地鐵勘察中電阻率的測(cè)試方法

地鐵勘察中電阻率得測(cè)試方法摘要：電阻率原位測(cè)試通常有二種方法，一就是在地面進(jìn)行，采用對(duì)稱四極法，另一種在工勘鉆孔中進(jìn)行，即電阻率測(cè)井。本文論述了各自得準(zhǔn)確性與適宜性。關(guān)鍵詞：地鐵；電阻率；對(duì)稱四極電測(cè)深；測(cè)井一、概述大地電阻率就是地鐵工程接地計(jì)算中得必要參數(shù)，直接影響接地裝置接地電阻得大小、地面電位分布與跨步電壓，為了合理設(shè)計(jì)接地裝置，必須對(duì)大地進(jìn)行電阻率測(cè)試。電阻率測(cè)試通常有二種方法，一就是在地面進(jìn)行，采用對(duì)稱四極法，另一種在工勘鉆孔中進(jìn)行，即電阻率測(cè)井。前者地面測(cè)試需要較長(zhǎng)得地面電性均勻得場(chǎng)地，而地鐵勘察通常在城市建筑物密集區(qū)域，難以滿足測(cè)試要求，影響測(cè)試精度；后者在施工后得鉆孔中進(jìn)行，鉆孔較淺，測(cè)試精度受低阻鉆井液得影響較大。本人通過(guò)在南京、蘇州等地鐵勘察電阻率測(cè)試中對(duì)地面與鉆孔電阻率測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，分別確定了地面與鉆孔電阻率測(cè)試數(shù)據(jù)各自得準(zhǔn)確性與適宜性。二、測(cè)試方法得選擇及數(shù)據(jù)解釋1、地面測(cè)試在地面場(chǎng)地條件允許得條件下，結(jié)合工勘鉆孔資料地層電性層簡(jiǎn)單，選擇地面對(duì)稱四極電測(cè)深法方便易行，施工不必等候鉆孔，一天可測(cè)試多個(gè)場(chǎng)地，一般地鐵開挖深度在3033米左右，電測(cè)深最大AB/2為勘察深度得2倍，電極距見下電測(cè)深電極距表AB/2（米）357101522345070MN/2（米）0、50、50、50\530、53測(cè)量結(jié)果繪制成雙對(duì)數(shù)電測(cè);采曲線，結(jié)合工勘鉆孔劃分得電性層進(jìn)行解釋，電性層簡(jiǎn)單可以可以通過(guò)量板定量解釋，稍復(fù)雜可以通過(guò)電腦軟件正、反演定量解釋，均可獲得目得地層較精確得電阻率值。2、鉆孔測(cè)試如地面場(chǎng)地條件不理想，則易在工勘鉆孔中進(jìn)行。在鉆孔測(cè)試電阻率要受到井眼、圍巖、層厚、泥漿（沖洗帶、侵入帶）及測(cè)井儀器本身等多因素得影響。⑴電阻率測(cè)井探測(cè)深度電阻率測(cè)井探測(cè)深度就是指探測(cè)器得橫向探測(cè)深度，對(duì)于普通電阻率測(cè)井來(lái)說(shuō)，以供電電極為中心，以某一深度為半徑得球面內(nèi)包含得介質(zhì)對(duì)測(cè)量結(jié)果貢獻(xiàn)為50%時(shí)，此半徑為探測(cè)深度。梯度電極系：探測(cè)半徑為1、4。如：M2、25A0、5B表示雙極供電正裝梯度電極系，其中L=2、5m,探測(cè)深度3、 5m;電位電極系：探測(cè)半徑為20女口：AO、5M2x25N表示單極供電正裝電位電極系，其中L=0、5m,探測(cè)深度1、0mo(2)電阻率測(cè)試得影響因素電極系得影響不同得電極系測(cè)得得視電阻率曲線不同，即使對(duì)相同電極系來(lái)說(shuō)，盡管地層模型相同，測(cè)量條件相同，如果電極距不同，得到得曲線也會(huì)有較大差別。根據(jù)普通電阻率測(cè)井得探測(cè)深度定義可知，電極距不同也就就是說(shuō)它得探測(cè)深度不同，受到井眼與圍巖得影響也就不同。探測(cè)深度小，受井眼影響較大，受圍巖得影響較小，測(cè)得得視電阻率曲線幅度較低（對(duì)高阻層來(lái)說(shuō)）；探測(cè)深度大，井眼得影響相對(duì)減弱，而圍巖得影響又逐漸增大，降低了曲線得分辨率，也會(huì)給目得層測(cè)得得視電阻率曲線造成較大影響。