采矿地球物理学概论第八章微重力课件

采矿地球物理学概论采矿地球物理学概论八、开采引起的重力场八、开采引起的重力场采矿地球物理学概论18开采引起的重力场 重重力力法法是是一一种种地地球球物物理理方方法法。它它是是根根据据地地层层中中岩岩石石介介质质质质量量分分布布的的不不均均匀匀性性来来测测量量重重力力的的异异常常变变化化。重重力力的的变变化化取取决决于于地地层层的的尺尺寸寸、形形式式、埋埋藏藏深深度度以以及及该该地地层层与与周周围围岩岩层层之间的之间的密度差异密度差异。测测量量仪仪器器的的高高精精密密度度（210-9ms-2）可可使使其其广广泛泛用用于于小小结构，岩相变化的测量以及由于采矿引起的密度分布变化结构，岩相变化的测量以及由于采矿引起的密度分布变化。目目前前，采采矿矿重重力力法法主主要要应应用用于于开开采采引引起起的的岩岩体体体体积积变变化化；地地层层震震动动的的预预测测；小小范范围围内内煤煤层层构构造造的的变变化化；局局部部空空洞洞的的定定位。位。8开采引起的重力场重力法2 根根根根据据据据球球球球体体体体公公公公式式式式V=4rV=4r3 3/3/3和和和和密密密密度度度度公公公公式式式式=M/V=M/V，通通通通过过过过简简简简单单单单的的的的数数数数学学学学变变变变换换换换，可可可可以以以以将将将将由由由由牛牛牛牛顿顿顿顿定定定定律律律律所所所所求求求求出出出出的的的的地地地地心心心心处处处处重重重重力力力力表表表表示为：示为：示为：示为：对对对对均均均均匀匀匀匀球球球球体体体体而而而而言言言言，地地地地表表表表的的的的理理理理论论论论重重重重力力力力值值值值应应应应该该该该只只只只与与与与地地地地理理理理纬纬纬纬度度度度有有有有关关关关。但但但但实实实实际际际际上上上上，不不不不仅仅仅仅地地地地球球球球的的的的地地地地面面面面起起起起伏伏伏伏甚甚甚甚大大大大，内内内内部部部部的的的的物物物物质质质质密密密密度度度度分分分分布布布布也也也也极极极极不不不不均均均均匀匀匀匀，在在在在结结结结构构构构上上上上还还还还存存存存在在在在着着着着显显显显著著著著差差差差异异异异。这这这这些些些些都都都都使使使使得得得得实实实实测测测测的的的的重重重重力力力力值值值值与与与与理理理理论论论论值值值值之之之之间间间间有有有有明明明明显显显显的的的的偏离，在地学上称之为重力异常。偏离，在地学上称之为重力异常。偏离，在地学上称之为重力异常。偏离，在地学上称之为重力异常。根据球体公式V=4r3/3和密度公式3 对对对对某某某某地地地地的的的的实实实实测测测测重重重重力力力力值值值值，通通通通过过过过高高高高程程程程及及及及地地地地形形形形校校校校正正正正后后后后，再再再再减减减减去去去去理理理理论论论论重重重重力力力力值值值值，差差差差值值值值称称称称作作作作重重重重力力力力异异异异常常常常值值值值。如如如如为为为为正正正正值值值值，称称称称正正正正异异异异常常常常；如如如如为为为为负负负负值值值值，则则则则称称称称为为为为负负负负异异异异常常常常。前前前前者者者者反反反反映映映映该该该该区区区区地地地地下下下下的的的的物物物物质质质质密密密密度度度度偏偏偏偏大大大大，后后后后者者者者则则则则说说说说明明明明该该该该区区区区地地地地下下下下物物物物质质质质密密密密度度度度偏偏偏偏小小小小。地地地地球球球球物物物物理理理理勘勘勘勘探探探探中中中中的的的的重重重重力力力力勘勘勘勘探探探探方方方方法法法法，就就就就是是是是利利利利用用用用这这这这一一一一原原原原理理理理，通通通通过过过过发发发发现现现现各各各各地地地地的的的的局局局局部部部部重重重重力力力力异异异异常常常常来来来来进进进进行行行行找找找找矿矿矿矿和和和和勘勘勘勘查查查查地地地地下下下下地地地地质构造的。