有较多的水分，电阻率较低，能产生明显的低阻正交点。因此交点往往指示低阻体和断裂带的存在。

（2）高阻反交点（图3.5）。这种交点常常出现在高阻体上方。往往指示高阻岩脉。 （3）低阻反交点（图3.6）。往往是由山脊地形引起。 （4）高阻正交点（图3.7）。往往由山谷地形引起。

80010001200

x (m)

图3.4 低阻正交点

2

ρsA ρsB

1

0.90.80.70.6

0.5

8001000

1200

x (m)

图3.5 高阻反交点

200

200

100

ρs (Ωm)

10040

3020

9080706050

10

50

100

150

200

250

300

200

图3.6 低阻反交点

200

100

ρs (Ωm)

-100

9080706050

401003020

-200-1000

10

50

100

150

200

250

300

x (m)

山谷地形

图3.7 高阻正交点

3.直流电阻率法物理模拟准则。

虽然现在能够对大多数野外地电模型进行计算机数值模拟，但是仍然不能忽略物理模拟的重要性。因为实验获得的结果可以检验理论计算结果。

根据相似理论，-100把野外地电模型几何尺度在室内按一定比例缩小，并使野外与室内相应地质体的电阻率比值b保持一致。这样就可以用实验的方法获得与野外相似的观测

100

200

300

结果，且满足ρs=b?ρsm。其中ρs为野外视电阻率，ρsm为缩小模型的视电阻率。

下面是直流电阻率法物理模拟准则的简单推导。 稳定电流场满足拉普拉斯方程：

?2u?2u?2u

2+2+2=0 （3-8）

?x?y?z

野外模型与室内模型满足以下三个条件。

（1）野外供电电流与室内供电电流满足：

I=aIm （3-9）

其中I为野外供电电流，Im为室内供电电流，a为比例系数，下标m表示室内模拟。 （2）在野外有边界条件：σ1E1=σ2E2

在室内有边界条件：σm1E1=σm2E2 如果：

σm1σm2ρρ

=?1=2=b σ1σ2ρm1ρm2

b为比例系数，这个关系推广到n个地质体：

ρρ1ρ

=2= =n=b （3-10） ρm1ρm2ρmn

如果满足（3-10），则野外和室内有相同的边界条件。

（3）几何尺度相似：

R=crm （3-11）

R为野外几何尺度，rm为室内几何尺度,如矿体长、宽、高、测点距离等等, c为比例

系数。

如果满足以上三个条件，方程的解将是相似的。考虑单点源情况，在电源点附近方程解为：

U=

IρIρ1

, Um=mm1 （3-12） 2πR2πrm

a?b

Um （3-13） c

根据以上三个条件可知：

U=

把这个关系推广到远离电源点的情况，且根据电位的叠加性在多点源时也应满足。 在野外和室内的视电阻率公式分别为：

ρs=K

?UI

（3-14）

ρsm=Km

?Um

（3-15） Im

考虑到野外装置系数和室内装置系数满足：K=cKm，（3-14）式变为：

a?b

?Um

ρs=cKm?=b?ρsm （3-16）

aIm

以均匀大地下的低阻球体的联剖勘探为例说明模拟准则。野外模型参数及室内模型参数如下表：

表3.1 物理模拟参数表

按表3.1在室内模型上进行电阻率法测量，利用式（3-16）可把室内模拟视电阻率换算成野外勘探视电阻率，并用野外几何尺寸画图即可。

范文二：联合剖面法在山区找水中的应用

联合剖面法在山区找水中的应用

吴占华

(安徽省煤田地质局水文勘探队, 安徽 宿州 234000)

[ 摘 要 ] 联合剖面把四极对称视电阻率剖面分裂为两支, 两支曲线在低阻断层破碎带处由于电流

() 受低阻“吸引”的作用, 两支曲线经常出现交叉点 正交点, 是来辨别地下低阻薄层或断层破碎带的重要 标志, 是山区物探找水的重要手段。

[ 关键词 ] 联合剖面; 电阻率; 山区找水; 断层破碎带

+ () 1322文章编号 ] 1004- 1184 200705- 0112- 02 631[ [ 中图分类号 ] [ 文献标识码 ] B P

?U A A ()= A M N ?装置 Θs K A 0 前言 I

U B ? B 联合剖面是电阻率剖面测量的一种变种, 从其物 ()= ?M N B 装置 Θs K B I

理性质及电法分析, 该方法受体积勘察效应影响较小, A M 〃ΧA N Χ式中: = = 2K A K B ΠΧM N 可提供电阻率剖面测量对直立电阻率接触面或含水构

当装置 ?, ?远离破碎带, 可视为点源AM N M N B 造等所引起的视电阻率异常的分辨率。因此, 联合剖面

和 形成的电场不受低阻破碎带 () 的影响。 其观 A B Θs 法更能满足山区电法找水的特点。 A B 测结果 = ?。Θs Θs Θ

1 工作原理

联合剖面法装置是由两个三极排列装置 ?AM N

和 ?联合组成, 如图 1 所示。M N B

图 2 低阻带对电极电流场“吸引作用”

当装置移近破碎带 时, 低阻层 对电场开始产 Θ2 Θ2

图 1 联合剖面测量的电极排列 生影响, 对电极和的电流场产生“吸引”作用, 于A B

AB A 和 相对观测点“0”对称而置, 公共电 AM N M N B 是上升及 下降。 故 开在 M N 处的电源密度有 J M N JM N Θs

B ( 极 垂直于 、联线置于无穷远 实际上是垂直于 C A B 始增加, 而 开始减少。当 极进入 低阻带上方时,Θs B Θ2

A B ) A 、B 联线的 3, 5 倍 OA 的距离, 在测量过程中, 假定 两线由极大开始下降, 而 由极小开始上升。 这是Θs Θs 极对 点之间产生的电位差不起作用, 当移动整, C M N 由 于后面的高阻 Θ1 介质对电源的“排斥”作用的结果。

AB 个装置逐点测量, 在每一个测量点上进行两次视电阻 开始下降, 开始上升。当 进入低阻层 上使 J M N JM N M N Θ2 A 率观测, 一次 、供电,、观测得 , 另一次 、A C M N Θs BC 方的中间部位时, 此时 A , B 电极分别位于低阻带 Θ2 的 B 供电,、观测得 。以测线方向为横轴, 以垂直方向M N Θs 两侧, , 电源受低阻带 同等程度的“吸引”作用。即 A B Θ2 A B AB A B 表示 Θs 值, 则在同一测线上得到 Θs 和 Θs 两条视电阻率 = , 所以 = 。于是在低阻破碎在 M N 处有 J M N JM N Θs Θs 曲线。 ( 带 Θ2 的上方两条 Θs 曲线有一交点。 即低阻交点 正交 每个测点观测结果是用下列公式分别计算 值: Θs 点)。 当装置继续向前移动时, 两曲线又开始分离并在

[ 收稿日期 ] 2007- 07- 02

[ 作者简介 ] 吴占华 (1962- ) , 男, 安徽贵池人, 工程师, 主要从事地球物理测井工作。

112

第 29 卷 第 5 期地下水2007 年 9 月

A B , = = 300 , = 20 , 置垂直于流电法仪相应位置上 出现极小而 出现极大, 如图 2 所示。A O OB m M N m C Θs Θs

联线 1 200 处, 使用 360 直流电源供电, 能有 A B m v 2 野外工作方法 效地压制外界因素的干扰, 实测获得其中一条剖面曲 211 供电极距的选择 线如图 3 所示。

