高密度电阻率法QC小组提高高密度电阻率法的推断解释精度QC

提高高密度电阻率法的推断解释精度提高高密度电阻率法的推断解释精度目 录一、小组简介二、选题理由三、选定目标值及可行性分析四、分析原因五、确定要因六、制定对策和措施七、对策实施八、效果检查九、巩固措施十、今后打算、小组简介、小组简介表表1 QC小组概况表小组概况表小组名称山东省深基础勘察院高密度电阻率法QC小组成立日期2008年2月4日 小组人数6 人活动课题提高高密度电阻率法的推断解释精度小组活动时间2009年2月-2009年3月活动次数9 次小组类型攻关型小 组 成 员姓 名性 别文化程度小组内职务职 务技术职称丁荣胜男大 专组 长总工程师高级工程师郑强男本 科组 员高密度电法组组长工程师窦炳臣男本 科组 员高密度电法组组长工程师王鹏男本 科组 员高密度电法组组员助工孙炳海男高 中组 员高密度电法组组员高级工张殿成 男 大 专 顾 问 深基础勘察院院长 高级工程师 二、选题理由二、选题理由 高密度电阻率法是一种精密物探工作方法，其实质是结合电阻率剖面法与电阻率测深法的优点进行二维地电断面测量的一种电阻率勘查技术。它提供的数据量大，信息多，并有观测精度高、速度快等特点，不仅能有效提高工作效率，减轻劳动强度，而且通过反演得出的地电断面图示结果形象、简单明了。可以解决地质灾害和岩土工程中急于解决而又棘手的问题，如岩溶、土洞、地下暗河、滑坡体的滑移界面以及断层的探查等，在工程地质和水文地质勘查中有着广阔的应用前景。本小组承担过多个高密度电阻率法测量项目，去年我们围绕大山坡B地块地质情况调查项目进行方法试验，通过小组活动选定了合理的观测装置和有关参数，保证了该项目工作的顺利完成。时间跨入2008年，面对日趋激烈的市场竞争，面对甲方对成果精度的高要求，小组成员一致认为，如果我们能把高密度电阻率法推断解释的精度提高一个台阶，对我们增强市场竞争力具有重要意义，所以选题“提高高密度电阻率法的推断解释精度”开展活动。三、可行性分析及选定目标值（一）选定目标值 在“山西中南部大能力铁路太岳山、安泰山隧道高密度电阻率探测项 目”中，公司要求，高密度电阻率法推断解释精度误差率要小于10%（二）可行性分析 1、通过对以往若干项目的施工和经验积累，对仪器的性能有了更进一 步的了解，方法技术更加成熟，已使解释精度提高到15%。2、小组技术力量雄厚，多人有物探专业中、高级职称，质量意识重，进取心强，有较强的钻研敬业精神。3、为适应山区和特殊地形的需要，2007年新购置了RTK，使装备进一 步得到了更新。4、院总工程师担任小组顾问，技术上严格把关。小组成员坚信通过开 展QC活动共同努力，完全有能力把高密度电阻率法异常的推断解释精度提高到一个新台阶。四、分析原因四、分析原因高密度电阻率法解释精度高密度电阻率法解释精度低低人人 员员新同志较多数据处理不当边 界 效 应对 典 型 异 常认识不够认识缺乏激励机制方方 法法环环 境境工作布置受限制设设 备备供电设备电压低电缆线接头多仪器设备操作不熟练数据信号不清晰电 极 间 距 选 择 不 当目标体的形态和特征判别有误野外作业环境条件差新 仪 器 设 备图图1 影响解释推断成果诸因素图影响解释推断成果诸因素图序号因素名称确定方法确认情况是否要因负责人1缺乏激励机制调查分析缺乏激励机制与推断解释精度没有根本关系否窦炳臣2新同志较多调查分析通过询问主要技术员，大部分条款能够掌握否郑强3对典型异常认识不够调查分析通过现场作业，只按常规理论判读引起的电阻率异常，导致结果产生误差是丁荣胜4数据处理现场验证对操作员进行现场问答，操作员对操作规程熟练。操作到位，说明操作员能达到熟练操作的要求否丁荣胜5边界效应现场验证一般操作员对于边界效应都能及时发现。否丁荣胜6电极间距的选择不当现场测量电极间距的选择直接影响到解释精度是丁荣胜7数据信号不清晰现场测量数据信号不清晰通过调试可以解决否窦炳臣8野外作业环境条件差调查分析技术人员对环境适应能力较强，对工作认真负责否郑强9工作布置受限制现场验证地形复杂不足以影响解释精度否丁荣胜10目标体的形态和特征判别有误现场验证电性差异、空间分布、规模对解释精度影响较大是窦炳臣11供电设备电压低现场验证供电设备虽然存在一些小问题，通过加强维护可以解决否窦炳臣12电缆线接头多现场验证接点虚焊通过注意也可以完全解决否郑强13仪器设备操作不熟练现场验证透过现场验证，技术人员对仪器操作比较熟练否窦炳臣14新仪器设备调查分析技术人员对新仪器设备操作使用已经达到熟练程度否郑强五、确定主要因素五、确定主要因素 由上述表格可以看出，通过现场验证和调查分析，影响高密度电阻率法的推断解释精度的三个要因是1、对典型异常认识不够2、电极间距的选择不当3、对目标体的形态和特征判断有误。