高密度電阻率法在工程勘察中的應(yīng)用

1、淺釋高密度電阻率法方法特點(diǎn)陜西省地勘局物化探隊2004年10月淺釋高密度電阻率法方法特點(diǎn)一、緒言工程物探是工程地質(zhì)勘察中的重要手段之一，但其本身由于勘探儀器的限制，還存在著很多不足。例如，應(yīng)用巖石的電性差異來解決地質(zhì)問題時，我們以前采用常規(guī)電法-電阻率測深法，一般是供電極AB，接收極MN，若排列形式為AMNB對稱排列（a法排列），稱該方法為對稱四極電阻率測深法。電阻率測深法在某一測點(diǎn)上逐次擴(kuò)大供電電極距AB：AB=1、3、7、10、15、25、50、70、100、150、200、300、500米，使探測深度逐漸加大，這樣便可得到沿垂直（縱深）方向由淺到深的視電阻率變化情況。但是電阻率測深法由于

2、受其觀測方式的制約，不僅測點(diǎn)稀，工作效率低信息量小，而且更難從多種電極排列去研究地電斷面的特征、結(jié)構(gòu)與分布。因此，所提供的關(guān)于地電斷面的地質(zhì)信息貧乏，資料解釋存在相當(dāng)困難。為了克服上述困難與不足，更好的發(fā)揮物探在工程勘察中的優(yōu)勢，我們引進(jìn)了高密度電阻率這項新的勘探技術(shù)。高密度電阻率法相對常規(guī)電阻率測深法，有以下優(yōu)點(diǎn)：1、電極布設(shè)是一次完成的。雖然在工作開始觀測前要投入較大的工作量來完成多電極的布設(shè)工作，但這樣做可以防止因電極重復(fù)設(shè)置引起的干擾，減小了測量誤差。2、常規(guī)電阻率測深一次只能得到一條剖面上一個點(diǎn)的電阻率值，而高密度電法在電極布設(shè)好時可以得到一條剖面下整個斷面的電阻率參數(shù)。大量的信息使

3、我們在異常解譯上排除電法工作的多解性有了較大的幫助。3、野外的數(shù)據(jù)采集、收錄實(shí)現(xiàn)自動化、智能化，因此可以方便的采集到同一深度上多個電阻率參數(shù)以及不同深度上電阻率參數(shù)。數(shù)據(jù)的自動存儲避免了人為的觀測記錄誤差，智能化可以實(shí)時看到地電斷面電阻率變化特征，便于與計算機(jī)聯(lián)接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，便于后期資料處理。4、由于在一條地電斷面上有很多的電阻率值（所以稱之為高密度電阻率），在現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)的支持下，利用現(xiàn)在較成熟的應(yīng)用軟件包，我們可以很方便的得到一條地電斷面異常圖，使我們很直觀的分析地質(zhì)體的相對電性特征，從而了解異常地質(zhì)體的埋深、規(guī)模等。而常規(guī)電阻率測深無法做到這一點(diǎn)。由于上述特點(diǎn)，使得高密度電阻率法與常

4、規(guī)電阻率法相比，具有效率高，反映地電、地質(zhì)信息更豐富，更直觀，資料解釋更準(zhǔn)確，因此也就使得電法勘探能力有了顯著的提高。二、高密度電法工作方法與技術(shù)野外工作時對于某一勘測剖面，根據(jù)探測深度、剖面長度來確定電極間距，電極間距一般從110米可供選擇，測量層數(shù)116層，剖面較長時我們可以采用多條排列連續(xù)追綜。我們設(shè)電極間距為a,一條排列60根電極，層號為n,供電極為A、B，測量極為M、N。電極編號為1、2、3、4-60。我們將儀器工作過程作一簡要說明： 第一層：（電極位置在1位置我們記為A=1）A=1，M=2，N=3、B=4，AB極距=3a，測量理論深度h=AB/2=3/2a=1.5a。然后儀器自動正

5、向供電4秒，斷電4秒，反向供電4秒，再斷電4秒，形成16秒的周期，得到第一層的的第一個測點(diǎn)值，然后電極轉(zhuǎn)換器開始動作， A=2，M=3，N=4、B=5，儀器完成一個周期的供電后得到第一層第二個測點(diǎn)值，一直到A=57，M=58，N=59、B=60，完成第一層的最后一個極距得到第一層的最后一個測點(diǎn)值即第57個測點(diǎn)值。電極轉(zhuǎn)換器自動擴(kuò)大供電電極距離，供電極距增加后，測量深度相應(yīng)的增大，所以就轉(zhuǎn)到第二層測量。第二層：A=1，M=3，N=5、B=7，AB極距=6a，測量理論深度h=AB/2=6/2a=3a。然后儀器自動正向供電4秒，斷電4秒，反向供電4秒，斷電4秒，形成16秒的周期，得到第二層的的第一個