联合剖面法极距的选择必须考虑到覆盖层的厚度

() 或地 下 水 的 埋 深 来 确 定, 一 般 ? 3, 5= H A O OB

()。 H

212 的选择测量极距 M N

山区找水实质上是寻找构造破碎带, 一般断层破

碎带的宽度不是很大, 如果 过大, 则断层反映不明 M N

显, 过小则信号较弱, 容易受地形条件的干扰, 根据实 图 3 淮北某企业区内联合剖面图

313 资料解释 践,的距离取 20 , 测点距离取 2 的距离, 效 ?M N m M N

果较好。 曲线在 10, 15 号点之间出现正交点, 解释在该区 213 测线方向的选择 间存在断层破碎带, 在 15 号为该处凹 斗 异 常 的 最 低

测线方向即为布极线方向, 其方向的选取应尽量 点, 定为成井的位置, 后经钻探证实, 地层段 180, 210

3 垂直于预计断层破碎带的走向。 之间岩石破碎含水, 终孔 240 , 水量为 60 ?缓 , m m m h

解了该区的供水问题。 3 应用实例

4 结束语 311 地层情况

淮北某山区有一大型企业依山而建, 该区地形较 笔者曾多次运用联合剖面法在山区寻找岩层裂隙 为平缓, 没有较大的沟谷和陡坡, 该区上覆土层平均厚

水, 其找水效果相当显著, 成功率很高, 在低阻薄层上 度约 20 , 电极接地条件较好, 易于该方法的开展, 下m

或断裂破碎带上, 联合剖面曲线最大特点是在其上方 伏为奥陶系灰岩, 一直缺水。曾多次找几家打井队在未

曲线“低阻正交点”。 这也是辨别地下低阻薄层或破碎 做电法勘探的情况下盲目打井, 结果钻至 300 还无m 带存在的明显标志, 根据实测资料, 查明岩层断层破碎 出水迹象, 只得放弃, 使人力、物力造成了很大的浪费。带 , 提供准确的水源井成井位置, 不盲目成井, 降低风 312 实测方法 险, 减少资金投入, 起到了积极的作用, 因此, 这一方法

经笔者对该区进行了实地考察后, 决定采用联合 可以广泛运用于山区找水中。

剖面法的进行勘探, 使用的主机是 —4 多功能直D ZD

( )农田作物对降雨的调节作用与作物上接第 51 页 时, 由于作物覆盖度影响, 将使到达作物根部的降雨强 的覆盖情况有着密切的关系, 当作物处在幼苗期时, 作 度增大, 作物根部有利于形成产流。 物覆盖度较小, 对降雨的调节作用也小, 大部分降雨将

3 结论 直接到达地面; 当作物处在生长旺盛期时, 特别对高秆

影响平原区降雨产流的各项因素中, 降雨强度、降 ( ) 作 物 如玉米、高粱, 此时作物覆盖度较大, 对降雨的

调节作用增大, 大部分降雨将通过作物截留后, 顺作物 雨历时、土壤含水量、地面覆盖是主要因素, 植物截留、

填洼、雨期蒸发对产流也有一定影响。 叶、茎到达地表。经试验, 当作物覆盖度较大时, 这种调

节作用将使降雨相对集中, 到达作物根部的雨水将成

参考文献 倍增加。 因此, 作物覆盖度与产流的关系表现为: 当降

1 岑国平, 等 1 城市地面产流的试验研究 1 水利学报, 1997— 雨小于作物截留容量时, 除穿透雨量外, 大部分降雨将

101 被作物截留, 不会形成产流; 当降雨大于作物截留容量

113

范文三：联合剖面法在山区找水中的应用

第 卷 第 期 ，,: , 地 球 物 理 学 进 展 ,:,,,:::,,,,, 年 月 页 码 ， ,:,, , :,,,:,,, ),,,,,:,,,,:,,,,, ,: ,,:,,,,,,,

，，，,，，,,,吴 治 涛 骆 循 李 仕 雄 联合小波变换与偏振 分 析自动拾取微地震 波 到 时 地球物理学进展 ,, ,:,,,,:,,:,,,:,:,,,), ,:,,:,,,,,,,,,::,,,:,,,:,,,:,,:,,,),

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联合小波变换与偏振分析自动拾取微地震 波 到 时 ,

，，,,,,, ,，， 循 李 仕 雄 吴 治 涛骆

,,，, ，西南科技大学环境与资源学院 绵 阳 西部矿业博士后工作站 西 宁 ,,,:,:,,,,:,::,,

,，, ，澳大利亚联邦科学院采矿与勘探局 昆 士 兰 州 澳 大 利 亚 四川省煤田地质局物探工程院 成 都 ,,,,,,,,,::,,

。 基于小波变换的多尺度 对 微 地 震 波到时的自动拾取是微地震信 号 分 析 和 数 据 处理的主要目标之一 摘 要 ,

，，，分 析 思 想 对微地震信号进行小波处理后的小波系数代替原始信号 应 用 包 含 在小波变换系数中的信号偏振信息 提出了联合小波变换与偏振分析自动拾取微地震信号 。 通过对嘉阳煤矿监测的实际微地震数据 波 到 时 的 方 法 ,

，，进 行 小 波 变 换 用多尺度小波分解的各个尺度单支 重 构信号构成协方差矩阵 求解不同尺度协方差矩阵的最大特 征值和次大特征值求取 波到时定位函数 ，实 现 波到时的自动拾取 ，取得了满意的结果 , , ,

，，，，微 地 震 记 录 小 波 变 换 小 波 基 波 到 时 偏 振 分 关 键 词 ,析 ,,中 图 分 类 号 文 献 标 识 码 ,,,,:,:,,:,,,,,,,,,,,,::,,,:,,,:,,,:,,:,,),

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收 稿 日 期 , 修 回 日 期 ,,投 稿 网 址 ,:,:,,,,,:,,:,,:,,,,,,,,,:,:,,,,,)))),,,,,

基 金 项 目 ,,科技部科技人员服务企业行动 矿山安全技术研发与推广示范 编 号 ,::,,:,,:::,,)

，，,,，，，,作 者 简 介 吴 治 涛 男 汉 族 年 生 重庆市永川区人 西南科技大学安全技术及工程硕士研究生 现主要研究方向 工程微地震监 测 技 ,,,,

,,,、术的研发与应用 防灾与减灾工程 ,,,,,,,,:,,,,,,,,:,) ,,,

,,，,,，，，，，骆 循 男 汉 族 四 川 成 都 人 教 授 新西兰维多利亚大学工学博士 澳大利亚联邦科学 院 首 席 科 学 家 微 地 震 实 验 室,,,,) 通 讯 作 者,

,,,,，,主 任 主 要 研 究 方 向 微地震监测技术的研发与应用 煤矿安全生产控制与管理等 ,,,,,,,,,,,,:,:,,,,,,,:,),

，、处 理 的 有 力 工 具 已 成 功 应 用 于 信 号 分 析 图 象 处 引 言 :理

及 非 线 性 研 究 等 方 面 基 于 小 波 变 换 的 地 震 信 号 ,小震级 冲击 地压和 岩层破 裂 等矿山灾害给矿山 ,,频 ,，谱 细 化 和 以 往 研 究 方 法 相 比 在频 谱分辨率得，生 产带来了极大的经 济 损 失 并 造 成人 员 伤亡严

到了 ，重 影 响 了 矿 山 安 全 生 产 因 此 对 采 矿 过 程 进 行 ,

“明 显 提 高 小 波 分 析 方 法 使 我 们 能 够 达 到 既 看 ,、，实 时 连 续 微 地 震 监 测 对 波 到 时 进 行 自 动 拾 , 到 森 ,,，,林信 号 的 概 貌 又 看 到 树 木 信 号 的 细 ，取 从 ,”节 之 目 的 ，而 确 定 岩 石 破 裂 的 震 源 点 通 过 规 模 的 震 源 点 划 分 ,，,张 贤 达 利 用 小波分析的多尺度分解 及 信号 ,,,,,采 矿 过 程 中 岩 石 的 破 裂 带 具 有 十 分 重 要 的 意 义 震 ,,,,,:,,消 噪 技 术 能 较 好 地 解 决 这 一 问 题本 研 究 尝 试, ,,,，相 分 析 是 工 程 地 震 学 的 核 心 工 作波 到 时 在 低 , 小波理论用于微地震信号处理领域 ,联合小波分解 变 换 与 偏振分析方法对实际微 地 震信 ,信 噪 比 地 震 记 录 中 利 用 算 法 难 以 准 确 ,,,,,, ，号 特 别 是 弱 震 相 微 地 震 信 号 进 行 处 理 研 究 ,，、拾 取 这 给 地 震 波 分 析 微地震 事 件精确定位等带来 实 际 三 分 向 微 地 震 记 录 是 具 有 时 变 特 性 的