质构造的。质构造的。质构造的。4重力正异常重力正异常重力正异常重力正异常重力负异常重力负异常重力负异常重力负异常重力正异常重力负异常5重力异常在找矿中的应用重力异常在找矿中的应用重力异常在找矿中的应用重力异常在找矿中的应用重力异常在找矿中的应用68.1物理基础物理基础根根据据牛牛顿顿定定律律，物物体体之之间间的的引引力力是是密密度度、大大小小、形形状及距离的函数：状及距离的函数：（8-1)8-1)式中式中dF单元的引力单元的引力G引力常数引力常数G=6.6710-11Nm2kg2dm单元质量单元质量r单元距测量点的距离单元距测量点的距离8.1物理基础（8-1)式中dF单元的引力7 由由于于岩岩石石介介质质密密度度分分布布的的不不均均匀匀性性，可可以以测测量量重重力力的的变变化化。重重力力（法法向向）与与地地理理宽宽度度的的变变化化可可用用下式表示下式表示a(1+Sin2Sin2)(8-2)式中式中法向重力值法向重力值a考虑相对平面的法向重力值考虑相对平面的法向重力值、系数系数地理宽度地理宽度由于岩石介质密度分布的不均匀性，可以测量重力的变88.2井下测量重力的递减法井下测量重力的递减法为为了了同同一一平平面面观观测测到到的的重重力力进进行行相相互互比比较较，采采用用Bouger递递减减法，如图法，如图8-1所示。假设巷道的观测点处于所取平面的最低高度。所示。假设巷道的观测点处于所取平面的最低高度。图8-1测量重力变化示意图8.2井下测量重力的递减法图8-1测9g gBBBB=(h=(hd d+h+hs s)GhGhd d+GhGhg g+g gt t+g gg g=0.3086(h=0.3086(hd d+h+hs s)+0.04187()+0.04187(g gh hg g-d dh hd d)+)+g gt t+g gg g（8-8-3 3）式中：g0地球表面的平均重力值R地球的平均半径（6370m）引力常数hd测量点距约定水平的高度hs测量仪器的高度，精确到0.01mhg从地表平均高度起距测量点的深度g，d岩层hg和hd的平均密度gt地表重力修正值gg井下井巷中观测点的重力修正值gBB=(hd+hs)Ghd+10 在在重重力力差差法法的的测测量量中中，地地表表的的重重力力修修正正值值gt是是个个常常数数，而而实实际际岩岩石石的的平平均均密密度度值值为为2.6103kg/m2，因因此，所测点的此，所测点的Bouger递减的微重力异常为：递减的微重力异常为：g gg g0 0g gBBBB 0 0（8-48-4）重重力力微微异异常常为为差差的的异异常常，计计算算第第i次次测测量量与与第第一一次次测测量量之之差差(gig1)或或相相邻邻二二次次之之差差(gigi-1)或或第第i次次与与所所选选的的某某次次之之差差（gigk），式式中中ki。在重力差法的测量中，地表的重力修正值gt是个常数118.3测量方法与观测仪器测量方法与观测仪器重重力力法法进进行行测测量量时时，重重力力仪仪布布置置在在危危险险区区域域附附近近，测测量量巷巷道道的的倾倾角角不不大大于于10，测测量量巷巷道道最最好好在在观观测测区区域域的的上上部部或或下下部部，最最好好是是石石门门穿穿过过2个个以以上上的的煤煤层层。测测量量点点的的间间距距一一般般为为1050m，测测点点的的高高度精确到度精确到0.01m。8.3测量方法与观测仪器12测测 量量 仪仪 器器 有有 美美 国国 公公 司司 Worden，LaCwta-Romberg和和加加拿拿大大公公司司Scintex生生产产的的重重力力仪仪。重重力力仪仪主主要要测测量量重重力力值值的的变变化化，其其灵灵敏敏度度很很高高（10-7到到10-8重重力力值值）。其其原原理理如如图图8-2所所示示，这这种种情情况况下下，重力的微小变化，将使产生较大的倾斜度。