自然电位法实时监测地下流体运移实验研究

作     者：谢静 崔益安 郭友军 XIE Jing;CUI YiAn;GUO YouJun

作者机构：北京大学地球与空间科学学院地球物理系北京100871 中南大学地球科学与信息物理学院长沙410083 

出 版 物：《地球物理学报》 (Chinese Journal of Geophysics)

年 卷 期：2024年第67卷第9期

页      面：3618-3629页

核心收录：

学科分类：081801[工学-矿产普查与勘探] 081802[工学-地球探测与信息技术] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(42174170)资助 

主　　题：自然电位 实时监测 流体运移 物理实验 梯度反演 

摘      要：查清地下流体运移的规模和渗透路径对工程渗漏检测以及水文地质调查具有重要意义.流体流动产生的动电效应会引发电荷的自然极化,通过定性或定量解释自然电位信号可表征地下水流的运移情况.本研究基于三维多通道自然电位观测系统搭建了室内沙箱实验平台,通过沙箱进水和排水试验,实时监测了非饱和-饱和以及饱和-非饱和过程的自然电位信号.实验结果表明自然电位偶极性分布特征与流体运移方向有着显著的相关性,符合动电效应理论.采用最小二乘正则化梯度算法反演实验测量数据,获得流动电流源密度并解释沙箱内部水流分布.此外还对野外堤坝渗流过程的自然电位数据进行类似的定量解释,反演的流动电流源所构建的水流指向与现场观测一致.本文从理论、方法、室内实验以及野外实测数据处理等多个角度论证了自然电位法在渗流监测中的效用,表明自然电位法是一种极具潜力的地下流体运移探测工具.