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一定要攻克有冻土不能打井找水的难题

时间 : 2022-04-27 点击量 : 125

    有文献介绍:“多年冻土的电阻率ρ极高,可达没有冻土时的几十倍。在我国东北地区,冬季冻土的厚度可达1.6m”(大多为1~3米)。东北等地区一年中有冻土的时间达半年以上,如果表层冻结了不能测,表层解冻了但深层没有解冻还是不能测,就会严重影响测水和打井,在一定程度上制约国民经济发展。

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  在高阻屏蔽层严重阻碍电流向下穿透的情况下,用常规的人工电场法测水十分困难。幸好,天然电场打井找水仪已经日臻成熟。电磁波是不怕高阻层的,高阻层不易吸收电磁波,因而它更容易穿透冻土层向下传播,这就为我们攻克常规电法的这一难题提供了条件。本文的目的就是抛砖引玉,呼吁大家敢想敢试,共同探讨。

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  一,从一个实测的天电图受到的启示。本文附图是辽宁的朋友在植树节的一个蔬菜大棚区用普奇多通道天然电场打井找水仪的图。当时浅层已经解冻,深部尚未化透。上图为处理图,下图为原始图。前18个测点是测的第一遍,后18个测点是第二遍(原位复测)。


  图中每一遍都有4个红柱子和5个蓝柱子,两遍完全一致,红蓝柱子都完全对应,说明它不是干扰,是真实存在的,为探讨其成因,请看下面的论文摘要。

  二冻土电阻率与其温度的关系研究

  摘要:为研究冻土电阻率与温度的关系,采用自制电阻测量装置,对不同温度的砂士和黏土试样进行了电阻测试。结果表明,当温度大于0℃时,土的电阻率变化不大;当温度小于0℃时,土的电阻率随温度的下降而明显上升。出现这种现象的原因在于,当温度降低至0℃以下时,土中水分随温度的降低将逐渐部分或全部冻结为冰,而冰的电阻率大于液态水的电阻率。此外,冻士的电阻率还与土的类型有关,在干密度、含水量、温度均相同的条件下,砂土的电阻率大于黏土的电阻率。

  三,从上述论文可以看出冻土电阻率大小有以下若干影响因素。

  1,若其他条件相同,含水量越大,冻结后的ρ值越大。

  2,若其他条件相同,土的干密度越大,冻结后的ρ值越大。若都是饱水的则反之。

  3,若其他条件相同,砂土的ρ值大于粘土。

  4,若其他条件相同,气温越低,被冻结的水分越多,ρ值越大。

  上述因素同样会影响天电数值的大小。

  四,几点初步认识:

  根据上述规律,结合本篇及有关的实测图件,可以总结出以下初步认识。

  1,在全冻结期测出的天电图,在浅表层往往有一层高值层,在这层高值层的压制下它的下面原始图会呈现一片蓝色。显然这个高值层是冻土的反映,在分析有无异常时可以把这个高值层看做是一层电阻率很高的岩层,只利用处理图就可以了,不影响对冻土层以下的分析。

  在全冻结期野外测量时,电极可以穿透冻土层。如果冻土很厚也可用钢电极打入一定深度,不打透冻土,再浇上一点热水,尽量降低电极与冻土的接触电阻。

  2,本篇附图中的红柱子在浅表层颜色更红,我们认为是这是冻土层的反映,说明这些测点解冻慢,电阻率更大,红柱子是它高值下传造成的。那些蓝柱子在浅表层数值也较大,说明冻土还没有完全化透,但融化的比红柱子测点快很多,电阻率减小了很多。在处理图中如果只观察一种颜色的柱子,另一种颜色的柱子作为参照,就可发现90~180米又出现了高值,我们认为这是冻层高值下传与深部高值层数值叠加的结果,有水的可能性大。至于各测点冻土融化为啥有快有慢,根据上述论文的研究有若干影响因素,作为找水人员可以不去深究。

  3,在初春的解冻期测量图中出现的垂直分带现象有轻有重都是正常的。可以排除红蓝柱子的假象分析岩层在垂向上的变化。一般不要视为深层岩性在横向上的变化。如果一定要利用横向的变化定井必须做错位复测验证。为尽量避免因冻土融化速度不同,出现的高低值下传而造成的垂直分带现象,给分析造成困难,在选择测线时,应尽量选择无遮挡物,岩性变化小,土壤干湿变化小,没有回填土且扰动小的地方测量。

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