重力的微小变化，将使产生较大的倾斜度。测量仪器有美国公司Worden，La13系系统统臂臂长长，2回回转转轴轴，质质量量，弹弹簧簧，弹弹性性作用臂，作用臂，平衡状态时与平面的夹角，平衡状态时与平面的夹角，mg重力重力图图8-2重力仪原理示意图重力仪原理示意图系统臂长，2回转轴，质量，弹簧148.4多水平重力剖面多水平重力剖面对对于于地地层层中中的的上上下下两两层层岩岩层层，由由于于其其密密度度不不同同，而而且且在在各各分分层层边边界界面面不不平平的的情情况况下下，则则在在该该边边界界的的上上下下形形成成重重力力异异常，如图常，如图8-3所示。所示。1复合层上部的重力异常曲线；复合层上部的重力异常曲线；2复合层下部的重力异常曲线复合层下部的重力异常曲线图图8-3密度分布不均边界密度分布不均边界21的重力异常的重力异常g8.4多水平重力剖面1复合层上部的15实际中，对于两水平来说，可用重力异常来：实际中，对于两水平来说，可用重力异常来：1）揭露测量水平之间的地质情况；）揭露测量水平之间的地质情况；2）研究开采引起的岩层密度的变化；）研究开采引起的岩层密度的变化；3）揭露岩体引力升高的影响下，膨胀过程的发展。）揭露岩体引力升高的影响下，膨胀过程的发展。实际中，对于两水平来说，可用重力异常来：168.5冲击地压的预测预报冲击地压的预测预报重重力力法法广广泛泛用用于于矿矿山山震震动动与与冲冲击击矿矿压压的的预预测测预预报报之之中中。其其主主要要是是确确定定在在有有冲冲击击地地压压危危险险的的区区域域，微微重重力力异异常常曲曲线线RBGA趋向性的变化特征。趋向性的变化特征。一一般般情情况况下下，在在发发生生震震动动与与冲冲击击矿矿压压前前，岩岩体体的的体体积积将将会会增增加加，从从而而使使岩岩体体的的密密度度降降低低，微微重重力力异异常常值值RBGA将将发发生生变变化化。其其变变化化趋趋势势为为T，该该趋趋势势的的斜斜率率估估计计量量为为A，见图见图8-4所示。所示。8.5冲击地压的预测预报17AMPi1定定义义为为i1的的振振幅幅度度。它它是是RBGA曲曲线线的的梯梯度度值值，其其变变化化对对应应着着岩岩石石密密度度梯梯度度的的变变化化，与与岩岩层层开开采采引引起起的的应应力力变变化化具具有有简简单单的的关关系系。AMPi1增增加加时时对对应应着着压压力力的的集集中中，可可以以提提前前预预计计观观测测区区域域内内岩岩层层释释放放的的能能量量。AMPi1减小时，对应岩层应力释放，卸压。减小时，对应岩层应力释放，卸压。AMPi1定义为i1的振幅度。它18图图8-4微重力异常的趋势及变化幅度微重力异常的趋势及变化幅度（8-58-5）图8-4微重力异常的趋势及变化幅度（8-5）19波兰与德国的研究结果表明，波兰与德国的研究结果表明，AMP(t)AMP(t)和和(t)t)存在着如下关系：存在着如下关系：AMP AMPs s(E)(E)D(E)D(E)Rez(E)(8-6)Rez(E)(8-6)式中式中 AMPAMPs s(E)(E)研究期间内能量总和对应的研究期间内能量总和对应的AMPAMPi i1 1增加总和。增加总和。D(E)D(E)经验趋势，实际中经验趋势，实际中D(D()按最小二乘法确定按最小二乘法确定 D=AE+B D=AE+B Rez(E)Rez(E)正态分布的随机变量。正态分布的随机变量。波兰与德国的研究结果表明，AMP(t)和(t)20 采采用用观观测测站站的的形形式式，可可以以用用以以前前的的AMPAMP为为基基础础，根根据据当当前前最最大大的的AMPAMPs s(t)(t)来来预预测测将将来来岩岩体体内内释释放的能量值放的能量值E E。