简析高密度电阻率法在工程勘察中的应用

1、简析高密度电阻率法在工程勘察中的应用 在矿产资源、工程及环境等地质调查中，由于地质背景具有多变性和复杂性，造成使用常规电法勘探很难满足实际地质调查的需要。 因此，被地学中成为“CT”的高密度电阻率法有了长足的发展，在各类地质调查中发挥了重要的效率与作用。高密度电阻率法又称为电阻率影像法，是一种阵列式的电法勘探方法，早在20世纪70年代末期英国学者就设计出了电测深偏置系统，建立了高密度电阻率的最新模式。我国地质矿产部门在80年代后期首先开展了高密度电阻率法及其应用技术的研究，井探讨完善了该方法的技术和理论。 高密度电阻率法是在测线上同时排列很多电极，通过对电极自动转换器的控制，实现电阻率法中各种

2、不同装置、不同极距的自动组合，从而一次布极可测得多种装置、多种极距情况下多种视电阻率参数的方法。对取得的多种参数经相应程序的处理和自动反演成像，可快速、准确地给出所测地电断面的地质解释图件，从而提高了电阻率方法的效果和工作效率。在条件适当时，此方法对工程物探以及探测煤矿的老硐，探测古墓墓穴等有较好的.效果。高密度电阻率法使用的仪器称为高密度电阻率仪或高密度电法测量系统。 高密度电法实际上是集中了电剖面法和电测深法。其原理与普通电阻率法相同，所不同的是在观测中设置了高密度的观测点。是一种阵列勘探方法。关于阵列电法勘探的思想源于20世纪70年代末期，英国人设计的电测深偏置系统就是高密度电法的最初模

3、式，我国是从2O世纪末期开始对高密度电法及其应用技术进行研究，从理论方法和实际应用的角度进行了探讨并完善，现有中国地质大学、原长春地质学院、重庆的有关仪器厂家研制成了几种类型的仪器。高密度电法野量时将全部电极(几十至上根)置于剖面上，利一Dfj程控电极转换开关和微机工程电测仪便可实现剖面中不同电极距、不同电极排列方式的数据快速自动采集。与常规电阻率法相比. 1.电极布置一次性完成.不仅减少了因电极设置引起的故障和干扰，并且提高了效率。 2.能够选用多种电极排列方式进行测量，可以获得丰富的有关地电断面的信息。 3.野外数据采集实现了自动化、智能化，提高了数据采集速度，数据的自动存储避免了 人为的

4、观测记录误差。 1.在工作开展前，首先要对整个工作区的地理特征进行分析研究，查看是否可以使用高密度电阻率法进行勘察。由于地层岩体的形成年代不同，形成后是否经历构造运动，热水变质作用，风化作用等因素都会影响电阻率值的大小。因此，在对探查结果进行详细解释时，对比资料越多越好，例如：地质勘探资料、钻孔资料、测井资料、室内岩土实验资料等都是应收集的有用资料。 2.高密度电阻率法的数据采集包括电极系，多芯电缆，多路电极转换器和测量主机。观测时按设计一定间隔，等间距电极由多芯电缆通过转换器与主机联接，实现了数据采集、存贮、传输等计算机自动控制的全过程。在工区布好侧线，按一定的间距插上电极，用智能电缆将其联

5、接，进而用采集仪采集工区数据。高密度电阻率法探测时由于电极多，在仪器自检电极接地效果时，所提示的接地不良电极一定要处理好，必要时可给电极周围加水，使之接地良好。 3.数据处理包括预处理和实际性处理。由于地下存在不均匀的物体、布设电极的接地电阻力大、地形起伏及地质噪声等因素的影响，都会产生干扰异常。为了所得到的结果具有真实性，通常要对原始数据进行预处理，以达到剔除干扰异常的目的。预处理主要是为了解决这些在实际工作中经常遇到的问题，以便为后续实质性处理作好铺垫。预处理方法主要包括相邻断面的数据拼接、剔除虚假点、插值和地形改正等几方面。 4.资料实质性处理(正反、演处理)4.1.高密度电阻率法有限元

6、法的正演。有限单元法是一种以变分原理和剖分插值为基础的数值计算发放。用这种方法求解稳定电流场电位，得到地下半空间场的分布，以表征稳定电流场的空间分布。 4.2.高密度电阻率法的测量数据在处理方法上采用佐迪方法进行二维反演。它的原理实际上是通过不断调整初始模型参数使正演曲线与实际曲线之差达到最小，此时得到的模型就作为实际测量所得到的地址模型，由此所得的最终模型参数作为反演结果。 5.为了将地下地质情况能够更准确的查清，结合实际地形条件，采用多种方法进行解释： 5.1.通过与所得到的试验图像异常特征对比进行解释。 5.2.同一剖面两种或两种以上装置的图像进行对比解释。 5.3.将图像与已知地质剖面

7、、钻孔等数据进行对比。 5.4.抽取少量几组符合测深条件的电测深数据进行反演解释。 某工程在前期地质勘查中发现施工场地存在有旧的煤碜L0通过了解得知，该地区在历史上有三次大规模的煤矿开采活动，旧煤窑的地理分布极其复杂，仅用钻探方法不能解决问题，为此我选用高密度电阻率法。从已经采集到手的钻孔资料来看，该区表层填土结构疏松，土质干燥;向下为粉质粘土、粉土，含水较为丰富;基层由粉砂岩、细砂岩、砂质泥岩、炭质泥岩等组成。已探到的旧煤窑内存有碎煤、石头等堆积杂物，因此在电阻率剖面上会显出高阻特征。与地质资料相结合，我们已将施工现场存有的旧煤窑的地理分布完全掌握。 分别发现旧煤窑的堆积杂物：碎煤、朽木、碎石等，与之前的探查结果相互吻合，同时电阻率剖面在5至l0米深的范围内出现不连续的低阻带，可见施工现场的地下水位线与在电阻率剖面上出现的低阻带相互