信 、，困 难 一 些 背 景 噪 声 比 较 高 信噪比低的弱震 其 微 ，，号 它 包 含 着 各 种 各 样 类 型 的 震 相 其 中 主 要 有 ,

， ,，弱 信 号 强 度 往 往 和 噪 声 水 平 持 平 甚 至 在 信 号 初 始 ，和 震 相 目前震相的自动 识 别方 法 归 纳 起 ,,,,, ,

，，，来 分 为 两 类 一 类 为 时 域 方 法 另一类是频域方法 端 比 背 景 噪 声 水 平 还 低 对 于 这 类 微 地 震 事 件 的 ,

,,,，时 域 方 法 包 括 确 定 性 方 法和 随 机 性 方 法 时 域 , 波 到 时 如 何 提 取 是目前从事工程微地震 监 测工,

方 人 员 所 面 对 的 现 实 问 题 作 , ,,, ，法 是 根 据 单 通 道 信 号 进 行 初 至 点 检 测 如 ,,,,,三分量 地震 资料包 含着丰 富 的运动学和动力学 ,,,:,， 提 出 的 时 间 域 中 算 法 提 出,,,,,, ,:,,,,,的 在 不 同 时 窗 内 进 行 能 量 比 较 的 方 ，信 息 各 种 随 机 噪 声 的存在严重降低了资 料 的信噪 ，法 ,,,,,,,提 出的改变积分 算 子宽度直 ，，,,,,,,,,,,:,,,,:比 给 有 效 信 息 的 提 取 带 来 了 一 定 的 困 难因 此 提

，到 振 幅 达 到 最 大 值 的 方 法 这 些 方 法 仅 对 信 噪 比 高资料 的信 噪比成为数 据处理 过 程中的重要环节之 、高 ,,,初至明显的地 震 事 件 能给出满意的结果 ,，一利 用 速 度 或 偏 振 滤 波 来 识 别 震 相 主 要 是 采 用

,,,,,,，变 换 在 信 号 处 理 中 起 着 关 键 性 的 作 用 ,:,,,,,、低 通 滤 波 相 关 滤 波 和 叠 加 处 理 等 手 段近 十 多 ,

,但 是 变换有一个弱点 函 数 的 局 部 变 化 形 ,:,,,,,年来发 展起 来的剪切波 分裂震 相 识别方法大都属于

，态 在 变 换 中 得 不 到 充 分 的 反 映 即 如果要想在时域 ，偏 振 滤 波 方 法 所 存 在的问题是识别结果 对 资料窗

，上 得 到 信 号 足 够 精 确 的 信 息 时 就 不能奢求在频域 ，口 长 度 和 信 噪 比 变 化 比 较 敏 感 另 外 还 会 产 生 同

，上 也 得 到 足 够 精 确 的 信 息 反 之 亦 然 而 在 实 际 地 ,，相 轴 的 重 叠 问 题 不 能 很 好 地 描 述 地 震 信 号 的

震 ，数 据 处 理 中 我 们 所 关 心 的 是 在 某 一 个 局 部 时 特 征 时 变 ,

间 内 小波理 论是 近十年 来发展 起 来的进行时变信号

图 微 地 震 信 号 的 频 谱 分 析 , ,,,

,,,, ,,,,,,,,,, ,,,,,,,:,,,,,:,,,,,,,,,,,,,,,,

,，,,,联合小波变换与偏振分析自动拾取微地震 期 吴 治 涛 等 波 到 时 ,,

，，信 号 的 频 率 特 性 这 一 任 务 就 不 是 变 换 出 它 们 分 别 是 尺 度 系 数 和 小 波 系 ,:,,,,,,所 数 ,,,,,,,,,, ,,,,,,,,, ),,,,?能 完 成 的本 文 选 取 了 四 川 嘉 阳 煤 矿 微 地 震 监 ,,,,，,,,,, , ,,,,,，,, 测, ,,,,,,,, )? ,,,,,，台 站 记 录 的 事 件 求 取 其 在 ,,,:,:,,:,:,,,,，，式 中 代 表 尺 度 对 应 于连续小波变 换 中尺度因 子 , ，全 频 域 及 在 频 率 的 频 谱 图 频 谱 :,,,,,,, ,,, ,,，输出的尺度系 数 变 为 下 一 尺 度 的 变 换 输 入 值 各 ,,,,图 在 全 频 域 内 对 称 见 图 ,, , ,，，，…，,个 尺 度 的 小 波 系 数 构 成 了 原 始 ,,,,,:,，随 着 新 技 术 和 非 稳 态 信 号 识 别 方 法 的 引 进 特 信 号的 离 散 小 波 变 换 和分 别 代 表 高 通 和 ,,, : , ， 别 是 随 着 最 近 几 年 对 小 区 域地震定位研究的 进 展 低对 地 震 记 录 的 处 理 有 了 进 一 步 的 进 展 年 勘 探 ,,,,, 通 滤 波 器 ,地 球 物 理 学 家 等 首 次 将 小 波 理 论 中 的 小 波 ,:,,,,，单 尺 度 分 解 相 当 于 让 原 始 信 号通 过 两 个 互 ,: ，变 换 引 进 地 球 物 理 研 究 领 域 它 是 分 析 处 理 非 稳 态 ，补 对 称 的 高 通 和 低 通 滤 波 器 把信 号分解高频部分 ，信 号 的 有 力 工 具 是 分 析 这 一 学 科 半 个 世 ,:,,,,,和 低 频 部 分 多 尺 度 分 解 只是对低频部分进 ,,,, ,纪 以 来 的 工 作 结 晶 它 不 仅 具 有 窗 口 变 换 ,,:,,,,,，一 步 分 解 而 带 通 高 频 部 分 不 再 进 行 分 解 对 分 解 ,，、， 的 优 点 其 窗 口 的 大 小 形状随频率的 变 化而改变 出 ，的 低 频 部 分 再 分 解 成 高 频 部 分 和 低 频 ,,,, ，即 它 能 够 反 映 信 号 的 时 间 频 率 局 部 特 征 可 在 时 频 )部 分

，“两 域 内 精 确 描 述 信 号 特 性 被 誉 为 数 学 上 的 显 ，， 对 再 分 解 成 高 频 部 分 和 低 频 部 分 这,,,,,, , ,”、镜和 以 及 刘 ,,:,:,,,,,,,,:,:,,:,,, 微 ,, ,，个 过 程 可 以 不 断 继 续 下 去 以 分 解 三 层 为 例 小 波 ,

希 强 ，等 将 小 波 变 换 用 于 地 震 资 料 的 分 析 研 究 显 示 ，，解 树 如 图 所 示 其 中 分 ,,,,,,,,,,:,,,

潜 在 的 应 用 价 值 了 它 , ,,

对于起 始点 是平稳 过渡或 微 弱信号强度和噪声

，水 平 持 平 甚 至 在 信 号初始端比背景噪声 水 平还低

，的 微 地 震 信 号 来 说 很难直接从单一尺度 的 小波变

,,,,换 系 数 序 列 找 到 准 确 的 信 号 初 至 时 刻为 了 解 决 , ，这 一 问 题 本 研 究 在 对微地震三分向记录 进 行小波 图 三层小波分解树 ,，变 换 多 尺 度 分 解 的 基 础 上 结 合 和 其 ,,,,,,,,,, ,,,, ,,,,,,,,,,:,,,,,,,, ,,,，,，,，他 学 者 ,,,,,,,:,,,,,,,:,,:,,,,,,,,, ,,,:,:,,,,:,,,,, ,,，,刘 希 强 所提出的对信 号 进 行偏振 分析 ,,,:,,,,

，的 方 法 提 出 了 对 微 地震信号的多尺度小 波 变换系 小 波 变 换 ,,,多尺度小 波 变 换 实际上是对信号用一组 带 通滤 ,,数 进 行 偏 振 分 析 提 取 微 地 震 信 号 波 到 时 的 思 一 个 函 数 的 连 续 小 波 变 换 定 义 如 下, ,, ，，波 器 进 行 滤 波 将 不 同 频 率 的 成 分 分 别 展 示 出 来 ,，,，,,,,,,,,,,,,,,,,,:,,,,,, 路 , 在 不同尺度上进 行 单 支 重构的信号突出了不同 的 频