根根据据测测量量重重力力变变化化，可可以以确确定定应应力力集集中中区区域域，对对冲冲击击地地压压及及震震动动危危险险区区域域进进行行定定位位。图图8-58-5为为STASZICSTASZIC矿矿观观测测的的重重力力异异常常RBGARBGAi-1i-1与与趋趋势势T Ti-1i-1的的分分布图。布图。采用观测站的形式，可以用以前的AMP为基础，根21图图8-5STASZIC矿观测的重力异常矿观测的重力异常RBGAi-1与趋势与趋势i-1的分布图的分布图图8-5STASZIC矿观测的重力异常RBGAi-1与22 由由图图可可见见，在在3337之之间间存存在在AMPi-1的的异异常常变变化化。说说明明该该部部分分是是卸卸压压区区。在在第第8系系列列，AMP出出现现了了较较大大的的增增长长，说说明明压压力力迅迅速速增增长长。发发生生能能量量为为E8107J的的震震动动。而而AMP9-1和和AMP10-1表表明明，震震动动发发生生后后产产生生的的压压力力降降。而而后后在在AMP11-1表表明明，压压力力又又回回到到原原来来的的水水平平。而而AMP14-1和和AMP16-1的的压压力力跳跳动动是是两两次次破破坏坏顶顶板板和和放放卸卸压压振振动动炮炮的的结结果果。其其后后高高应应力力保保持持3周周到到第第17循环的循环的AMP17-1。由图可见，在3337之间存在AMPi-1的异238.6揭露老巷及其充填程度揭露老巷及其充填程度地地下下的的老老巷巷和和采采空空区区对对地地表表建建筑筑物物及及工工业业区区有有很很大大的的威威胁胁。根根据据老老巷巷与与采采空空区区上上方方重重力力场场中中的的密密度度与与周周围围岩岩体体的的密密度度之之差差，可以采用重力垂直梯度的分布确定其位置。可以采用重力垂直梯度的分布确定其位置。重力垂直梯度的分布定义为：重力垂直梯度的分布定义为：（8-78-7）式中：式中：z垂直方向垂直方向h重力测量水平之高重力测量水平之高zzw重力垂直梯度的导数，单位为重力垂直梯度的导数，单位为etwesz（）8.6揭露老巷及其充填程度（8-724 图图8-6为为两两条条巷巷道道上上方方重重力力垂垂直直梯梯度度的的分分布布，根根据据曲曲线线zzw的极小值，可以很好的确定巷道的位置。的极小值，可以很好的确定巷道的位置。图图8-7表表示示了了在在地地表表测测量量的的巷巷道道上上方方重重力力垂垂直直梯梯度度zzw的的分分布布。这这些些巷巷道道距距地地表表13.5m。从从图图上上可可以以清清楚楚的的看看到到，巷道上方的巷道上方的zzw出现最小值。出现最小值。图图8-8表表示示了了保保护护煤煤柱柱上上方方重重力力垂垂直直梯梯度度的的变变化化情情况况。zzw出出现现的的最最大大值值的的情情况况与与压压力力分分布布以以及及煤煤柱柱的的破破裂裂区区域域联联系在一起。系在一起。图8-6为两条巷道上方重力垂直梯度的分布，根据25图图8-6巷道上方巷道上方12.0m处的重力垂直梯度分布处的重力垂直梯度分布图8-6巷道上方12.0m处的重力垂直梯度分布26图图8-7地下巷道的定位（其中地下巷道的定位（其中1为重力异常曲线，为重力异常曲线，2为测点）为测点）图8-7地下巷道的定位（其中1为重力异常曲线，2为测点27图图8-8煤柱与巷道上方煤柱与巷道上方zzw分布分布 根根据据Fajlclewicz的的研研究究，zzw的的负负振振幅幅与与巷巷道道中中非非充充填填部分的体积成比例关系，这样就可以计算开采后充填的程度。部分的体积成比例关系，这样就可以计算开采后充填的程度。图8-8煤柱与巷道上方zzw分布根288.7揭露井筒周围岩层条件及变形揭露井筒周围岩层条件及变形确确定定井井筒筒周周围围岩岩层层密密度度的的方方法法称称之之为为重重力力垂垂直直剖剖面面法法PPGR（某个岩层的重力是五倍厚上覆岩层重力的叠加）某个岩层的重力是五倍厚上覆岩层重力的叠加）图图8-9介介绍绍了了密密度度变变化化的的五五层层岩岩层层模模型型在在有有井井筒筒的的情情况况下下，密密度度的的变变化化。