6、測點(diǎn)值，然后電極轉(zhuǎn)換器開始動作， A=2，M=4，N=6、B=8，儀器完成一個周期的供電后得到第二層第二個測點(diǎn)值， 一直到A=54，M=56，N=58、B=60，完成第二層的最后一個極距得到第二層的最后一個測點(diǎn)值即第54個測點(diǎn)值。電極轉(zhuǎn)換器繼續(xù)自動擴(kuò)大供電電極距離，供電極距增加后，測量深度又相應(yīng)的增大，所以就轉(zhuǎn)到第三層測量。第三層：A=1，M=4，N=7、B=10，AB極距=9a，測量理論深度h=AB/2=9/2a=4.5a。然后儀器自動正向供電4秒，斷電4秒，反向供電4秒，斷電4秒，形成16秒的周期，得到第三層的的第一個測點(diǎn)值，然后電極轉(zhuǎn)換器開始動作， A=2，M=5，N=8、B=11，儀器

7、完成一個周期的供電后得到第三層第二個測點(diǎn)值，一直到 A=51，M=54，N=57、B=60，完成第三層的最后一個極距得到第三層的最后一個測點(diǎn)值即第51個測點(diǎn)值。電極轉(zhuǎn)換器繼續(xù)自動擴(kuò)大供電電極距離，供電極距增加后，測量深度又相應(yīng)的增大，所以就轉(zhuǎn)到第四層測量。第n層：AB極距=3na，測量理論深度h=AB/2=3/2na，測量點(diǎn)數(shù)=60-3n。以此類推，完成整條剖面下整個斷面的測量工作。由于供電電極距的不斷增大，而電極總數(shù)不變，就使得某一層上測點(diǎn)不斷減少，隨測量深度增大，在斷面上測點(diǎn)呈倒梯形分布(見下圖)。從以上可以得到：任一層上測點(diǎn)數(shù)為60-3n(n為層號) 某一層上測量理論深度為3/2na測量

8、完成后，假若測了n層，則斷面上測點(diǎn)總數(shù)由下式計算：總點(diǎn)數(shù)=(57+60-3n)/2×n例如我們總共測量16層，電極間距為10米，不難算出最大測量理論深度為240米，總測點(diǎn)數(shù)為552個。三、高密電阻率法資料解譯高密度電法跟常規(guī)電法工作一樣所得到的電阻率它不是某一地質(zhì)體的真實(shí)電阻率，而是各個不同電性層的綜合反映，所以專業(yè)上稱之為視電阻率，用s來表示。要劃分地質(zhì)體形成的異常，還得引入相對視電阻率概念，因?yàn)橐曤娮杪十惓Ｋ窍鄬τ谝曤娮杪时尘皥龆?。所以要區(qū)分地電斷面上是否有異常存在，必須要觀測到視電阻率背景場，在視電阻率背景場上分析地電斷面上的相對高阻或低阻異常，結(jié)合地質(zhì)資料再來確定引起高阻

9、或低阻異常的原因。一般的，煤礦采空后形成的空洞，由于空洞“排斥”電流而顯示相對高阻異常，空洞充水后“吸引”電流而顯示相對低阻異常。采空區(qū)上方彎曲變形帶由于介質(zhì)的松散視電率呈現(xiàn)不均勻現(xiàn)象。另外，高密度電法（包括其它常規(guī)電法）實(shí)際探測深度達(dá)不到理論探測深度，電法勘探理論證明，實(shí)際探測深度一般為理論探測深度的0.6到0.7,而且一般布置高密電法工作時必須有足夠的探測深度余量，最好是先通過地質(zhì)調(diào)查了解勘測剖面下目標(biāo)物大致埋深，以實(shí)際探測深度推算理論深度，再設(shè)置儀器工作參數(shù)，而且要使實(shí)際探測深度大于目標(biāo)物底界面埋深，這樣才有異常體外圍的背景場，有利于資料的解譯。目標(biāo)物以淺視電阻率資料一是為異常解譯提供背景場（若沒有背景場異常也就無法顯現(xiàn)），二是了解其它地質(zhì)異常如采空區(qū)塌陷后上部地層出現(xiàn)的異常情況。總而言之，高密度電阻率法是通過現(xiàn)