一定要攻克有凍土不能打井找水的難題
有文獻(xiàn)介紹:“多年凍土的電阻率ρ極高,可達(dá)沒有凍土?xí)r的幾十倍。在我國東北地區(qū),冬季凍土的厚度可達(dá)1.6m”(大多為1~3米)。東北等地區(qū)一年中有凍土的時(shí)間達(dá)半年以上,如果表層凍結(jié)了不能測,表層解凍了但深層沒有解凍還是不能測,就會嚴(yán)重影響測水和打井,在一定程度上制約國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
在高阻屏蔽層嚴(yán)重阻礙電流向下穿透的情況下,用常規(guī)的人工電場法測水十分困難。幸好,天然電場打井找水儀已經(jīng)日臻成熟。電磁波是不怕高阻層的,高阻層不易吸收電磁波,因而它更容易穿透凍土層向下傳播,這就為我們攻克常規(guī)電法的這一難題提供了條件。本文的目的就是拋磚引玉,呼吁大家敢想敢試,共同探討。
一,從一個(gè)實(shí)測的天電圖受到的啟示。本文附圖是遼寧的朋友在植樹節(jié)的一個(gè)蔬菜大棚區(qū)用普奇多通道天然電場打井找水儀的圖。當(dāng)時(shí)淺層已經(jīng)解凍,深部尚未化透。上圖為處理圖,下圖為原始圖。前18個(gè)測點(diǎn)是測的第一遍,后18個(gè)測點(diǎn)是第二遍(原位復(fù)測)。
圖中每一遍都有4個(gè)紅柱子和5個(gè)藍(lán)柱子,兩遍完全一致,紅藍(lán)柱子都完全對應(yīng),說明它不是干擾,是真實(shí)存在的,為探討其成因,請看下面的論文摘要。
二凍土電阻率與其溫度的關(guān)系研究
摘要:為研究凍土電阻率與溫度的關(guān)系,采用自制電阻測量裝置,對不同溫度的砂士和黏土試樣進(jìn)行了電阻測試。結(jié)果表明,當(dāng)溫度大于0℃時(shí),土的電阻率變化不大;當(dāng)溫度小于0℃時(shí),土的電阻率隨溫度的下降而明顯上升。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因在于,當(dāng)溫度降低至0℃以下時(shí),土中水分隨溫度的降低將逐漸部分或全部凍結(jié)為冰,而冰的電阻率大于液態(tài)水的電阻率。此外,凍士的電阻率還與土的類型有關(guān),在干密度、含水量、溫度均相同的條件下,砂土的電阻率大于黏土的電阻率。
三,從上述論文可以看出凍土電阻率大小有以下若干影響因素。
1,若其他條件相同,含水量越大,凍結(jié)后的ρ值越大。
2,若其他條件相同,土的干密度越大,凍結(jié)后的ρ值越大。若都是飽水的則反之。
3,若其他條件相同,砂土的ρ值大于粘土。
4,若其他條件相同,氣溫越低,被凍結(jié)的水分越多,ρ值越大。
上述因素同樣會影響天電數(shù)值的大小。
四,幾點(diǎn)初步認(rèn)識:
根據(jù)上述規(guī)律,結(jié)合本篇及有關(guān)的實(shí)測圖件,可以總結(jié)出以下初步認(rèn)識。
1,在全凍結(jié)期測出的天電圖,在淺表層往往有一層高值層,在這層高值層的壓制下它的下面原始圖會呈現(xiàn)一片藍(lán)色。顯然這個(gè)高值層是凍土的反映,在分析有無異常時(shí)可以把這個(gè)高值層看做是一層電阻率很高的巖層,只利用處理圖就可以了,不影響對凍土層以下的分析。
在全凍結(jié)期野外測量時(shí),電極可以穿透凍土層。如果凍土很厚也可用鋼電極打入一定深度,不打透凍土,再澆上一點(diǎn)熱水,盡量降低電極與凍土的接觸電阻。
2,本篇附圖中的紅柱子在淺表層顏色更紅,我們認(rèn)為是這是凍土層的反映,說明這些測點(diǎn)解凍慢,電阻率更大,紅柱子是它高值下傳造成的。那些藍(lán)柱子在淺表層數(shù)值也較大,說明凍土還沒有完全化透,但融化的比紅柱子測點(diǎn)快很多,電阻率減小了很多。在處理圖中如果只觀察一種顏色的柱子,另一種顏色的柱子作為參照,就可發(fā)現(xiàn)90~180米又出現(xiàn)了高值,我們認(rèn)為這是凍層高值下傳與深部高值層數(shù)值疊加的結(jié)果,有水的可能性大。至于各測點(diǎn)凍土融化為啥有快有慢,根據(jù)上述論文的研究有若干影響因素,作為找水人員可以不去深究。
3,在初春的解凍期測量圖中出現(xiàn)的垂直分帶現(xiàn)象有輕有重都是正常的??梢耘懦t藍(lán)柱子的假象分析巖層在垂向上的變化。一般不要視為深層巖性在橫向上的變化。如果一定要利用橫向的變化定井必須做錯位復(fù)測驗(yàn)證。為盡量避免因凍土融化速度不同,出現(xiàn)的高低值下傳而造成的垂直分帶現(xiàn)象,給分析造成困難,在選擇測線時(shí),應(yīng)盡量選擇無遮擋物,巖性變化小,土壤干濕變化小,沒有回填土且擾動小的地方測量。