其其中中C部部分分中中有有空空洞洞P环环绕绕井井筒筒周周围围，井井筒筒半半径径为为3.5m。S为为该该模模型型的的垂垂直直重重力力曲曲线线。在在这这种种情情况况下下，空空洞洞形形成成了了曲曲线线S的的异异常常。井井筒筒周周围围的的空空洞洞是是岩岩石石压压出出的的根根源源，因因此此可可以以借借助助于于PPGR的的异异常常关关系系来来确确定定和和研研究究井井筒筒周周围围的的空空洞洞的的分分布布。经经验验表表明明压压出出过过程程中中PPGR的的负负异异常常将将增增加加其其幅幅度度，因因此此PPGRi+1PPGRi（1,2,3）是是研研究究的的基基础础。在在同同一一点点测量测量PPGR值。值。PPGR曲线之差曲线之差8.7揭露井筒周围岩层条件及变形29可以给出井筒附近压凸出的具体数量的程度。可以给出井筒附近压凸出的具体数量的程度。PPGRi-1(i1)曲线及垂直坐标轴的面积与岩石压出量成比例。曲线及垂直坐标轴的面积与岩石压出量成比例。（8-88-8）式中式中引力常数引力常数积分段（垂直方向）积分段（垂直方向）出现压出过程的区域宽度（未知）出现压出过程的区域宽度（未知）i-1=iYi次测量与第一次测量之间压出的岩石次测量与第一次测量之间压出的岩石量，量，i为线密度为线密度或用两个量相比，求出其压出量的相对增长率。或用两个量相比，求出其压出量的相对增长率。可以给出井筒附近压凸出的具体数量的程度。PPG30图图8-9井筒的模拟研究井筒的模拟研究。图8-9井筒的模拟研究。31 图图8-10为为Maciej井井的的研研究究情情况况，井井深深199m，剖剖面面为为第第四四纪纪，三三叠叠纪纪和和石石炭炭纪纪。第第四四纪纪，三三叠叠纪纪为为近近水水平平，石石炭炭纪纪为为75SE，在在3049和和5778m有水的影响有水的影响测测了了四四个个系系列列的的PPGR，时时间间间间隔隔为为69个个月月。从从地地表表到到81m，每每隔隔3m设设一一个个测测点点，深深部部每每915m设设一一个个例例点点，采采用用WordenMaster重重力力仪仪，均均方方差差控控制制在在0.16ms-2。从从PPGR2-1的的曲曲线线分分布布可可以以注注意意到到，岩岩石石的的压压出出集集中中在在第第四四纪纪和和三三叠叠纪纪，深深度度从从地地表表到到50m。PPGR3-1表表明明，压压出出很很可可能能既既在在垂垂直直也也在在水水平平方向上出现。考虑压出量的增加，则：方向上出现。考虑压出量的增加，则：图8-10为Maciej井的研究情况，井深1932上上式式表表明明，在在第第二二、三三测测量量段段压压出出量量比比上上一一段段增增加加了了30%。同同样样，在在第第四四纪纪和和三三叠叠纪纪一一、二二测测量量段段，其其值值为为400%。第第四四纪纪的的压压出出强强度度为为50%，而而PPGR3-1表表示示，该该动动力力过过程程只只出出现现在在下下部部分分。但但PPGR4-1表表明明。在在第第四四次次测测量量时，压出活动已降低。时，压出活动已降低。采矿地球物理学概论第八章微重力课件33图图8-10Maciej井垂直重力剖面测量结果井垂直重力剖面测量结果a井壁周围表面影响的地形重力修正值井壁周围表面影响的地形重力修正值b井筒支护、邻近巷道影响的采矿重力修正值井筒支护、邻近巷道影响的采矿重力修正值c地质剖面地质剖面d各层密度与平均密度各层密度与平均密度eBouger重力异常分布重力异常分布fPPGR随时间异常差的变化随时间异常差的变化图8-10Maciej井垂直重力剖面测量结果348.8 8.8 微重力方法在地质灾害调查中的应用实例微重力方法在地质灾害调查中的应用实例8.8.1 8.8.1 概述概述微重力测量是国际上世纪微重力测量是国际上世纪70年代形成的新技术，它年代形成的新技术，它具有精度高、分辨率高、快速、经济等优点，已在诸多具有精度高、分辨率高、快速、经济等优点，已在诸多领域获得广泛应用。