? ，，率 成 分 低 尺 度 单 支 重 构 信 号 主 要 反 应 高 频 信 息 ,, , ),, ,，,,,， ,, ,,,,,,, , ,,,?槡大 尺

，度 单 支 重 构 信 号 主 要 反 应 低 频 成 分 因 此 对 信 号 ,)?，,,，，式 中 是 一 个 窗 函 数 是 尺 度 函 数 是 滑 动 ,, , ,

函作 ，多 尺 度 小 波 分 解 后 在 不 同 尺 度 进 行 单 支 重 构

，数 傅 立 叶 变 换 是 用 无 限 的 正 弦 信 号 作 为 基 函 数 得 到 , 波到时自动拾取编程实现 ,, ,,,,公 式中 的 基 函 数即 小 波 基 具 有 迅 速 衰 减 为 ， 的 信 号 能 突 出 不 同 的 震 相 ,,

，，且 均 值 为 的 特 性 小波的拉伸和压缩由尺 度 ::小 波 基 函 数 的 选 择 ,,,

因子决 定 小 波 变 换 的 优 点 之一就是能对包含各 种 ,，在 信 号 时 频 分 析 中 一 个 信 号 由 于 新 信 号 的 频率的 ，出 现 和 叠 加 在 后 续 信 号 的 起 始 点 处 存 在 丰 富 的

，，信 号 进 行 分 析 处 理 之 二 是 基 于 实 际 应 用 需 要 所 高 频

用， ，,，成 分 根 据 小 波 理 论 通过选择适当的小波基 函 数及 参 数 可以精确估计信号的起始时刻 刘 希 强 ,

小 波 具 有 可 选 性 ,,常 用 小 波 基 的 主 要 特 点 见 表 ,,,,,,,，由 于 所 应 用 的 资 料 是 离 散 的 时 域 信 号 本 研

表 常用小波基及其主要特点 ,，记 录 进 行 小 波 分 解 得 到 每 个 尺 度 对 应 的 三 分 量

小 ,, , ,,,,,, ,:,,:,,,,,,,,,,,,,,,,:,,,,,,,,,,,,，，，，波 序 列 输 出 分 别 记 为 通 过 小 波 变 换 后 ,,, , ,,小 波 基 主 要 特 点 ,,重 构除 噪 过 程 信 号 求取原微地震波形的三 分 向近

，、、、具 有 紧 支 集 正 交 不 连 续 对 称 具 有 似 波 形 ,小 波 ,,,,一 阶 消 失 矩 ,,,,给 定 一 个 固 定 时 窗 长 度 和 滑 动 步 ,,:,,

，、具 有 紧 支 集 正 交 正 则 性 随 着 序 号 : ,,，根 据 设 定 的 滑 动 步 长 向 后 滑 动 固 定 时 长小 波 族 :,,,,,,,,,,,,,,的 增 加 而 增 加 ，窗 , , , ，，计 算 每 个 尺 度 小 波 序 列 组成的协方差矩 ,,,, ,,、、紧 支 最 小 非 对 称 性 尺 度 函 数 具 有 :小 波 族 ,,,,,,,，阵 利 用 偏 振 分 析 方 法 处 理 得 到 的 若 干 个 协 方 差 阶 消 失 矩

, ,，由 协 方 差 矩 阵阵 和 对 应 尺 度 的 波 识 别 因 子 矩 , ,,、小 波 族双 正 交 性 具 有 线 性 相 位 ,,:,,,::,,,,

,和确 定,,,, , 、、、紧 支 大 多 连 续 对 称 支 集 长 度 为 ,:小 波 族 ,:,,,,,，消 失 矩 为 ),,:,,，为 了 突 出 波 初 至 的 线 性 偏 振 特 性 将 ,,

不 , ，，不 具 有 尺 度 函 数 不 具 有 正 交 性 具 有 ,,，同 尺 度 阶 次 得 到 的 累 积 合 并成为小波定位 , ,小 波 族 ,:,,,,很好的时频局部性 ,,，函 数 公 式 最 大 值 所 对 应 时 刻 就 是 我 们 ,:,, , , ,，不 具 有 正 交 性 具有很好的时 频 局 部 小 波 ,,,,,,,,,,所 希 望 寻 求 的 微 地 震 事 件 波 到 时 , ,性 ，其时域波形具有对称性

小波 具有紧支撑的正交小波和任意正则性 ,,,,,,,, ,,,:, ,, ,? ,

根据信号 和 噪 声 在不同尺度上传播行为 的 差异 拾 取 波 到 时 的 偏 振 分 析 方 法 ,,, ,

，特 性 可 看 出 基 于 小 波 变 换 的 定 位 函 数 突 出 了 所 ，波 是 线 性 偏 振 的 纵 波 结 合 曾 提 , ,,,,,,,,,,

研 究尺度的分解 系 数 中 反映同一信号成分的质 点 线出 的 线 性 偏 振 度 概 念 用 线 性 偏 振 度 方 法 确 定 ,,

性 波

，度 变 化 特 征 压 制 了 个 别 尺 度 分 解 系 数 中 反 映 噪 到 时 将 是 非 常 有 用 的 本文利用对微地震 信 号经小 ,

声，波 变 换 几 个 尺 度 的 小 波 系 数 进 行 偏 振 分 析 线 性

成 分 的 变 化 特 征 因 而 用 此 小 波 定 位 函 数 具 有 很 ,偏 , 实 例 四川嘉阳煤矿实际监测微 地 震 波 ,,,, ，,, ,,,),好 的 抗 噪 声 能 力 , 振 度 表 达 式 为 ,, 到 时 拾 取

，式 中 和分 别 是 阶 协 方 差 矩 阵 的 最 大 和,,,, , , , ，年 月 日 成 都 环洲 科技有限公司利 ,::, , ,, 次 大 特 征 值 上 述 阶 方 差 矩 阵 表 示 为,,, ,用 微 地 震 监 测 系 统 在 四 川 嘉 阳 煤 矿 进 行 微 ,:,,)

,,,,地 震 监 测 本 文 选 取 台 站 ,,,，,,，,,,:,:,,:,:, ,,,, ,,,,,:,,,:,,,,熿燄 ，，记 录 的 微 地 震 事 件 进 行 波 到 时 自 动 拾 取 其 中 ，, ,，,,, ,，, ,, ,:,,,,,,:,,,,,

，,，,横 轴 为 采 样 点 序 列 纵 轴 为 速 度 传 感 器 记 录 的 地 震 ,，,,, ,:,,,,:,,,,,,, 燀燅

,，,,波 振 幅 值 事 件 的 特 征 如 下 事 件 的 信 噪 比 低 初 始 ,,

，,端 有 效 信 号 淹 没 在 背 景 噪 声 中 突 跳 点 难 以 寻 找 见 ，,,,，,,，式 中 和代 表 微 地 震 三 ,,,,,,:,,,,, , ,,,，图 设 置 的 采 集 参 数 采 样 率 事 件 记 ,,,::: ,,,,, 分 向 记 录 分 量 和的 协 方 差 矩 阵 定 义 为 和, , , ，录 长 度 为 共 采 样 点 ,,,, ,,,,,:, 、, 和的 协 方 差 表 示 形 式 相 同 ,, ,,

通 过 编 程 实 现 微 地 震 事 件 数 据 读 ,,,,,, : ,、、,,,,,，,，,,,,取 快 速 傅 里 叶 变 换 小波变换和定位函数求 取 等计 ,:,,,,,, )),, ,, μμ: ,, , ，算 绘 制 波 形 和 结 果 图 是本文所处理的微 地 震事 ,,,, ? ,、,件 波 形 和 自 动 手 动 拾 取 的 波 到 时 图,,,:,,,,,

，，式 中 和分 别 是 分 量和的 平 均 值 是 进 行 微 地 震 事 件 小 波 变 换 在 分 解 尺 度 , ,,,,, , , , μμ， ,，,处 理 实 际 微 地 震 资 料 的 编 程 实 现 下 小 波 系 数 波 形 图 左图是微地震事件 通 过 ,,,,, , ,,,,,文 献结 论 中 提 出 小 波 基 能 够 最 大 小 波分解和重构 的 近 似 信 号 图 右图是偏振分析 ,,,,,, ,

