高密度電阻率法的綜合應(yīng)用

吳燦燦　曹　靜　王　芳　張公瑾　李　雪　劉　浩

摘要：高密度電法雖然是在常規(guī)電法勘探基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新的勘探方法，但是在工程勘探中，它集電測(cè)深與電剖面法于一體，不僅可以觀測(cè)地下一定深度范圍內(nèi)橫向電性變化情況，同時(shí)還可以觀測(cè)垂向電性的變化特征，與其它電法相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：高密度電阻率法；工程勘探；應(yīng)用

1高密度電阻率法基本原理

高密度電阻率法是一種陣列勘探方法，基本原理與傳統(tǒng)的電阻率法完全相同，所不同的是高密度電法在觀測(cè)中設(shè)置了較高密度的測(cè)點(diǎn)，野外測(cè)量時(shí)需將全部電極(幾十至上百根置于測(cè)點(diǎn)上，然后利用程控電極轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和微機(jī)工程電測(cè)儀便可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速和自動(dòng)采集。當(dāng)測(cè)量結(jié)果送入微機(jī)后，還可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并給出關(guān)于地電斷面分布的各種物理解釋的結(jié)果。

與常規(guī)電阻率法相比，高密度電法具有以下優(yōu)點(diǎn)：①電極布設(shè)一次性完成，減少了因電極設(shè)置引起的干擾和由此帶來(lái)的測(cè)量誤差；②能有效地進(jìn)行多種電極排列方式的測(cè)量，從而可以獲得較豐富的關(guān)于地電結(jié)構(gòu)狀態(tài)的地質(zhì)信息；③數(shù)據(jù)的采集和收錄全部實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化(或半自動(dòng)化)，不僅采集速度快，而且避免了由于人工操作所出現(xiàn)的誤差和錯(cuò)誤；④可以實(shí)現(xiàn)資料的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)處理和脫機(jī)處理，根據(jù)需要自動(dòng)繪制和打印各種成果圖件，大大提高了電阻率法的智能化程度。由此可見(jiàn)，高密度電阻率法是一種成本低、效率高、信息豐富、解釋方便且勘探能力顯著提高的電法勘探新方法。

2高密度電阻率法的施工

首先要考慮它的制約因素：

2.1地形的影響。這是工程勘察最常見(jiàn)的影響因素，盡管目前也出現(xiàn)了地形改正軟件，但功能并不完善，總體效果不理想。

2.2探測(cè)體埋深過(guò)大。根據(jù)電法理論，探測(cè)體的規(guī)模與埋深需達(dá)到一定比例后方能被探測(cè)。如果規(guī)模偏小，埋深偏大，則不能被儀器有效接收。有理論推導(dǎo)有效探測(cè)深度的徑深比大約為 1：6的范圍內(nèi)。

2.3多解性。探測(cè)體的電阻率和埋深之間存在 S等值和 T等值關(guān)系，如果其中一個(gè)參數(shù)不確定，那就可能對(duì)應(yīng)多個(gè)結(jié)果而曲線形態(tài)和曲線擬合結(jié)果完全一樣，這會(huì)在工程應(yīng)用中造成很大誤差。

2.4旁側(cè)影響。兩個(gè)相鄰的測(cè)點(diǎn)，其中一個(gè)點(diǎn)靠近山體或水邊，其曲線形態(tài)會(huì)發(fā)生較大變化，相應(yīng)的解釋也會(huì)發(fā)生大的變動(dòng)，而事實(shí)上地質(zhì)結(jié)構(gòu)卻沒(méi)有多大變化。雖然高密度電法有多種裝置，如對(duì)稱四極裝置、施倫貝爾1裝置、施倫貝爾2、偶極裝置、微分裝置等，但是對(duì)于具體的施工條件選擇的裝置要綜合考慮。四極裝置是公認(rèn)的最穩(wěn)妥的裝置，所以在工作中應(yīng)予優(yōu)先選用；偶極裝置靈敏度最高，但引起假象的可能性也同時(shí)增大，并且該裝置信號(hào)衰減最快，信噪比會(huì)隨探測(cè)深度的加大迅速降低，其勘探深度偏??；對(duì)于剖面測(cè)量任務(wù)，宜采用多種裝置。如果場(chǎng)地開(kāi)闊，一般都使用四極裝置。因?yàn)樵摲塬@得最大的測(cè)量電位。這對(duì)于節(jié)省外接電源，減少供電電壓，特別是壓制干擾，增強(qiáng)有效信號(hào)，有著重要意義。但是如果場(chǎng)地不允許，最好使用三極裝置(AMN、MNB)。三極裝置比四極將節(jié)省一半場(chǎng)地。