领域获得广泛应用。主要特点有两个：主要特点有两个：一是探测对象小，测量范围小；一是探测对象小，测量范围小；二是测量精度高，可达微伽级（二是测量精度高，可达微伽级（10-8ms-2或或10-9g）。）。8.8微重力方法在地质灾害调查中的应用实例8.8.135微重力测量和传统重力测量的主要差别微重力测量和传统重力测量的主要差别:最基本的差别在于测量精度提高了三个数量级，传统最基本的差别在于测量精度提高了三个数量级，传统重力测量是毫伽级（重力测量是毫伽级（10-5ms-2），微重力测量是微伽级），微重力测量是微伽级（10-8ms-2）。）。测量方法和途径有很大发展。传统重力测量测点稀疏，测量方法和途径有很大发展。传统重力测量测点稀疏，而且只在地表进行，获得二维数据。微重力测量测点而且只在地表进行，获得二维数据。微重力测量测点密集，可深入到竖井和多层坑道，甚至在物体内部进密集，可深入到竖井和多层坑道，甚至在物体内部进行，获得丰富的三维数据。行，获得丰富的三维数据。现今的数字模拟和反演技术是传统的重力勘探时现今的数字模拟和反演技术是传统的重力勘探时期不可比拟的。如今几乎可以任意修正模型去逼近观期不可比拟的。如今几乎可以任意修正模型去逼近观测值，因而能得到更真实的解。测值，因而能得到更真实的解。微重力测量和传统重力测量的主要差别:36用微重力测量进行重力勘探之所以能找矿、发现空用微重力测量进行重力勘探之所以能找矿、发现空穴和解决地质问题，是基于各种岩矿、洞穴、构造与周穴和解决地质问题，是基于各种岩矿、洞穴、构造与周围物质存在密度差异。在解释重力异常时岩矿密度又是围物质存在密度差异。在解释重力异常时岩矿密度又是解释的基础。因此在微重力测量中，岩矿密度的测定是解释的基础。因此在微重力测量中，岩矿密度的测定是一项重要工作，因此，在测量工作中，专门对岩矿密度一项重要工作，因此，在测量工作中，专门对岩矿密度测定的取样、测定和数据整理给以详细明确地规定。测定的取样、测定和数据整理给以详细明确地规定。37重力加速度重力加速度g是最基本的物理量之一，重力加是最基本的物理量之一，重力加速度速度g及其微小变化量及其微小变化量g的精确测量，在生产、的精确测量，在生产、国防和科学实践中有极其重大的作用。国防和科学实践中有极其重大的作用。重力垂直梯度是地球重力沿铅垂方向的变化重力垂直梯度是地球重力沿铅垂方向的变化率，它在重力测量学和应用地球物理学的重力率，它在重力测量学和应用地球物理学的重力勘探中的地位是仅次于重力（加速度）的一个勘探中的地位是仅次于重力（加速度）的一个参数。研究这个参数的分布与变化，可以提供参数。研究这个参数的分布与变化，可以提供关于地球形状与地下密度异常体及其活动性的关于地球形状与地下密度异常体及其活动性的一些信息。一些信息。重力加速度g是最基本的物理量之一，重力加速388.8.28.8.2岩溶塌陷探测岩溶塌陷探测广广西西桂桂林林市市某某研研究究所所生生活活区区位位于于桂桂林林市市东东郊郊、桂桂林林孤孤峰峰平平原原、漓漓江江河河谷谷东东侧侧的的坡坡洪洪积积台台地地上上，原原地地貌貌呈呈垅垅岗岗缓缓坡坡地地形形，全全区区均均为为第第四四系系沉沉积积物物粗粗盖盖。土土层层厚厚度度一一般般大大于于15m，土土层层中中除除填填土土层层外外，主主要要为为红红黄黄、棕棕黄黄色色粘粘土土或或亚亚粘粘砾砾（卵卵）石石层层；下下伏伏基基岩岩为为上上泥泥盆盆统统桂桂林林组组（D3t）深深灰灰色色石石灰灰岩岩，岩岩溶溶较较为为发发育育。