因此，選用得電極系電極距不能太大也不能太小。井得影響由于井內(nèi)泥漿電阻率比剖面上高阻巖層得電阻率低得多，從而對(duì)電極系供電電極造成得電場(chǎng)分布起分流作用。主要有以下兩個(gè)方面：井徑得影響：井徑越大，探測(cè)范圍內(nèi)低阻泥漿越多，對(duì)測(cè)量結(jié)果影響越大，視電阻率越低；井內(nèi)泥漿電阻率得影響：泥漿電阻率低時(shí)，由于分流作用增強(qiáng)，也使得視電阻率曲線幅度降低。圍巖與層厚得影響電極系選定后，電極距一定。滲透層（地層）厚度不同，視電阻率曲線也會(huì)出現(xiàn)差異。地層薄，低阻圍巖得影響就會(huì)加大，視電阻率曲線值幅度偏低。侵入影響泥漿侵入造成滲透層徑向電阻率分布得變化，出現(xiàn)了沖洗帶、過(guò)渡帶與原狀地層，井壁還有泥餅得存在。沖洗帶：巖層孔隙中得地層水全部被泥漿濾液取代，電阻率用RXO表示；過(guò)渡帶：巖層孔隙中得地層水部分被泥漿濾液取代；原狀地層：未受到泥漿得影響。⑶視電阻率曲線得解釋梯度電極系探測(cè)深度大，受鉆井液影響小。因此，測(cè)試電阻率宜采用梯度電極系，本文討論梯度電極系曲線。①梯度電極系理論曲線電測(cè)井理論公式由于理想梯度電極系（或）為無(wú)窮小，此時(shí) M、N（或A、B）與記錄點(diǎn)O合為一點(diǎn)，視電阻率公式可寫為：其中E。就是記錄點(diǎn)0處沿井軸方向得電勢(shì)得梯度，令，且有，則視電阻率公式為：Ro為記錄點(diǎn)O所在處得介質(zhì)得真電阻率，jo為記錄點(diǎn)0處得實(shí)際電流密度。由公式可以瞧出，在測(cè)量條件不變得情況下，所測(cè)得視

電阻率值與記錄點(diǎn)處得實(shí)際電流密度、記錄點(diǎn)所在介質(zhì)電阻率成正比圖1底部梯度理論曲線下面由圖1來(lái)說(shuō)明電極系在井中提升得過(guò)程中，視電阻率得變化。設(shè)一高阻層，其電阻率為，厚度為，上下圍巖相同,電阻率為,忽略井得影響。第一階段,在下部圍巖離高同,電阻率為,忽略井得影響。第一階段,在下部圍巖離高阻層較遠(yuǎn)處，相當(dāng)于電極系在電阻率為Rs得均勻介質(zhì)中,視電阻率測(cè)量結(jié)果不受高阻層得影響，因此為一直線,Ra=Rs,到a點(diǎn)為止;第二階段，儀器上升到離高阻層較近時(shí)，Ra受到高阻層得影響，對(duì)電流有排斥作用，使記錄點(diǎn)處得實(shí)際電流密度增力口，此時(shí)jo>joj,并且越靠近高阻層，jo呈上升趨勢(shì)，所以Ra值增大，到達(dá)高阻層底界面時(shí)，電阻率到達(dá)b點(diǎn)；第三階段，儀器上升到記錄點(diǎn)離高阻層一倍電極距以內(nèi)時(shí)，A電極流出得電流在界面法向上連續(xù)，Ra值只與界面兩端得介質(zhì)得電阻率有關(guān),,直到記錄點(diǎn)進(jìn)入高阻層，得到曲端得介質(zhì)得電阻率有關(guān),,直到記錄點(diǎn)進(jìn)入高阻層，得到曲線be段；第四階段，記錄點(diǎn)進(jìn)入高阻層以后開始一段時(shí)間內(nèi)，記錄點(diǎn)處得介質(zhì)電阻率突然由Rs增至Rt,并且由于下面圍巖得電阻率較低，對(duì)電流有一定得吸引作用，因此記錄點(diǎn)處得實(shí)際電流密度jo要大于joj,由公式瞧出，Ra>Rt,因此在界面處形成了視電阻率極大值，即曲線得cd段，故極大值可確定地層界面;第五階段，隨儀器得上升，Ra受下部圍巖得影響逐漸減小，Ra也逐漸減小至高阻層實(shí)際電阻率Rt止，曲線到達(dá)占?5第六階段，在高阻層內(nèi)遠(yuǎn)離上下圍巖得一段距離內(nèi)， Ra保持不變，為高阻層得實(shí)際電阻率值。第七階段，隨儀器得上升，Ra逐漸受到上部圍巖得影響，使jo減小，Ra逐漸變低。第八階段，記錄點(diǎn)