高密度电阻率法在工程勘察中应用..docVIP

高密度电阻率法在工程勘察中应用 　　　　 　杜荣光 　 　（云南省有色地质调查院 昆明　650215） 〖摘要〗本文介绍高密度电阻率法的原理及技术方法，它相对常规电法具有测点密度大、信息量多、效率高等特点，通过在工程勘察中应用实例，认为在工程勘察中，是一种简单易行，行之有效的方法。 〖关键词〗高密度电阻率法 工程勘察 一、 前言 工程物探是工程地质勘察中的重要手段之一,但由于勘探险仪器的限制,还存在着很多不足。例如，利用岩石的电性差异来解决地质问题时，我们大都采用常规电法─电阻率测深法，但是由于电阻率测深法受其观测方式的制约，不仅测点稀，工作效率低，信息量小，而且更难从多种电极排列的各种组合上去研究地电断面的特征、结构与分布。因此，常规电法工作方式所提供的关于地电断面的地质信息贫乏，资料解释存在相当困难。随着仪器设备技术及计算机计算技术的先进发展，高密度电阻率法勘探技术在工程地质勘察中发挥着重要作用。高密度电阻率法相对于常规电阻率法，有以下优点： ⒈电极布设是一次完成，因而可以防止因电极重复设置引起的干扰，减小测量误差。 ⒉能有效地进行多种电极排列方式的测量与组合，从而可以提供较为丰富的地电结构状态及地质信息。 ⒊野外的数据采集、记录，实现了自动化、智能化，因此可以采集到大量的数据，并且避免了人工操作带来的误差。 ⒋资料的处理和图示，实现计算机处理，因此大大提高了电阻率法的智能化，现代化。 由于上术特点，使得高密度电阻率法相对于常规电阻率法相比，具有成本低，效率高，反映地电断面、地质信息更丰富，更直观，资料解释简单方便等特点，目前已被广泛应用于能源勘探与城市物探、铁道与桥梁路线勘探、寻找地下水、确定水库坝基、防洪大堤隐患位置勘探、其它地质灾害勘察中。 二、高密度电阻率法的原理及技术方法 ⒈高密度电阻率法的原理 高密度电阻率法与常规电阻率法的基本原理完全相同，在本质上都是直流电阻率法。因此，它仍是以岩石的电性差异为基础的一类直流电阻方法，研究的是在施加电场作用下，地中传导电流的分布规律。 对于简单地电条件下的位场分布的求解，通常采用解析法，即根据给定的边界条件解拉普拉斯方程 。对于复杂地电结构的分布规律，主要用各种数值模拟方法。 高密度电阻率法与常规电阻率法的不同是装置电极排列方式不同，高密度电阻率法采用的是组合式的剖面装置。 ⒉高密度电阻率法的技术方法 ⑴仪器系统 目前大部分高密度电阻率法仪器系统由常规电阻率法多功能数字仪、多路电极转换器及高级电阻率法处理软件组成。 系统主机一机多用，即能单独做常规电阻率法，以能配合多路电极转换器和电缆电极做高密度电阻率法。系统主机数据采集精度高、测量速度快、存储量大、大屏幕显示、菜单对话式操作，能与外部计算机对接。 多路电极转换器控制灵活，具有可定位到开关自诊功能，能将多个多路电极转换器通过通讯电缆快速串联在一起实现级联，可使系统电极数量成倍增加。 高密度电阻率法处理软件可使电法测量数据解释工作更加方便直观。 ⑵电极排列 高密度电阻率法能支持多种装置电极排列方式，根据电极排列方式不同，在做高密度电阻率法测量中分为两种方式测量。 ①固定断面扫描测量 该测量方法在测量时以深度方向的剖面线为单位进行测量。在电缆电极一次布设完成后，启动一次测量最少一条剖面线。一个测量断面由若干条剖面线组成。 该测量方法在电极排列方式上有α排列（温纳装置AMNB）、β排列（偶极装置ABMN）、γ排列（微分装置AMBN）、δA排列（联剖正装置AMN∞）、δB排列（联剖反装置∞MNB）等。下面以α排列（温纳装置AMNB）为例，说明高密度电阻率法的固定断面扫描测量方法。 设电极基本点距X=a,沿测线布设电极Psum,剖面线号为n, 剖面线n上的测点数为Dn ，采用装置电极数Pa 。当Psum为60时，测线断面上的剖面线数为16（剖面线总数与各仪器系统设备有关），则剖面线n上的测点数为Dn =60－（Pa －1）×n，测线断面上的总测点数为∑16n=1Dn=552。在测量过程中保持AM=MN=NB=na不变，每测量完一点向前整体移动na极距，直至B极为最后一个电极。剖面上的测点数随剖面线号n的增大而减少，其断面上测点呈倒梯形分布。 ②变断面连续滚动扫描测量 该测量方法在测量时以滚动线为单位进行测量。在电缆电极一次布设完成后，启动一次测量最少一条滚动线。滚动线是一条沿深度方向听直线或斜线，各测点等距分布其上，所有滚动线上相同测点号的测点构成一条剖面（与固定断面扫描测量方式中的剖面概念相同），不同度的测点位于不同剖面上，一条滚动线上的测点数等于测