,,,,，,,，限 度 的 去 除 噪 声 信 号本 文 采 用 文 献 所 提 三 个 尺 度 下 的 小 波 系 数 利 用 小 波 定 位 函 数 拾 取 ,,

的 的 小 波 族 小 波 基 对 微 地 震 三 分 向 出,,,,,,,,,,,,,

波 到 时 微 地 震 事 件 的 综 合 拾 取 结 果 见 表 , ,,,

,，,,,联合小波变换与偏振分析自动拾取微地震 期 吴 治 涛 等 波 到 时 ,,

,,,,图 自 动 拾 取 与 手 动 拾 取 的 波 到 时 , ,,,,:,,,,,,,,,:,,,,,,,,:,, ,,,

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，，图 微地震事件分解尺度 下 的 小 波 系 数 , ,,,

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图 重构微地震波形和自动拾取的 波 到 时 , ,

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,, ，，、 表 和 小波变换和偏振分析 ,,,,, , :,,,,,, , ,,,, ,,,,,: ,,,,,,,,,, ,:,,,,,, ,,,,:,,,,,，，,,,,,,,,,,:,,,,,,, ,,,,,,,,,,:,,,,,,,, ,,,,,) ,,,人工拾取的微地震 波 到 时 , ,,,,,,,,,,,,,,,,,:,,,,,,,, ,,,,,、,,,,,,,,,,:,,,,,,,:,,,,,,,,,,,,,:,,,,,,:,,,,,,,,:, ,,, ，，刘 建 华 刘 福 田 胥 颐 三 分 量 地震资料的偏振分析 地 球 物 理 ,,, , ,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,:,,,,,,,,,,,,，，,,,学 进 展 ,:,,::,,,,,) ，，,,, ,,,,,,, :,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,:,,,,,,,,:,:, )),

，，,:,:,,,,,,,,,,,,,,,,,,:,,,,,,,,:,,,,,,::,,,) ,,,,,,,,,事 件 ,平 均 值 小 波 变 换偏 振 分 析 拾 取 手 动 拾 取 ,,,:,,,,,,,,:,,,) ,,,,,,,, 序 号 ,,,,,,,, ,, ，李 英 康 崔 作 舟 分离纵波和横波的偏振旋转法 地 球 物 理 学 ,,, ,,,,,,,,:,,,,:,,,,,,, ，，，,,,报 ,,,, ,, ,,,,,,,,, :,:,,:,,, ,,,,,,,:,,:,))),,

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，,,,结 果 与 讨 论 ,,,,,:,,:,,,,, ) ,

,, ，，，陈 飞 赵 永 刘 阳 周 云 好 等 多 尺度分解在地震信号处理中的 :,

，本 文 运 用 震 相 的 运 动 学 特 征 提 出 了 联 合 小 波 ，,,,应 用 中 国 地 震 ,,,::,,:,,:,,:,,)

，，，,,,: ,,,:,,: ,:,,,, ,,,:,:, ,,,,,:,,,) 变 换 和 偏 振 分 析 自 动 拾 取 微 地 震 波 到 时 的 方 ,

， 法 ，,,,,,,,:, :, ,,,,,,, :, ,,,,,,, ,,,,, ,,:,,,,,, ,,,, 解决了 以往 对低信噪比 的微地 震 信号不能或无法准 ，,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,::,,:,,:,,:,,) ,

， 确 自 动 拾 取 波 到 时 的 不 足 实 现 了 全 程 自 动 识 别, ,, ，，赵 鸿 儒 孙 进 忠 等 全 波 震 相 分 析 的 应 用 地 球 物 理 学 报 ,,,,，,,,，,,,:,,,,,,,, :,,: ,:,,,,,::,,,,:,,,,,,,,),)),,,，波 功 能 提 高 了 拾 取 精 度 通 过 数 据 处 , ,,,,,,, ,,,,:,:,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,::,,,,,:,,,:,,,,,，理 与 科 学 计 算 平 台 编 程 对 实 际 微 地 震 资 料 进 行 ，,,, ,,,,,,,:,,,,,,,,) , ,, ,,,,,,, ,,,,,:,,,,,,,,,,,,,,,,,:,,,,:,,,,,,,,,,,:, ,,,,， 波 拾 取 证 明 该 方 法 切 实 可 行 ,，,,,,,,,,) ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,:,,,,,,,,,:,,,,,,,,,， 根 据 适 当 尺 度 范 围 内 的 小 波 变 换 系 数 特 点 提,, ,:,:,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,:,,:,,:,:,,,,,,,,,,,:,,,,,,:,, ,:,,,,

出 了 提 取 首 波 初 至 的 小 波 定 位 函 数 方 法 通 过 对 , ,,,:,,,,, ,,,,,,,,:, :, ,,,,,, ,:,,,,,,:,,,,:,,, ,,,,,

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，,,,学 校 学 报 ,,,,,,,,,,,,,,， ) 本 算 法 的 缺 点 计 算 量 较 大 滑动时窗分别计算

,,, : ,, ,,,,,,, ,,,,,,:,, ,,,,:,, ,:, , ,,,,, 协方差 矩阵 及其最大特 征值和 次 大特征值的过程花 ,:,:,,,, ,,,,,:,,,,,::,,,,,:, ),,,,,,,,,,,,,,:,,, ,,,,,，费 时 间 较 长 对 于 序 列小波系数给定的时 间 窗长度 ，,,,,,,) ,,,,,,,,,,,,,:,,,,,,,,,,,,,,,， 的 选 取 有 人 为 介 入 进一步将考虑结合神 经 网络求 ,, ，，， 刘 代 志 王 仁 明 李 夕 海 刘 志 刚 基于小波包分解及 模 型,,,,,

，，的 单 通 道 地 震波信号初至点检测 地 球 物 理 学 报 , ,::,,,取 不 同 特 征 微 地 震 事 件 的 自 适 应 时 窗 长 度 经 多 ,,,,献 参 考 文 ,,,,,,,,,,,,,,,:,,,,:,,) 尺 度 小 波 变 换 后 重 构 信 号 的 信 噪 比 得 到 很 大 提 ，，，,,, ,,,:,,,,:, ,,,,,,,, ,,,,,,,, :,,,,,)))),,, ,,,，潘 一 山 矿震的发生和破裂规律研究 博士后出站报告 北 京 高 结 ,,,:,,,, :, ,,,,,,,,,,,, ,,,,,,, ,,,:,,,,,,,,,,,,,,,:, ,),,, ,中国地震局地质研究所 ,,::,, ,,,,, :, ,,,,,,, ,,,,, ,,, ,,, ,, ,:,,,,,,,,,,, ,,, , 合 经 典 的 以 提 高 拾 取 波 到 时 的 效 率 ,,,,,, , ,,,: ,,,,,,,,:,,,,,,, :,,,,,,,,,,,, ,,,,,, ,,,,,,,,)), ，，,,,:, ,,:,,,::,,,,,:,,,,:,,) ,,,,,:,,,:,,:,,,,,,,,,,:,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,:,,:,::, ,,,,,,,,,, ， 吴 招 才 刘 天 佑 地 震 数 据 去 噪中的小波方法 地 球 物 理 学 进,,,, ,,,,,,,,,,,,:,:,,,,,,,,,,,,::,,,，，,,,展 ,,,,,::,,,,,,,) ,, 赵 国 荣 震相分析地震科学的心脏 地 震 地 磁 观 测 与 研 究 ,,,,，,, :,,:,,,,,, ,,,,:,,,,,,,,,,,,,,,:,, ,,,,:,,,, ,)),，,,,:,,: ,,,,,:,,,,,,,, ,:,,:,,,,,,,,,,,,,,,,,,)),,,,,,,,,,,,,, ,:,,, ,,,,,,,,,:,,,,:,,,,,, ,,:,,,,,,, ,,,,,,,,,:,,,,,,:,:, ,,,,,:,:,,,,,,, ,,:,,,,,,, :,,,,,,,,,,,,，，,,,,,,,) ,,,,,,,::,,,,,,,,:, ,,, ,,,,,,,,, ,, ，，，金 解 放 赵 奎 王 晓 军 赵 康 岩石声发射信号处理小波基选择 ,,,,,, ,,,,,,:,,,,,,,,)，,,,，的 研 究 矿业研究与开发 ,,,:::,:,,,,,, :,: :,,,,,:)),,, ，，陈 赟 高 乐 赵 烽 帆 一种基于频率域偏振分析提高三分量地震 ,,，， ,,,,,:, ,,,:,,:,,: ,,,, ,,,,:,,,,,,,,),,,,,:，，，,,,,,资料信噪比的方法 地球物理学进展 ,,,, ,:::,,,,,,):,:, ,,,,,,,,,,,,,:,,,:,,,,,,:,,:,, ,,:,,,,,,,,,,,:,，，,: ,,,,,: ,,:,,: ,,,,,,,, ,,,,:,,:,,,,,,, ,,,), ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,:,,,,,,,,,,:,:,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,:, ,,, ),,,,,,,:,,,,,,,::,,,,,,,，,,, ,:::,:,,,,,,):,,,,,,,,:, ,,,,,,, ,, ,,,,,,,,:,,,,,,,:,,,, ,,,,,, ,

