常用電法勘探的原理及優(yōu)點(diǎn)分析

【摘要】隨著世界礦產(chǎn)資源的需求，地球物理勘探技術(shù)越來(lái)越倍受世人關(guān)注，而有效、相對(duì)確切的勘探手段也是被許多學(xué)者研究，而電法勘探是應(yīng)用地球物理學(xué)中方法種類(lèi)最多、應(yīng)用面最廣、使用性最強(qiáng)的一門(mén)分支學(xué)科。文中簡(jiǎn)要介紹了三種電法勘探方法的實(shí)施方法及原理、數(shù)據(jù)處理及其優(yōu)點(diǎn)概況，其中包括電阻率法、三維直流電法、瞬變電磁法和高密度電阻率法。

【關(guān)鍵詞】電法勘探；巖土體；電阻率測(cè)試法；三維直流電法；高密度電法

電法勘探是根據(jù)巖、礦石電學(xué)性質(zhì)的電性差異來(lái)找礦和研究地質(zhì)構(gòu)造的一種地球物理勘探方法，也是勘探行業(yè)應(yīng)用比較廣泛的一種勘探方法。它是通過(guò)儀器觀測(cè)人工、天然的電場(chǎng)或交變電磁場(chǎng)，分析、解釋這些場(chǎng)的特點(diǎn)和規(guī)律達(dá)到找礦勘探的目的。

1.三種電法勘探的主要方法及特色

1.1巖土體電阻率測(cè)試技術(shù)

對(duì)巖土體電阻率的測(cè)試，可以采用多種方法。下面主要介紹直流電測(cè)深中的溫納裝置在巖土體電阻率測(cè)試中的具體應(yīng)用。根據(jù)試驗(yàn)研究和工程實(shí)測(cè)結(jié)果知該法具有快速、準(zhǔn)確地測(cè)定巖土體電阻率，并對(duì)不同巖性層劃分做出客觀解釋的優(yōu)點(diǎn)。

實(shí)施原理：由于溫納裝置是等比裝置，且MN/AB=1/3，所以視電阻率與電位差及電流強(qiáng)度的關(guān)系式為：ρs=kΔUAM/I現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)施工方法：AB供電極距逐漸加大，以增加勘探深度，可以測(cè)得不同電極距下的視電阻率ρs。采取處理與解釋采用現(xiàn)場(chǎng)作圖的方式，快速測(cè)定電阻率及劃分巖性層位。以MN為橫坐標(biāo)，計(jì)算MN/ρs，并以MN/ρs為縱坐標(biāo)，在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上繪制MN/ρs與MN的關(guān)系圖。對(duì)各測(cè)深點(diǎn)依次作圖解釋?zhuān)汕蟮酶鳒y(cè)點(diǎn)處分層的電阻率值，對(duì)獲得的各層電阻率值進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)，便可獲得地層的平均電阻率值。物性層位的劃分可以采用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬計(jì)算、量板法或其它手工解釋方法。

該方法較傳統(tǒng)的解釋方法具有快速、準(zhǔn)確的特點(diǎn)，相對(duì)于傳統(tǒng)的解釋方法而言更適合工程物探在解決地層劃分和電阻率測(cè)試中的應(yīng)用。另外，場(chǎng)地的巖土電阻率是工程設(shè)計(jì)接地裝置的一個(gè)重要參數(shù)。它的確定對(duì)電流盡快地散入大地，達(dá)到足夠小的接地電阻及接地裝置地下部分的合理布局起到十分重要的作用，它沿地層深度的變化規(guī)律是選擇接地裝置型式設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。

1.2三維直流電法

三維直流電法探測(cè)就是應(yīng)用現(xiàn)有的直流電法儀器和勘探方法，在施工方法上優(yōu)化改進(jìn)，進(jìn)行加密采樣數(shù)據(jù)以取得三維數(shù)據(jù)體，然后采取電阻率層析成像技術(shù)進(jìn)行資料處理和成圖。該方法是傳統(tǒng)直流電法的三維化，可使勘探精度得到很大提高，在原有儀器設(shè)備條件下提高了傳統(tǒng)直流電法勘探的能力，其工作主體是測(cè)試工作，以“時(shí)間換取空間上的高分辨率”。