该该所所处处在在一一近近南南北北向向溶溶槽槽的的东东侧侧，属属易易发发育育土土洞洞和和塌塌陷陷的的典典型型粗粗盖盖岩岩溶区。溶区。8.8.2岩溶塌陷探测39该该所所1979年年底底土土建建工工程程基基本本结结束束。近近年年来来由由于于大大量量抽抽吸吸岩岩溶溶地地下下水水，改改变变了了地地下下水水的的赋赋存存状状态态，加加速速了了土土洞洞的的发发育育。1991年年5月月的的一一深深夜夜，一一场场大大雨雨过过后后，在在距距该该所所锅锅炉炉房房墙墙基基不不足足lm处处发发生生了了直直径径约约3m、坑坑深深约约3m的的岩岩溶溶塌塌陷陷。为为查查明明隐隐伏伏溶溶（土土）洞洞的的发发育育情情况况，搞搞清清隐隐患患以以进进行行综综合合治治理理，在在院院内内开开展展了了点点距距为为2m的的微微重重力详查工作。力详查工作。该所1979年底土建工程基本结束。近年来由40根根据据实实测测重重力力异异常常的的分分布布规规律律，查查出出了了四四条条近近南南北北向向延延伸伸与与隐隐伏伏岩岩溶溶发发育育有有关关的的串串珠珠状状局局部部重重力力低低异异常常带带，这这些些串串珠珠状状的的重重力力低低异异常常正正好好反反映映了了隐隐伏伏岩岩溶溶发发育育的的不不均均匀匀性性。在在I号号异异常常带带上上实实施施钻钻探探工工程程以以验验证证物物探探异异常常，在在位位于于塌塌坑坑南南约约65m处处（即即37.5/5号号测测点点）的的ZK4孔孔，于于深深度度23.433.92m深深处处见见到到10.52m厚厚土土层层中中的的软软塑塑和和流流塑塑层层（见见图图5）。此此软软层层上上覆覆有有23m厚厚的的粘粘土土、粘粘土土砾卵石持力层对大型建筑物的威胁是不可忽视的。砾卵石持力层对大型建筑物的威胁是不可忽视的。根据实测重力异常的分布规律，查出了四41 1 1粘土；粘土；2.2.粘土卵砾石；粘土卵砾石；3 3软塑状粘土；软塑状粘土；4.4.石灰岩；石灰岩；5.5.溶洞；溶洞；6.6.钻孔及钻孔及编号编号图图5桂林市某研究所第桂林市某研究所第5测线物探地质综合剖面图测线物探地质综合剖面图1粘土；2.粘土卵砾石；3软塑状粘土；4.石42物物探探第第10测测线线的的g布布剖剖面面曲曲线线在在50/10号号测测点点附附近近（即即发发生生塌塌陷陷地地段段）出出现现了了明明显显的的重重力力低低异异常常（约约-40微微伽伽），推推断断此此地地段段应应存存在在与与溶溶（土土）洞洞发发育育有有关关的的低低密密度度体体。后后在在距距48/10测测点点南南约约1.5m处处（即即塌塌坑坑西西侧侧）进进行行钻钻探探（ZK1孔孔），在在地地下下33.1541.99m见见到到了了8.84m高高的的半半充充填填溶溶洞洞（图图6）。看看来来物物探探异异常常与与钻钻探探结结果果吻吻合合，物物探探先先行行，为为准准确确定定孔孔位位、查查明明隐隐患患提提供供了了可可靠的依据。靠的依据。物探第10测线的g布剖面曲线在50/431.素填土；素填土；2.枯土；枯土；3.枯土卵砾石；枯土卵砾石；4.石灰岩；石灰岩；5.溶洞；溶洞；6塌坑；塌坑；7.钻孔及编号钻孔及编号图图6桂林市某研究所第桂林市某研究所第10测线物探地质综合剖面图测线物探地质综合剖面图采矿地球物理学概论第八章微重力课件448.8.3 8.8.3 土洞探测土洞探测湖湖南南省省某某化化工工厂厂1957年年建建成成投投产产，由由于于工工业业、生生活活废废水水排排放放不不合合理理，造造成成土土洞洞发发育育，自自八八十十年年代代初初期期以以来来，厂厂区区地地面面塌塌陷陷时时有有发发生生，其其中中影影响响最最大大的的一一次次是是1983年年12月月突突然然发发生生的的地地陷陷，陷陷坑坑深深约约6.5m，面面积积2.84.5m2为为了了查查明明原原漏漏勘勘和和新新发发育育的的土土洞洞，排排除除隐隐患患，在在区区内内进进行了地面微重力工作。