六、制定对策和措施六、制定对策和措施 表表3 对策措施表对策措施表 序号主因对 策目标措 施负责人地点完成期限1对典型异常的认识不全面学习讨论，全面认识通过讲课和辅导使技术人员较全面地认识项目工作中的典型异常，结合广西贺州电厂-灰场工程电阻率曲线断面图，分析讲解，最后通过考试，检查学习情况，考试采取百分制，90分为合格。组织学习，阅读有关的科技资料和相关的教学材料，并进行讨论，对异常进行重新认识，认清异常的本质。丁荣胜张殿成会议室1月15日至2月15日-2目标体的形态和特征掌握不够收集资料野外踏勘实际工作试验掌握目标体的电性差异、空间分布形态等，通过分析，野外踏勘，在具体实践中采取边做边讲的方法，使技术人员充分认识目标体的形态和特征全面收集相关资料进行综合分析；进行野外实地踏勘，全面了解目标体的产状、规模以及与围岩的电性差异；必要时作一些试验，实施由已知到未知，再由未知到已知的工作原则。郑强窦炳臣王鹏孙炳海工程现场工程项目的野外工作阶段（2月20日-3月10日）3电极距的选择不够合理分析研究合理选择根据具体情况确定合理的电极间距，使高密度电阻率法定推断解释精度小于2m对所了解的资料或成果进行研究。总结电极距大小与目标体空间形态的关系，进行选择。通过对已知的物理模型的方法实验，选择出合理的电极间距。七、对策实施七、对策实施 小组成员按照各自的职责，既有分工又有合作，集中集体智慧，调动全员积极性，着重解决主要原因，同时对其它的一些次要因素和一般问题也落实到人，层层把关。针对主因主要做了以下工作：对典型异常的重新认识对典型异常的重新认识：由丁荣胜总工负责进行辅导，组织讨论，结合以往工作中典型断面加深对异常的重新认识。高密度电阻率法的实质就是电阻率剖面法和电阻率测深法的结合，反应了断面的电阻率分布特征。典型的地质体具有典型的地电断面。图图3-13-1广西贺州电厂广西贺州电厂-灰场工程灰场工程4 4线电阻率曲线断面图线电阻率曲线断面图 图图3-23-2广西贺州电厂广西贺州电厂-灰场工程灰场工程2 2线电阻率曲线断面图线电阻率曲线断面图 如图3-1为广西贺州电厂-灰厂工程4线实测的断面图，它反映了下覆灰岩的起伏情况。图3-2为广西贺州电厂-灰厂工程2线实测的断面图，该剖面反映了地表覆盖层为高阻，中间为含水第四系覆盖层，下部为岩溶的探测成果。图图3-33-3大山坡大山坡B B地块岩脉断面图地块岩脉断面图 如果对典型地质体引起的异常缺少必要的认识，就容易对异常造成错误的解释。如图3-3，这是一个较为典型的低阻板状体的电阻率断面图，低阻板状体是辉长岩岩脉，调查结果表明该异常体呈脉状产出，北东走向，岩脉宽度约6m，岩脉产状：倾向北西，近直立。起初按常规的异常形态去判断异常，认为是呈“八”字型的构造引起，后经反复讨论、比较，并查阅相关资料，对该异常有了新的认识。选择合理的电极间距选择合理的电极间距 高密度电阻率法电极间距的大小直接影响采集数据剖面对目标体的反映能力，电极间距越小对目标体的探测精度越高即分辨率越高，但勘探深度越小。分辨率与勘探深度是一对辩证的矛盾。但如果电极数固定不变，随着电极间距的减小，剖面长度也相应减小，从而减小了剖面的探测深度，也影响了对埋深较大的目标体的探测能力。为了对目标体进行有效地探测，就必须在野外探测前先了解被探测目标体的形态以及相对埋深的规模，以选择合理的电极间距，必要时应先进行方法试验，优选合理的观测装置和相关的技术参数。我们通过对已知的物理模型的方法试验，了解到采用不同电极间距，对目标体的解释结果会有一定的差异。例如在对某测区II线实测原始数据进行大量统计分析的基础上，求出了利用温纳四极装置特征曲线计算低阻异常体的埋深和直径的近似关系式，具体计算公式如下：温纳装置：H3/5 AOmax，D1/4 X式中：AOmaxs最大值对应的AO值；Xs最大值的一半所对应的横剖面的宽度；D异常体半径。