高密度電阻率法不同裝置探測效果對比模擬研究

■　鄭慧華

（浙江省工程勘察院浙江寧波315012）

高密度電阻率法不同裝置探測效果對比模擬研究

■鄭慧華

（浙江省工程勘察院浙江寧波315012）

高密度電阻率法在工程地質勘察等領域應用廣泛。在勘探過程中選擇合適裝置就顯的尤為重要。本文通過實驗模擬不同裝置探測應用分析在何種條件下得到更好的效果。結論研究表明溫納裝置的垂向分辨率相對較高，施倫貝爾1裝置對異常體的水平分辨率較高。

高密度電法溫納施倫貝爾

0　引言

高密度電阻率法作為一種高效的勘探手段，近年來在礦山采空區調查、涵洞和溶洞勘查、管線探測以及巖土工程勘察等方面應用越來越廣泛 [3]，高密度電阻率法探測時可采用不同的電極排列方式，在不同的地電模型，采用不同裝置模型測得的結果也有一定差異。因此很有必要對高密度電阻率法不同裝置的應用效果進行分析，對今后的勘探工作中有一定的指導意義。

1　不同裝置工作方式

高密度電阻率法除采用三電位電極系外，電阻率剖面所采用的裝置形式都可以用于高密度電阻率法，具體跑極方式有多種，因此在實際工作中可根據實際情況來選擇合適的裝置。本次實驗采用了：溫納(WN)裝置、施倫貝爾1(SB1)裝置。

1.1溫納(WN)裝置

溫納裝置(WN)又稱為對稱四極裝置,A、M、N、B等間距排列,其中A、B是供電電極,M、N是測量電極,AM=MN=NB=na(a為一個電極距),隨著間隔系數n的逐漸增大,四個電極間的間距也均勻拉開。

1.2施倫貝爾1(SB1)裝置

該裝置測量時M、N保持不動,A逐點向左、B向右向右移動固定距離,然后M、N向右移動一個電極距并固定,A、B點逐點向左、向右移動，移動的距離與第一個M、N位置所移動的距離相同。整個剖面結束后得到矩形斷面。

2　實驗模型設計

圖1　水池實驗模型圖

為了保證探測結果具有可比性,選擇同一實驗模型分別用溫納、施倫貝爾1兩種不同的跑極方式進行實驗,電極一次性鋪設后位置不再變動,保證獲取的是同一斷面的數據。實驗區域是三維電法模擬實驗水池（如圖1），將水池中的水模擬成圍巖，水下面布設高低不同的電阻異常體，測線布置在電阻異常體上方。使用儀器為重慶地質儀器廠生產的DUK-2A高密度電法儀一臺。多路電極轉換器一臺，45v電池箱一個，一根破皮電纜共有32道（2道為空道），導線若干等。主要參數為:供電電壓45V、電極總數30、點距0.1m、剖面層數9。

實驗采用的是高密度方法裝置中的兩種（溫納，施倫貝爾1）小電極測量水中的不同異常體模擬實驗，研究在采用不同裝置時，得到不同的勘探效果，從而為在野外應用正確選擇裝置做好理論研究的基礎。電極選擇的是粗銅絲，將電極插在具有一定硬度的塑料板中，應該確定好板得中線，因為選擇的極距是0.1m，故用尺子畫好量好10cm的間隔，并按要求將銅絲插好，在開始實驗之前要檢查水池中的水是否將電極的最底端浸泡到，保持良好的接地效果。

3　實驗模型數據一致性檢查

為了確保實驗過程中前后探測的數據的一致性，本實驗做兩條實驗測線L1。采用溫納裝置，測線方向為自西向東，兩次采集數據，分別重復探測(見圖2和圖3)。

圖2　L1實驗線溫納反演圖

圖3　L1實驗線溫納反演圖

圖2、圖3探測的數據經過反演得到兩次實驗獲得的剖面圖，從圖中可以看出兩次探測高低阻區域分布情況基本一致，除部分區域分辨率有區別其他的反應情況基本相同，因此此次觀測的兩條測線反映了采集到數據在保證各種參數不變的情況下具可重復觀測性，對后續不同裝置觀測的數據反演對比具有重要意義。

4　兩種不同裝置模擬探測結果

本實驗布置測線對同一斷面按照不同裝置的跑極方式采集數據，通過數據反演得到兩條等值線剖面圖(如圖4、圖5)。

圖4　溫納裝置測線反演圖

從以上不同裝置探測得到的反演結果可看出,對異常體探測都有一定的異常響應。在1.0m-1.5m處都出現了是電阻率相對高值。不同的是溫納剖面在淺部視電阻率高低值有反應，而在施倫貝爾1反演剖面沒有反映，因此溫納裝置垂向分辨率相對要好一些。

圖5　施倫貝爾1裝置測線反演圖

施倫貝爾1反演剖面圖顯示視電阻率橫向異常變化很強烈，在1.10到1.20,1.90到2.00，2.10到2.20之間都出現了橫向突變，在水平方向上的高低阻異常明顯，而且在1.90到2.00，2.10到2.20之間出現的相對高低阻異常比溫納剖面更清晰。施倫貝爾1裝置對異常體在水平方向上的變化反應靈敏，水平分辨率相對較高。

5　結論

高密度電法不同裝置對異常體探測都有一定的異常響應，通過反演結果分析可看出，不同裝置在探測電阻率異常體的靈敏度上存在一定的差異。

（1）溫納裝置對于水平變化的分辨比較弱，適合分辨垂向結構的物體，施倫貝爾1裝置對地質體的水平方向上的變化反應非常靈敏，分辨率很高。

（2）在特定的地質條件下，要根據勘探目的、精度及深度等要求選擇合適的裝置類型進行勘探，通過對比分析，提高異常解釋的精度和可靠度。

[1]劉國興.電法勘探原理與方法[M].北京：地質出版社，2005:63-73.

[2]程慶，度先國，李懷良，葛寶，朱麗麗.高密度電法不同裝置特點及勘探效果比較[J].中國地球物理，2011（21）：787.

[3]馬志飛,劉鴻福,葉章,楊建軍.高密度不同裝置的勘探效果對比[J].物探裝備, 2009,19(1):52～55,67.

P631.3[文獻碼]B

1000-405X（2016）-3-130-2