行了地面微重力工作。8.8.3土洞探测45微微重重力力工工作作主主要要布布置置在在原原有有重重要要建建筑筑物物附附近近和和拟拟建建厂厂房房的的建建筑筑场场地地上上。重重力力点点距距采采用用25m不不等等。物物探探结结果果不不但但在在已已知知塌塌陷陷区区发发现现明明显显的的重重力力低低异异常常，而而且且还还发发现现了了一一批批重重力力异异常常。后后立立即即实实施施钻钻探探工工作作，验验证证物物探探异异常常的的属属性性，几几乎乎在在所所有有的的重重力力异异常常区区均均分分别别打打到到了了软软弱弱、流流塑塑层层或或土土洞洞、溶溶洞洞。其其中中异异常常最最强强的的是是44/2450/24号号测测点点（约约-35微微伽伽）和和56/50-62/50号号测测点点（约约-30微微伽伽）的的两两个个重重力力低低异异常常。见见到到了了3.5m高高和和2.3m高高的的土土洞洞（图图8）。为排除隐患，提供了依据。）。为排除隐患，提供了依据。微重力工作主要布置在原有重要建筑物附461.素填土；2.粘土卵砾石；3.土洞；4.石灰岩；5.钻孔及编号图7湖南省某化工厂第24测线物探地质综合剖面图采矿地球物理学概论第八章微重力课件471.粘土；2.软塑状粘土含砾石；3.流塑状粘土含砾石；4.土洞；5.石灰岩，6.溶隙图8湖南省某化工厂第50测线物探地质综合剖面图采矿地球物理学概论第八章微重力课件488.8.4 8.8.4 四川省攀枝花市某厂滑坡探测四川省攀枝花市某厂滑坡探测该该厂厂位位于于我我国国金金沙沙江江畔畔的的斜斜坡坡地地带带，是是我我国国山山体体滑滑坡坡易易发发区区之之一一。1991年年一一场场大大雨雨过过后后，厂厂区区旁旁的的公公路路大大范范围围山山体体滑滑坡坡。采采用用微微重重力力方方法法，用用以以探探测测昔昔格格达达组组地地层层与与花花岗岗岩岩、辉辉长长岩岩的的密密度度界界面面，从从而而达达到到间间接接寻寻找找滑滑坡坡界界面面的的目目的的。野野外外工工作作中中顺顺地地形形等等高高线线方方向向布布置置了了三三条条重重力力剖剖面面，点点距距为为510m不不等等。实实侧侧布布格格重重力力剖剖面面曲曲线线在在山山体体滑滑动动地地段段出出现现-320微微伽伽的的重重力力低低异异常常，依依据据这这些些重重力力资资料料，采采用用微微机机反反演演昔昔格格达达组组地地层层与与火火成成岩岩的的密密度度界界面面深深度。度。8.8.4四川省攀枝花市某厂滑坡探测49这这一一解解释释结结果果后后来来被被钻钻探探所所证证实实，坡坡体体外外的的K16孔孔（185/1号号测测点点）花花岗岗岩岩埋埋深深仅仅有有lm（图图9）。通通过过综综合合分分析析密密度度分分层层断断面面图图判判断断火火成成岩岩沟沟槽槽构构造造和和地地表表、地地下下水水对对昔昔格格达达组组地地层层的的软软化化及及润润滑滑是是该该区区山山体体产产生生滑滑坡坡的的主主要要原原因因。认认为为滑滑坡坡体体位位于于高高密密度度、坚坚硬硬火火成成岩岩的的沟沟槽槽部部位位，此此沟沟槽槽便便于于地地表表、地地下下水水的的汇汇集集，当当上上覆覆的的昔昔格格达达组组岩岩层层被被水水软软化化、润润滑滑到到一一定定程程度度时时，便便形形成成滑滑动动面面而而产生大面积的山体滑波。产生大面积的山体滑波。这一解释结果后来被钻探所证实，坡体外的K16501.粘土岩；粘土岩；2.滑坡堆积物；滑坡堆积物；3.花岗岩；花岗岩；4.微重力异常推断的密度界面微重力异常推断的密度界面图图9四川省攀枝花市某厂第四川省攀枝花市某厂第1测线物探地质综合创面图测线物探地质综合创面图采矿地球物理学概论第八章微重力课件51docin/sanshengshiyuandoc88/sanshenglu 更多精品资源请访问更多精品资源请访问docin/sanshengshiyuan更多精品52