試論高密度電法勘探技術的應用

2012-11-17 05:27:50郭桂柱

中國新技術新產品 2012年21期

郭桂柱

（江蘇煤炭地質局普查隊，江蘇徐州 221006）

高密度電法在巖溶勘察、找水等方面已經得到了較為廣泛的應用，氣反演程序也較為成熟，此種勘察手段在接地條件較好的情況下，如電極布設在土壤中，測量數據經過反演后能夠較好的反應實際情況。但是在接地條件較差時，反演誤差較大，結果不可信。對兩種勘測方法的比較中發現，施倫貝爾測深法效果較差，說明此種方法在接地條件較差的情況下不可用，溫納剖面法測得數據在反演中誤差較大，但是把數據繪成等值線進行推斷，推斷結果可信。因此，在接地條件較差時，測量方法應選擇剖面法而不是測深法，在對測量數據進行解譯時，不宜對數據進行反演，可以直接用視電阻率等值線圖來推斷。

1 高密度電法工作原理

高密度電法是工程物探有效方法之一，由常規電法發展而來，就其原理而言，與常規電阻率法完全相同，仍然以巖、土的電性差異為基礎，通過觀測和研究人工建立的地下穩定電場的分布規律來解決礦產資源、環境和工程地質問題。當人工向地下加載直流電流時，在地表利用相應儀器觀測其電場分布，研究在施加電場的作用下，地層中傳導電流的分布規律即視電阻率的分布規律，根據不同部位電阻率的差異性來推斷巖溶發育情況等。

高密度電阻率法的物理前提是地下介質間的導電性差異。和常規電阻率法一樣，它通過A、B電極向地下供電流I，然后在M、N極間測量電位差ΔV，從而可求得該點（M、N之間）的視電阻率值ρs=KΔV/I。根據實測的視電阻率剖面，進行計算、分析，便可獲得地下地層中的電阻率分布情況，從而可以劃分地層，判定異常等。

2 高密度電法的特點

高密度電阻率法是一種陣列勘探方法，野外測量時只需將全部電極（幾十至上百根）置于測點上，然后利用程控電極轉換開關和電測儀便可實現數據的快速和自動采集。當測量結果傳送至電腦后，對數據進行處理并給出關于地電斷面分布的各種物理解釋的結果。相對于常規電阻率法而言，它具有以下特點：

（1）電極布設是一次完成的，這不僅減少了因電極設置而引起的故障和干擾，而且為野外數據的快速和自動測量奠定了基礎。

（2）能有效地進行多種電極排列方式的掃描測量，因而可以獲得較豐富的關于地電斷面結構特征的地質信息。

（3）野外數據采集實現了自動化或半自動化，不僅采集速度快（大約每一測點需2～5s），而且避免了由于手工操作所出現的錯誤。

（4）可以對資料進行預處理并顯示剖面曲線形態，脫機處理后還可以自動繪制和打印各種成果圖件。

（5）與傳統的電阻率法相比，成本低、效率高、信息豐富、解釋方便、勘探能力顯著提高。

3 結果討論

在某工程中對溫納剖面法、施倫貝爾測深法進行了比較分析。勘察路線約1km，針對勘察路段的巖溶發育規律，為了達到應有的勘察深度擬選用溫納剖面法、施倫貝爾測深法兩種測量方法，具體的參數相同，電極間距為4m，最大電極數60根，最大隔離系數為10，最小隔離系數為1。測線長度為236m，理論勘察深度為40m，符合勘察要求。

圖1 溫納剖面法成果反演圖

圖1為溫納剖面法成果反演圖像，反演誤差為43.9%，迭代次數為7次，反演結果可信度較低。

圖2 施倫貝爾測深法成果反演圖

圖2為施倫貝爾測深法成果反演圖像，反演誤差為122%，迭代次數為6次，反演結果可信度非常低。而且兩種的方法所得數據在反演時收斂極限幾乎為零，即反演已經到了極限步驟，無法繼續反演。根據該地段的巖溶發育規律可知，發育較大溶洞的可能性較小，溶洞內多為粘土充填，所以在推斷時應選擇低阻區為可能存在溶洞的區域。

從圖1中可以看出低阻區分布比較集中，區域較大，發育如此大的溶洞可能性較低，所以反演的結果不能采用。

而圖2中的圖像，雜亂無章毫無規律可言，甚至出現不正常的現象，如對稱出現的高阻區。可以說施倫貝爾測深法在該地段的勘察基本失效。