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范文四：联合剖面法探测地质体深度的试验研究

联合剖面法探测鲁东中生界地 层地下水

刘福臣 , 程兴奇 ,王启田

()山东水利职业学院 ,山东 日照 276826

摘 要 :鲁东地区中生界地层的地下水类型为砂岩 、砾岩等风化裂隙水和构造裂隙水 ,由于风化带厚度及裂隙发 育不均匀性 ,裂隙水连通性差 ,储水空间有限 ,造成地下水富水性严重不均 ,开发利用难度大 。利用联合剖面法再配合 电测深等其他物探方法 ,总结出低阻正交点 “、V”形低阻异常 “、麻花”低阻异常等 3 种富水构造 ,在鲁东中生界地层中

探测地下水 ,取得了成功的经验 。

关键词 :中生界地层 ;联合剖面法 ; 正交点 ; 地下水

中图分类号 : P641 文献标识码 : A

[ 1 ]前言0 1 鲁东中生界地层

鲁东地区的基岩主要为太古 - 元古界胶东群 、粉子山群和 山东省根据地貌类型及形态特征分为鲁东低山丘陵区 、鲁

蓬莱群变质岩类 ,古生界地层缺失 ,中生界侏罗系砂页岩和白 中南低山丘陵区和鲁西北平原区 。鲁东区位于昌邑 - 大店断 垩系碎屑岩分布较广 。鲁东中生界地层的分布明显受断裂构 裂以东的低山丘陵和胶莱河谷盆地 ,为山东半岛的主体部分 。 造控制 ,广泛出露于各断陷盆地内 ,为一套巨厚的陆相碎屑沉 该区北部地势较高 ,河流多由此发源 ,呈南北分流 。丘陵之间 积 ,间有强烈的陆相火山喷发 。出露地层有侏罗系 、白垩系 ,缺

为地堑断陷盆地 ,主要有胶莱盆地 、桃村盆地等 。丘陵外缘为 失三叠系 。

() () 1侏罗系 。鲁东侏罗系仅发育上统 ,称莱阳组 J 3l 。以 滨海平原 。胶莱平原界于鲁中南山地于鲁东丘陵区之间 ,包括

长石石英砂岩 、砂砾岩 、砾岩为主夹页岩 ,厚度 495,2 249 m , 潍坊市大部和青岛北部 , 由潍河 、大沽河 、胶莱河冲积而成 ,海 与石炭二迭系不整合接触 。主要分布于胶莱凹陷内 ,在莱阳山 拔在 50 m 左右 ,地势平坦 ,稍有起伏 。 鲁东地区中生界地层的

地下水类型为砂岩 、砾岩等风化裂

前店 、海阳东村 、高密柴沟 、胶州二十五里夼 、诸城皇华店一带 。 隙或构造裂隙含水 ,由于风化带厚度及裂隙发育不均匀性 ,裂

,该组也有零星分布 。此外在牟平 、日照 、胶南 隙水连通性差 ,无面状分布 。地下水运动规律总的是呈散流状

态 ,向低洼处和沟谷汇集 ,往往受沟谷切割形成裂隙下降泉排 () ( ) 2白垩系 。鲁东白垩系为下白垩统青山组 Kq、上白垩 1

泄 。由于岩石裂隙发育细小 ,储水空间有限 ,造成地下水富水 ( ) 统王氏组 Kw。下统青山组为一套火山岩系 。主要由安山1 性严重不均 ,开发利用难度大 , 是山东省比较严重的缺水区之 岩 、玄武岩 、粗面 岩 及 火 山 碎 屑 岩 等 组 成 , 厚 度 1 089 , 6 007一 。对于富水性较弱的中生界地层的裂隙水 ,所探测的地质体 m 。上统王氏组为页岩 、砂岩 、砂砾岩 、砾岩 ,厚度 1 196,6 681 与围岩的电性差异较小 , 致使常规的电测方法失效 , 对地质体 m 。主要分布于沂沐断裂带和莱阳盆地中的高密 - 海阳地区 , 的电性解释比较困难 ,常常造成定井失败 。结合近年来野外实 鲁中南地区的断陷盆地内也有分布 ,与下伏的上侏罗统地层及 践 ,以联合剖面法为主 ,配合电测深等其他物探方法 ,在中生界 上覆的第三系地层呈不整合接触 。 地层中定井 30 余眼 。经钻探验证 ,成井保持在 80 %以上 ,其中 3 [ 2 ] 有 10 多眼单井出水量大于 40 m/ h 。在鲁东中生界地层中探 2 联合剖面法基本原理 测地下水 ,取得了成功的经验 。

2 . 1 联合剖面法的装置

( 联 合 剖 面 法 是 由 2 个 对 称 的 三 极 装 臵 A 、M 、N 和B 、M 、

收稿日期 :2007207203

( ) 作者简介 :刘福臣 19632,男 ,教授 ,国家一级注册岩土工程师 ,工学硕士 ,主要从事于水文地质工程的教学 、科研 、生产 。

3 ) N联合而成 ,其公用供电电极 C 垂直于测线方向 ,通常称 C 极 深 78 m ,出水量为 34 m/ h 。

为无穷远极 。在每一测点分别用 A 、C 及 B 、C 轮流供电 ,分别 在中生界砂砾地层中 ,引起正交点的原因是多方面的 ,如

ΔΔ断裂构造 、低阻岩层 、地形变化 、覆盖层厚度不均匀等 ,都可能 测出 M 、N 电极之间的电位差值 U、U, 并计算出视电阻A C B C

A B A B ρ形成正交点 。在工作中只要排除低阻岩层 、地形和覆盖层所形 ρρρ率S、 , 根S 据、S两 曲S 线的特征 ,了解某一装臵沿测线一定

深度范围内水平方向上电阻率的变化特点 ,结合水文地质条件成的正交点 ,就能找出断裂构造所形成的正交点 。井的位臵应

选择在交点对应的部位 ,成井率一般较高 。 分析 ,以推断含水层或含水构造带的部位 。

3 . 2 “V”形低阻异常2 . 2 联合剖面法的极距选择

A B 联合剖面法是建立在一个点电源场的理论基础上的 ,即假 ρρ, 如果 S、 同步下S 降 , 到 达某一个极 在联合剖面曲线上 定 C 极对点电源场的电场分布特征无影响 。因此其极距大小 小值后 ,又同步上升 ,形成“V”字形曲线 ,这种也称为尖底低阻 选择的正确与否 ,将直接影响到测量结果的可靠程度 ,一般按 凹斗异常 。规模较窄的断层破碎带在联合剖面曲线上常表现 满足下列要求 : 为尖底的“V”形低阻异常 ,是含水地带的反映 ,井的位臵应选择 () 1测点距离 。根据被探测地质体 、破碎带的宽度而定 ,一 [ 3 ] 在凹斗的底部 。般要求异常带上有 3,5 个测点 。 如高密市方市乡前曹村 ,布臵一条东西向的联合剖面 ,点 () 2为克服覆盖层的影响 ,通常要使 A O ?3 H 。距 20 m , M N = 20 m , A O = 70 m ,其联合剖面曲线见图 2 。由 2 () 3为了避免无穷远极 C 极的影响 , C 极应尽量远离装臵 。 号 、3 号 、4 号 、5 号 、6 号 、7 号组成一个宽大的“V”字形 ,推测为 若无穷远极布臵在 AB 的中垂线上 ,一般则 CO ?5 A O ; 若无穷 ( ) 一条断裂破碎带 。在凹斗底部 4 号测点布臵一钻孔 ,地层为 远极布臵在测线的延长线上时 , 一般 CO ?10 A O 。由于 CO 导2 侏罗系上统莱阳组二段 J l,主要为褐紫色页状粉砂岩 、泥质粉 3 线很长 ,在测点沿测线方向移动时 ,C 极可以固定不动 。砂岩 、紫色砾岩 。土层厚 10 m , 11, 25 m ,岩芯破碎 , 在 18 m () ( ) 4测量极距 。满足 M N = 1/ 5 , 1/ 20A O , 一般取 测 点 左右夹 1 m 左右厚度断层 泥 , 推测为 断层破碎带 。终孔 深 63 距离 。 3 m ,出水量为 38 m/ h 。