3高密度電阻率法的實(shí)際應(yīng)用

從經(jīng)驗(yàn)可以歸納出采空區(qū)和巷道為特高阻，灰?guī)r層為高阻，煤層呈中到相對(duì)高阻，灰?guī)r層和未開(kāi)采煤層橫向較均勻且分布范圍一般很大，充水的巷道呈低阻但范圍很小。地表通過(guò)不同電極距的布設(shè)可采集到反映地下不同點(diǎn)、不同深度的視電阻率值，而視電阻率值即蘊(yùn)含著各種地質(zhì)體的分布信息，采用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、影像成圖和綜合分析解釋，即可確定出地下采空區(qū)和巷道的大小、形狀、分布范圍以及在地表的投影位置。所以利用組成地下介質(zhì)層間的電性差異，高密度電法被利用到了很多的應(yīng)用領(lǐng)域，下面僅簡(jiǎn)單介紹所用到的幾個(gè)主要應(yīng)用領(lǐng)域。

3.1水利工程：堤壩探測(cè)；堤壩結(jié)構(gòu)體探測(cè)；水庫(kù)堤防滲漏檢測(cè)；水庫(kù)堤防裂縫檢測(cè)；河堤防隱患探測(cè)；堤防垂直防滲墻質(zhì)量檢測(cè)。

3.2環(huán)境工程地質(zhì)：滑坡調(diào)查；邊坡軟弱夾層調(diào)查；凍土調(diào)查；巖溶探測(cè)。

3.3工程地質(zhì)勘察：基巖面調(diào)查；隧道滲漏探測(cè)；斷層探測(cè)。

3.4城市工程勘察：城市管線探測(cè)；人防工程探測(cè)；城市地下埋藏物探測(cè)；路面塌陷調(diào)查。

3.5工程質(zhì)量檢測(cè)：隧道灌漿質(zhì)量檢測(cè)；巖溶灌漿質(zhì)量檢測(cè)；堤防灌漿質(zhì)量檢測(cè)；煤田采空區(qū)處理灌注質(zhì)量檢測(cè)。

4結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐證明，高密度電法同時(shí)擁有剖面法和電測(cè)深法的功能，具有點(diǎn)距小、數(shù)據(jù)采集密度大的特點(diǎn)，能較直觀、形象地反映電性異常體的形態(tài)和產(chǎn)狀。與其它電阻率方法相比，它具有成本低、效率高、地電信息豐富且探測(cè)精度高等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)解決地層巖性分界、煤窯采空區(qū)、巖溶發(fā)育和斷層發(fā)育情況，能取得較好的勘察效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]許國(guó)輝.高密度電法在水庫(kù)工程探查中的應(yīng)用[EB/OL].http://www.cqbtsk.com.cn/gctc.htm.

[2]杜華光.高密度電法在工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用[J].路基工程,2008(4).

[3]鄧維祥.高密度電阻率法在廠址區(qū)工程勘察中的應(yīng)用[J].電力勘測(cè)設(shè)計(jì),2007（4）.

[4]董浩斌,王傳雷.高密度電法的發(fā)展與應(yīng)用[J].地學(xué)前緣,2003,10(1).

[5]朱清耀.高密度電法在巖溶地區(qū)工程勘察中的應(yīng)用[J].福建工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2005,3(3)：238.