本發(fā)明涉及地質(zhì)勘探技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高密度激發(fā)極化溶洞探測方法及高強度銅陶鑲嵌不極化電極。

背景技術(shù)：

巖溶地層在我國分布較為廣泛，尤其是在我國西南地區(qū)，在巖溶地區(qū)，巖溶探測是工程勘察的重要內(nèi)容，巖溶探測是工程勘察一般采用鉆探法和物探法。探測覆蓋層下隱藏巖溶的常用物探方法主要是采用高密度電阻率法，但由于巖溶的發(fā)育均與水相關(guān)，極化率是對水反應(yīng)最敏感的物理參數(shù)，在巖溶地段用極化率來分辨巖溶比用電阻率要容易得多?，F(xiàn)有高密度電阻率法采用測量電阻率來進(jìn)行勘探，巖溶的電阻率異常較弱，很難達(dá)到有效探測巖溶的目的，易造成巖溶漏探，導(dǎo)致探測精度降低，影響工程進(jìn)展。

此外，激發(fā)極化法、電磁法等使用的電極都需要不極化電極，當(dāng)前市場上使用的不極化電極主要是硫酸銅陶瓷缸和使用硫酸銅溶液浸泡的吸附體，這種不極化電極都存在這些缺點：要人工挖坑埋入土中，費力、費時，體積大，易損壞，不適用于高密度陣列勘探。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種高密度激發(fā)極化溶洞探測方法及高強度銅陶鑲嵌不極化電極以解決現(xiàn)有高密度電阻率法采用測量電阻率來進(jìn)行勘探易造成巖溶漏探，探測精度低，影響工程進(jìn)展等問題，以及傳統(tǒng)不極化電極要人工挖坑埋入土中，費力、費時，體積大，易損壞，不適用于高密度陣列勘探的問題。

本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的：

一種高密度激發(fā)極化溶洞探測方法，該方法采用若干等距間隔布置的不極化電極組成的測量系統(tǒng)對待測地段進(jìn)行密集探測，通過探測獲得的數(shù)據(jù)繪制極化率斷面圖，根據(jù)極化率斷面圖確定溶洞位置及尺寸。

該方法具體包括以下步驟：

(1)電極點設(shè)置：在已確定的勘探線上布置n個等距間隔布置的測量電極點；

(2)布置排列：在每個電極點位置插裝一個不極化電極，不極化電極插入地面并澆水，在勘探線上設(shè)置與每一個不極化電極均相連的高密度電纜；

(3)主機(jī)連接與檢查：將高密度電法儀與高密度電纜相連，然后將高密度電法儀接通電源，再在電源與高密度電法儀之間并聯(lián)一個電法控制機(jī)，打開電源進(jìn)入系統(tǒng)檢查，選擇激發(fā)極化測量方式，檢查所有各個不極化電極的接地電阻；

(4)高密度測量：從測量系統(tǒng)程序中選擇一種裝置方式，選取激發(fā)極化測量模式并輸入相應(yīng)參數(shù)，供電時間設(shè)置≥30s，測量選用一個半周期后開始測量，直到完成整個排列的所有層的測量工作；

(5)下一排列測量：重復(fù)步驟(1)-(4)，進(jìn)行余下所有排列的測量，直到完成整個測線的探測工作；

(6)探測分析：將整個測線的數(shù)據(jù)輸入計算機(jī)，繪制測線的極化率斷面圖，極化率明顯高的局部異常為充填水或粘土的溶洞，極化率明顯低的局部異常為空溶洞。

所述步驟(1)中電極點之間的間距x根據(jù)最大勘探深度h_max而定，h_max＝nx/3，電極數(shù)n為60～120個。

所述步驟(3)中接地電阻的最大值≤50Ω。

所述步驟(5)中在兩排列間重復(fù)設(shè)置總排列1/3的不極化電極。

本發(fā)明還提供了一種實現(xiàn)上述高密度激發(fā)極化溶洞探測方法的高強度銅陶鑲嵌不極化電極，該高強度銅陶鑲嵌不極化電極包括高強度陶瓷缸，該高強度陶瓷缸上下兩端分別安裝有銅質(zhì)錘擊頭總成和插地銅釬。

所述高強度陶瓷缸包括圓柱形的缸體，缸體內(nèi)不開有空腔，缸體外壁設(shè)置有與空腔相連通的溶液注入口，溶液注入口上設(shè)有壓緊蓋，缸體上下兩端分別開有上連接端和下連接端，上連接端和下連接端內(nèi)壁均設(shè)有內(nèi)螺紋。

所述銅質(zhì)錘擊頭總成包括與缸體相匹配的基座，基座頂端固接有錘擊帽，基座側(cè)壁設(shè)有接線柱，基座底端中部固接有銅芯，基座底部外壁開有螺紋A，螺紋A與缸體頂部的上連接端內(nèi)壁的內(nèi)螺紋相匹配。