3 联合剖面曲线解释确定富水构造

联合剖面曲线的形态多种多样 ,在实际工作实践中 ,根据

不同的地电条件 ,总结出低阻正交点 、“V ”形低阻异常 、“麻花”

低阻异常等 3 种富水构造 ,经钻孔施工验证 ,出水量一般为 10 3 ,40 m/ h 。在中生界地层贫水区寻找地下水 ,取得了一定成

功的经验 。

3 . 1 低阻正交点 Aρ在联合剖面曲线上 ,2 条曲线出现交点 。若在交点左侧 S 图 2 高密市方市乡前曹村联合剖面曲线的“V”形低阻异常 B A B ρρρS S S >, 在交点右侧<, 则此类交点称为正交点="" ;="" 若在交点左="" 3="" .="" 3="" “麻花”低阻异常="" a="" b="" b="" a="">< ,="" 在s="" 交点右侧="">S , 则此类S 交点称为反交点 。若联 B Aρρ、同步平行距离较大 ,而在 2在联合剖面曲线上 ,如果 S S 剖曲线的正交点 2 支分离不大 ,在低阻交点处一般为断裂带富

,3 个测点上 ,双支产生正反相交时 ,称为“麻花”低阻异常 。由 水构造 ,井的位臵选择交点处 。

于地质体的规模较小或埋藏较深时 ,故地电反映不甚明显 ,只 如高密 市 方 市 乡 白 家 庄 村 的 2 号 联 剖 曲 线 , 点 距 20 m ,

能使 2 支略有接近形成“麻花”状 。“麻花”低阻异常一般是含 M N = 20 m , A O = 70 m ,其联合剖面曲线见图 1 。

水地带的反映 ,井的位臵应选择在“麻花”中间部位 。

如高密市方市乡东屯村的联剖曲线 ,在 1 号和 2 号测点出

现一个正交点 ;在 3 号 、4 号 、5 号 3 个测点出现正反 2 个交点 ,

形成“麻花”低阻异常 ,见图 3 。在“麻花”低阻异常的中间 4 号

3 测点打井 1 眼 ,井深 52 m ,出水量 32 m/ h 。

图 1 高密市白家庄村 2 号联剖曲线的低阻正交点

从图 1 中可以看出 ,联剖曲线的 2 支分离不大 , 9 号和 10

号测点之间出现一低阻正交点 ,推测为小型断层富水构造 。在 3 交点处定一钻孔 ,地层为侏罗系上统莱阳组三段 J l,主要为灰3

图 3 高密市方市乡东屯村联合剖面曲线的“麻花”低阻异常 绿色页岩和黄色粉砂岩 ,在 25,46 m ,岩芯取芯率低 ,岩芯呈短

()柱状 ,岩芯破碎 ,推测为断层破碎带 。以下岩芯逐渐完整 ,终孔下转第 61 页

放水 。P E 管具有一定的柔韧性 ,可在涵管外焊接后 ,人工推送 3 . 5 管道安装高程真空度复核

进洞 。P E 管与原涵管之间用 C20 混凝土回填或用水泥砂浆回 取下游面为基准面 ,忽略行近流速 ,对水源断面 0 - 0 和虹 填灌浆 ,并设臵截水环 。 () 吸管顶部断面 C - C 列能量方程 图 1:

2 PαPa c v经验与教训5 )( + hz + + 0 = z + h+ + w s 0 - C γ γ 2 g () 1进水口管口底阀安装最好垂直或大于 45?安装 。灰石 2 P- Plv a c 江水库虹吸管在初始试水时 ,抽了几个小时都无法向虹吸管充 λ ζ( )+ 1 ++ h= 7 . 63 m = s ? d γ 2 g 满水 ,经检查发现底阀水平安装 ,通过注水管向虹吸管充水时 ,

水的压力无法将阀门关闭 ,水从管口流出 ,需潜水员下水封堵 式中 : h为虹吸管顶部超出水源水面的高度 , 即虹吸管顶部安s 管口 。 ( ) γ 装高程 ; l 为虹吸管进口至顶部 CΟC 断面间管长 ; P- P/a c () 2虹吸管安装完毕 ,应经充水试验合格后才能进行管槽 为虹吸管顶部 CΟC 断面真空值 。回填 ,以检查接头处是否漏水 ,注水管安装是否合适 。灰石江 从允许真空值约为 7,8 m 水柱 ,真空值在允许范围内 。 水库在没有进行充水试验的情况下就进行管槽回填 ,水库下游

以上计算可知 ,顶部真空值的大小 ,与顶部安装高度 hs 需用水时 ,在封堵管口后 ,充水还是不成功 。经开挖检查 ,发现

注水管没有安装在最高点处 ,管的高度也不够 ,所以管内空气 有关 ,又与从进口到顶部的水头损失有关 。顶部装得越高 ,该

无法排出 ,后在最高点处安装了排气管 ,充水才成功 ,但返工重 处的真空值越大 ;从进口到顶部的水头损失越大 , 顶部的真空 新开挖检查 ,花费了大量的人力物力 ,造成了不必要的浪费 。 值也越大 。要降低顶部的真空值可从 2 方面着手 : 降低顶部安

() 3出水口闸阀质量一定要好 ,关闭闸阀时稍为有一点缝 装高度和减小从进口到顶部的管长 。

隙都会导致充水不成功 。

4 虹吸管施工与操作

() 1施工安装 。P E 管采用热熔对接焊接 ,管沿坝坡开挖好

6 结语 的沟槽铺设 ,坝坡沟槽深 1 . 25 m ,坝顶按设计高程开挖 ,进出口

( ) 横管段设臵镇墩 。进水口管口设臵逆止阀 有滤网,出水口设 灰石江水库是贺州市八步区水库涵管更新改造中第一个 臵闸阀和闸阀井 ,以调节控制流量和方便管理 。坝顶横管段最 P E 式虹吸放水管更替原坝内涵管的水库 ,通过灰石江水 采用 高点安装 <250 ×75="" 的异径三通="" ,以便安装注水管="" ,注水管内径库的成功应用="" ,目前已有="" 5="" 个小型水库的坝内涵管更新改造为="" 为="" 65="" mm="" ,="" 材="" 料="" 为="" 热="" 镀="" 锌="" 钢="" 管="" ,="" 钢="" 管="" 和="" p="" e="" 管="" 连="" 接="" 采="" 用="" 法="" 兰="" p="" e="" 式虹吸放水管="" ,经过几个月的观察="" ,运行良好="" ,且投资不大="" ,连接="" 。="" 对于急需进行除险处理的小型水库="" ,用虹吸放水管更替原坝内="" ()="" 2放水操作步骤="" 。当水库下游需用水时="" ,可按下列操作涵管不失为一种投资省="" 、施工期短="" 、操作简便的有效方法="" 。="" 步骤放水="" :="" 闭出水口闸阀="" ;="" 离心泵抽取水库水="" ,通过管="">

参考文献 : 顶注水管向虹吸管充水或人工充水 ; ?虹吸管充满水后即可开

启出水口闸阀 ,进行放水 。[ 1 ] 徐正凡. 水力学[ M ] . 北京 :高等教育出版社 ,1986 . () 3原涵管封堵 。为彻底解除原坝下涵管给水库安全运行 [ 2 ] 牛运 光. 土 坝 安 全 与 加 固 [ M ] . 北 京 : 中 国 水 利 水 电 出 版 社 ,带来的隐患 ,须将原坝下涵管作封堵处理 。由于虹吸管的进口 1998 .