施工采取一次布極，多極距測(cè)量技術(shù)，本文主要介紹的三維直流電法勘探施工兩極裝置是：在勘探區(qū)域布置m條測(cè)線，每個(gè)測(cè)線布置n個(gè)測(cè)點(diǎn)（電極），測(cè)網(wǎng)密度根據(jù)探測(cè)對(duì)象及其探測(cè)深度而定，在城市建設(shè)和水利電力工程勘測(cè)中，一般選取測(cè)線距L=2～10米、測(cè)點(diǎn)距D=2～5米即可。

該法較傳統(tǒng)直流電法勘探具有信息量大、精度高的優(yōu)點(diǎn)，在工程勘察中有較好的應(yīng)用效果，同時(shí)又拓展了老式電法儀的應(yīng)用范圍，延長(zhǎng)了老式儀器的經(jīng)濟(jì)使用壽命；但又具有施工量大的缺點(diǎn)，性?xún)r(jià)比決定其適合于小區(qū)域的工程勘察。

1.3高密度電法

高密度電法實(shí)際上是集中了電剖面法和電測(cè)深法，其原理與普通電阻率法相同，即以巖石、礦物的電性差異為基礎(chǔ)，通過(guò)觀測(cè)和研究人工建立的電流場(chǎng)在大地中的分布規(guī)律，解決水文、環(huán)境和工程地質(zhì)問(wèn)題，所不同的是在觀測(cè)中設(shè)置了高密度的觀測(cè)點(diǎn)，是一種陣列勘探方法。

高密度電法野外測(cè)量時(shí)將全部電極（幾十至上百根）置于剖面上，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)剖面中不同電極距、不同電極排列方式的數(shù)據(jù)快速自動(dòng)采集。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)時(shí)，只需將全部電極布置在一定間隔的測(cè)點(diǎn)上，然后進(jìn)行觀測(cè)。

在設(shè)計(jì)和技術(shù)實(shí)施上，高密度電測(cè)系統(tǒng)采用先進(jìn)的自動(dòng)控制理論和大規(guī)模集成電路，使用的電極數(shù)量多，而且電極之間可自由組合，這樣就可以提取更多的地電信息，使電法勘探能像地震勘探—樣使用覆蓋式的測(cè)量方式。

高密度電法勘探的前提條件是地下介質(zhì)間的導(dǎo)電性差異，和常規(guī)電法一樣，它通過(guò)A、B電極向地下供電（電流為I），然后測(cè)量M、N極電位差△U，從而求得該記錄點(diǎn)的視電阻率值ρs=K*△U/I。根據(jù)實(shí)測(cè)的視電阻率剖面進(jìn)行計(jì)算、處理、分析，便可獲得地層中的電阻率分布情況，從而解決相應(yīng)的工程地質(zhì)問(wèn)題。

電極排列布置在工作中最優(yōu)先選用的是四極裝置，它是公認(rèn)的最穩(wěn)妥的裝置，雖然需要的場(chǎng)地開(kāi)闊，但是能獲得最大的測(cè)量電位，對(duì)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，而且四極裝置受地形的影響較小，電測(cè)剖面形態(tài)比較好判別。

高密度電法廣泛應(yīng)用于城市建筑等工程物探中，由于受場(chǎng)地范圍、地形起伏的局限，高密度電法多選用AMN和MNB的三極裝置，如同常規(guī)電法的三極裝置一樣在電性界面附近，因ρs電流密度呈現(xiàn)非線性變化，造成M N極的電位差的階躍，從而使ρs出現(xiàn)規(guī)律性的畸變。對(duì)于三極裝置在方法上可按照聯(lián)合剖面的工作方法進(jìn)行，即把測(cè)得的值作對(duì)稱(chēng)四極裝置化處理。

2.結(jié)語(yǔ)

三維直流電法探測(cè)技術(shù)、巖土體電阻率測(cè)試技術(shù)等，它們?cè)诳睖y(cè)中具有信息量大、準(zhǔn)確、直觀、經(jīng)濟(jì)、快速、便于分析等特點(diǎn)而具有廣泛的應(yīng)用前景。高密度電法由于其高效率、深探測(cè)和精確的地電剖面成像，成為地質(zhì)勘察中最有效的方法。隨著電子和數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展，利用電阻率的常規(guī)物探方法的應(yīng)用范圍和應(yīng)用領(lǐng)域以及數(shù)據(jù)處理技術(shù)也不斷進(jìn)展和創(chuàng)新，在工程建設(shè)和實(shí)踐中發(fā)揮著不可替代的作用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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