利用上述公式对某测区物理模型参数的计算结果如下表(表4)。装置类型参数线1m极距3m极距5m极距AMNBn1132D0.91.12.0H9.98.19.0 已知巷道的顶板埋深为，规格为24m。从表中可以看出：这种装置求出的埋深都接近已知埋深，求出的半径略有差异。极距小时半径略小，极距大时半径略大。从三种电极距当中可以看出哪一种电极距的计算结果与已知条件更为接近，另外隔离系数的取得与电极间距有一定的关系，电极间距大隔离系数小，其实质是勘探深度的一致性。表4 充分了解目标体的形态和特征，提供合理的地球物理前提和模型充分了解目标体的形态和特征，提供合理的地球物理前提和模型 电性参数存在差异是开展电法勘探的地球物理前提，所以工作之前应充分了解介质的电性差异。如在采空区和岩溶调查时要了解采空区或溶洞与围岩间的电性差异；圈定基岩埋深时要了解覆盖层与基岩间的电性差异。了解被探测目标体的规模是为了选择合理的电极间距，比如目标体的规模相对埋深较小，若用较小的电极距将探测不到目标体，若用较大的电极距探测目标体将不能引起明显的电阻率异常，给解释推断带来一定的难度。了解目标体的形态可以通过特征曲线计算出特殊地质体的埋深和半径，如球体或规则的二度体。为此野外在布置剖面前，我们进行野外实地踏勘并收集大量的相关资料，充分了解被探测目标体的形态和特征以及大致埋深。除以上工作外，针对另外的次要因素我们也很重视，郑强作为野外操作组长带领野外工作人员不畏艰辛，克服了野外工作条件差、地形复杂、接地条件差等种种困难，为了点位精确，每个排列的1 号电极的位置用RTK测定，其他点用测线量距，并进行改平，斜坡过大间距的电缆，满足水平极距的要求；对生产设备和仪器设备加强维护，特别是测量电缆进行经常性检查，保证仪器性能良好，保证导通状态良好和无漏电现象，从而保证野外数据采集真实有效。窦炳臣全面负责质量监督和日常检查工作并做好后勤服务工作，经常组织学习有关质量方面的文件及相关资料，负责质量管理和安全生产，建立健全质量管理体系，规定操作员对当天采集的数据作100%的检查，对个别畸变点进行线性处理，野外组长对当日观测的原始资料进行100%检查、复核，对不同装置采集的数据进行正演、反演，同时在同一工区采用统一的等值线色阶，采用精细网格进行数据处理。八、效果检查八、效果检查 1、对策措施效果检查（1）通过考试，技术人员的考试成绩都在95分以上，说明技术人员对典型异常的认识已经有了更深的了解。（2）通过野外踏勘，针对具体目标体，丁荣胜总工程师现场考察询问，技术人员能准确回答目标体的形态和特征，说明技术人员进步明显。（3）通过对已知的物理模型的方法实验，选择出5m为合理的电极间距 2、总体效果检查。在2009年3月完成的“山西中南部大能力铁路太岳山、安泰山隧道高密度电阻率探测项目”中，表5为推断成果与钻孔资料的对比。由于成果精度的提高，通过竞争陆续承接了多个工程项目。表5以山西中南部大能力铁路太岳山、安泰山隧道高密度电阻率探测项目为例，得出物探推断成果与钻孔揭示深度对照表。表5 物探推断成果与钻孔揭示深度对照表 由表5可以看出高密度电阻率法推断的埋深与钻孔资料相比解释平均误差率为8.9%，超出预订的目标10%。如图6工程名称推断成果（m）钻孔资料（m）差值（m）山西中南部大能力铁路太岳山、安泰山隧道1线16.014.88.12线14.01326.1 3线17.018.58.2 4线5.34.712.7 5线18.617.46.9 6线14.015.06.7 7线18.416.114.2 图6实际误差率8.9%目标误差率10%九、巩固措施九、巩固措施 1、把工作中得出的关于典型异常的认识、电极间距设置与目标体的关系、地球物理模型的确定等成果进行总结，编写了高密度电阻率法勘测作业指导书，经院总工批准后下发执行。2、组织相关技术人员认真学习，尤其把“电极距应根据目标体相对埋深的规模做出合理的选择”作为工作准则，灵活掌握并在今后工作中加以完善，应用到今后的各个工程物探项目中去。十、今后打算十、今后打算 在实际工作中，除了精益求精，使工作水平更上一层楼以外，小组成员深深体会到如何扩大高密度电阻率法的服务领域，更好地在地方经济建设中发挥高密度电阻率法的作用，是摆在我们面前的又一个新课题。为此我们商定把“拓宽高密度电阻率法的应用领域”作为下一步的活动课题。