设计水位为 94 . 09 m ,而水库死水位为 91 . 00 m ,也就是说还有 [ 3 ] 潘一婷. 虹吸放水管在病险水库除险加固中的应用 [ J ] . 水利水

( ) 电科技进展 ,2005 ,25 S1:90 - 92 . 约 3 m 的库容无法利用 。为充分利用该部分库容 ,设计在原涵

[ 4 ] 毛国新 ,普继忠. 大口径玻璃钢管倒虹吸设计与施工 [ J ] . 中国农 管内加套一条 <150 mm="" 的="" p="" e="" 管="" ,新建="" 3="" m="">

( ) 村水利水电 ,2007 , 10:80 - 81 . 力池 ,当库水位低至虹吸管的设计水位时 ,利用新的放水步级

()上接第 58 页 性的分析方法 ,既无法确定含水层的部位 、厚度 ,更无法评价含

水层的富水程度 ,在野外工作实践中 ,应通过联合剖面法寻找 结语4 相对富水的异常点 ,然后再辅以电测深等其他物探工作 ,综合

鲁东地区中生界地层的地下水类型为砂岩 、砾岩等风化裂确定井位 ,并指导钻孔施工 。

隙或构造裂隙含水 ,由于风化带厚度及裂隙发育不均匀性 ,裂 : 参考文献 隙水连通性差 ,储水空间有限 ,造成地下水富水性严重不均 ,开

[ 1 ] 山东省地质矿产局. 山东省区域地质志 [ M ] . 北京 : 地质出版社 , 发利用难度大 。联合剖面法具有灵敏度高 ,异常反应明显的特

1991 . 点 。根据联合剖面法曲线的特征 ,总结出低阻正交点 “、V”形低

陈仲候. 工程与环境物探教程[ M ] . 北京 :地质出版社 ,1993 . 山东[ 2 ] 阻异常 “、麻花”低阻异常等 3 种富水构造 ,再配合电测深等其水利科学研究所. 电测找水 [ M ] . 济南 : 山东科学技术出版 [ 3 ] 他物探方法 ,在 中 生 界 砂 岩 、砾 岩 地 区 找 水 , 取 得 了 成 功 的 经 社 ,2005 . 验 。同时必须注意地下水探测过程中 ,联合剖面法只是一种定

范文五：联合剖面法探测地质体深度的试验研究

联合剖面法探测地质体深度的试验研究

2007年第3期河北煤炭17

联合剖面法探测地质体深度的试验研究

任杰

(湖南有色27队,湖南长沙410129)

摘要:模拟实验结果证实,一定规模地质体的深度-9AO(OB)距离相等时,联合剖面

法是可

以探测到的,突破了传统观念中的三分之一AO(?)深度的界限. 关键词:联合剖面法;模拟实验;地质体;深度

中图分类号:P62文献标识码:B文章编号:1007—1083(2007)03—0017—02 Studyonthejointsectionmethodindetectingthedepthof'thegeologicbody

RENJie

1引言3?1

传统观念认为,联合剖面法只能探测最大深度

为AO(0)距离的三分之一,有一定规模的地质

体.但实际工作中发现,地质体深度与AO(OB)

距离相等时,联合剖面法亦能探测到,并运用模拟

试验进行了初步研究.

2联合剖面法的基本原理

联合剖面法是将两组三极装置联合在一起观测

的电阻率(极化率)剖面法.观测时布置5组电极,

l组无穷远电极c,1组供电电极A,1组供电电极

,以及观测电极和N.AO(?)距离就是观

测电极,?中心点D至供电电极A或的距离,

在整条剖面观测过程中,AO(})距离是不变的.

同一观测点,先后进行A极供电和极供电,无穷

远极c始终是负极,和?与A极或极组合观

测记录参数.依据剖面上各观测点的参数进行数据 处理,得出A极和极供电时的视电阻率, 或极化率,rib,绘出视电阻率或极化率曲线,根 据曲线交点情况,推测观测剖面上是否有断层,裂 隙,洞穴,矿体等地质体存在及其位置. 视电阻率是以岩土的电性差异为基础,极化率 是以岩土的电化差异为基础,在外加电场的作用下, 研究分析电场在地下传导的分布规律(视电阻率或 极化率),达到了解地下地质情况的目的. 3模拟试验

前,

试验方案

试验是在4m×2m×lm的水槽中进行的.试验 根据水槽和模拟地质体的大小拟定试验方案. (1)AO(OB)距离40cm,MN极距10cm,C 极布设在垂直剖面的260cm处.

(2)剖面横穿地质体,观测点距10cm. (3)模拟地质体采用电性电化有代表性的黄铁 矿不规则模块.

(4)地质体深度设置40em,是地质体顶部到地 面(水面)距离.

(5)电源采用乙种干电池.

(6)接收系统采用重庆奔腾数控技术研究所研 制生产的叩)__-2多功能直流激电仪. 3.2试验数据采集和结果

数据采集,供电电位不变,来回观测3次,地 质体深度40cm观测数据见表1,视电阻率及极化 率曲线如图1所示.

40o

基

.

30o

C:

言200

l0o

图1视电阻率及极化率曲线

\

,

一

,

一

,

18河北煤炭20O7年第3期

浅谈矿用电子料斗秤的

李东,王健

(天地科技股份有限公司.北京100013) 校准方法

摘要:随着矿用电子料斗秤的不断增多,不少行之有效的大型衡器的校准方法也随

之出现,文

章就几种矿用电子料斗秤校准方法进行了分析,比较和探讨.

关键词:矿用电子料斗秤;校准方法;叠加对比法 中图分类号:TD562.2文献标识码:B文章编号:1007—1083(2007)03—0018—03

Discussiononthecalibrationmeth0dofthemineelectronicmaterialbucketscale

LIDong.WANGJian

1问题的提出

1.1电子料斗秤的概念

近年来,随着工业自动化程度的不断提升,也

伴随着工业经济在生产工艺过程中对产品质量要求 的不断提高,在一些重点工序中要求一些专用且精 准的计量衡器,特别是在煤炭行业,大型的计量衡 器已由称量几十吨发展至上百吨,个别地方还有几 百吨的载荷量.同时,铁路运输的迅速发展,6o, 8O皮的货运火车的最大运输量已达到3OOO, 00写

表1地质体深度40cm观测结果

4结论与建议

(1)试验结果表明,地质体的深度与AD

(D)距离相等时,联合剖面法是能探测到该地质 体的.

4000t.这样几十吨,上百吨,甚至几百吨的自动, 快速,计量的大型矿用电子料斗秤也应运而生. 1.2目前的校准方法及存在的问题

目前,煤炭行业相关料斗秤的主要校准方法是 将标准重量通过料斗秤秤体加载到料斗秤传感器 上,使料斗秤的传感器的输出信号在称重显示仪表 上的显示重量与所加载煤炭的标准重量相同. 矿用电子料斗秤的校准存在着诸多问题亟待解 决.

(1)一些煤矿所在的县级计量检定单位的标准 (2)联合剖面法探测的深度与地质体的规模, 电性电化差异,供电电场大小及传导范围有关. (3)试验是在电性电化单一的情况下进行的, 而实际勘测环境复杂得多,各种干扰因素影响着接 收系统的参数记录,因此,影响着技术人员对结果 的推理判断.

(4)建议通过模拟试验的深入研究,形成一套

数学模式和微机模拟程序,探寻电性电化差异,供 电电场大小及传导范围,Pa,P6或%,珊曲线包 裹的面积与地质体的规模,深度关系的规律性,从 而提高联合剖面法对地质体的规模,性质,深度推 断的准确率.

作者简介:任杰(1965.),男,四川南充人,工程师, 湖南有色27队从事技术工作.

(收稿日期:2007—04—26;编辑:毛志国)

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