所述插地銅釬頂端外壁開有螺紋B，螺紋B與缸體底部的下連接端內(nèi)壁的內(nèi)螺紋相匹配。

所述插地銅釬為圓頭錐形。

本發(fā)明的有益效果是：

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的高密度激發(fā)極化溶洞探測采用對水非常敏感的極化率方法進(jìn)行高密度探測，該方法采用直流高密度電法的測量儀器和控制主機(jī)、高密度電纜，并采用高強度銅陶鑲嵌不極化電極組成電極陣列，使用特殊的激發(fā)極化測量程序進(jìn)行測量，得到測量斷面內(nèi)地層極化率的分布，根據(jù)極化率的異常分布有效識別出地下巖溶的位置和規(guī)模，溶洞的極化率異常明顯優(yōu)于電阻率異常，為巖溶探測提供了一種效果明顯、方便快速的方法，可有效探測充水、充泥和填土溶洞，對較大的空溶洞也有明顯反應(yīng)，探測工作效率高、無遺漏，可廣泛應(yīng)用于中淺層巖溶勘探工作。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的布置結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2-圖5是本發(fā)明中高強度銅陶鑲嵌不極化電極的結(jié)構(gòu)圖；

圖6是采用本發(fā)明進(jìn)行探測得到的極化率成果圖。

圖中：1-高強度陶瓷缸，2-銅質(zhì)錘擊頭總成，3-插地銅釬，11-缸體，12-溶液注入口，13-上連接端，14-下連接端，15-壓緊蓋，16-空腔，21-基座，22-錘擊帽，23-接線柱，24-銅芯，25-螺紋A，31-螺紋B。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明，但所要求的保護(hù)范圍并不局限于所述；

本發(fā)明提供的高密度激發(fā)極化溶洞探測方法，該方法采用若干等距間隔布置的不極化電極組成的測量系統(tǒng)對待測地段進(jìn)行密集探測，通過探測獲得的數(shù)據(jù)繪制極化率斷面圖，根據(jù)極化率斷面圖確定溶洞位置及尺寸。

該方法具體包括以下步驟：

(1)電極點設(shè)置：在已確定的勘探線上布置n個等距間隔布置的測量電極點；

(2)布置排列：在每個電極點位置插裝一個不極化電極，不極化電極插入地面并澆水，在勘探線上設(shè)置與每一個不極化電極均相連的高密度電纜；

(3)主機(jī)連接與檢查：將高密度電法儀與高密度電纜相連，然后將高密度電法儀接通電源，再在電源與高密度電法儀之間并聯(lián)一個電法控制機(jī)，打開電源進(jìn)入系統(tǒng)檢查，選擇激發(fā)極化測量方式，檢查所有各個不極化電極的接地電阻，如圖1所示；

(4)高密度測量：從測量系統(tǒng)程序中選擇一種裝置方式，選取激發(fā)極化測量模式并輸入相應(yīng)參數(shù)，供電時間設(shè)置≥30s，測量選用一個半周期后開始測量，直到完成整個排列的所有層的測量工作；

(5)下一排列測量：重復(fù)步驟(1)-(4)，進(jìn)行余下所有排列的測量，直到完成整個測線的探測工作；

(6)探測分析：將整個測線的數(shù)據(jù)輸入計算機(jī)，繪制測線的極化率斷面圖，如圖6所示，極化率明顯高的局部異常為充填水或粘土的溶洞，極化率明顯低的局部異常為空溶洞。

所述步驟(1)中電極點之間的間距x根據(jù)最大勘探深度h_max而定，h_max＝nx/3，電極數(shù)n為60～120個。

所述步驟(3)中接地電阻的最大值≤50Ω。

所述步驟(5)中在兩排列間重復(fù)設(shè)置總排列1/3的不極化電極。

本發(fā)明還提供了一種實現(xiàn)上述高密度激發(fā)極化溶洞探測方法的高強度銅陶鑲嵌不極化電極，如圖2-5所示，該高強度銅陶鑲嵌不極化電極包括高強度陶瓷缸1，該高強度陶瓷缸1上下兩端分別安裝有銅質(zhì)錘擊頭總成2和插地銅釬3。

所述高強度陶瓷缸1包括圓柱形的缸體11，缸體11內(nèi)不開有空腔16，缸體11外壁設(shè)置有與空腔16相連通的溶液注入口12，溶液注入口12上設(shè)有壓緊蓋15，缸體11上下兩端分別開有上連接端13和下連接端14，上連接端13和下連接端14內(nèi)壁均設(shè)有內(nèi)螺紋。

所述銅質(zhì)錘擊頭總成2包括與缸體11相匹配的基座21，基座21頂端固接有錘擊帽22，基座21側(cè)壁設(shè)有接線柱23，基座21底端中部固接有銅芯24，基座21底部外壁開有螺紋A25，螺紋A25與缸體11頂部的上連接端13內(nèi)壁的內(nèi)螺紋相匹配。

所述插地銅釬3頂端外壁開有螺紋B31，螺紋B31與缸體11底部的下連接端14內(nèi)壁的內(nèi)螺紋相匹配。

為了方便插入地面，所述插地銅釬3為圓頭錐形。

本方法發(fā)明了采用高密度激發(fā)極化方法探測覆蓋層下巖溶的方法，該方法在巖溶地層上探測溶洞異常明顯，可有效探測充水、充泥和填土溶洞，對較大的空溶洞也有明顯反應(yīng)，探測工作效率高、無遺漏，可廣泛用于工程勘察的巖溶探測工作。