高密度电阻率法在工程勘察中的应用

1、浅释高密度电阻率法方法特点陕西省地勘局物化探队2004年10月浅释高密度电阻率法方法特点一、绪言工程物探是工程地质勘察中的重要手段之一，但其本身由于勘探仪器的限制，还存在着很多不足。例如，应用岩石的电性差异来解决地质问题时，我们以前采用常规电法-电阻率测深法，一般是供电极AB，接收极MN，若排列形式为AMNB对称排列（a法排列），称该方法为对称四极电阻率测深法。电阻率测深法在某一测点上逐次扩大供电电极距AB：AB=1、3、7、10、15、25、50、70、100、150、200、300、500米，使探测深度逐渐加大，这样便可得到沿垂直（纵深）方向由浅到深的视电阻率变化情况。但是电阻率测深法由于

2、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去研究地电断面的特征、结构与分布。因此，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。为了克服上述困难与不足，更好的发挥物探在工程勘察中的优势，我们引进了高密度电阻率这项新的勘探技术。高密度电阻率法相对常规电阻率测深法，有以下优点：1、电极布设是一次完成的。虽然在工作开始观测前要投入较大的工作量来完成多电极的布设工作，但这样做可以防止因电极重复设置引起的干扰，减小了测量误差。2、常规电阻率测深一次只能得到一条剖面上一个点的电阻率值，而高密度电法在电极布设好时可以得到一条剖面下整个断面的电阻率参数。大量的信息使

3、我们在异常解译上排除电法工作的多解性有了较大的帮助。3、野外的数据采集、收录实现自动化、智能化，因此可以方便的采集到同一深度上多个电阻率参数以及不同深度上电阻率参数。数据的自动存储避免了人为的观测记录误差，智能化可以实时看到地电断面电阻率变化特征，便于与计算机联接实现数据共享，便于后期资料处理。4、由于在一条地电断面上有很多的电阻率值（所以称之为高密度电阻率），在现代计算机技术的支持下，利用现在较成熟的应用软件包，我们可以很方便的得到一条地电断面异常图，使我们很直观的分析地质体的相对电性特征，从而了解异常地质体的埋深、规模等。而常规电阻率测深无法做到这一点。由于上述特点，使得高密度电阻率法与常

4、规电阻率法相比，具有效率高，反映地电、地质信息更丰富，更直观，资料解释更准确，因此也就使得电法勘探能力有了显著的提高。二、高密度电法工作方法与技术野外工作时对于某一勘测剖面，根据探测深度、剖面长度来确定电极间距，电极间距一般从110米可供选择，测量层数116层，剖面较长时我们可以采用多条排列连续追综。我们设电极间距为a,一条排列60根电极，层号为n,供电极为A、B，测量极为M、N。电极编号为1、2、3、4-60。我们将仪器工作过程作一简要说明： 第一层：（电极位置在1位置我们记为A=1）A=1，M=2，N=3、B=4，AB极距=3a，测量理论深度h=AB/2=3/2a=1.5a。然后仪器自动正

5、向供电4秒，断电4秒，反向供电4秒，再断电4秒，形成16秒的周期，得到第一层的的第一个测点值，然后电极转换器开始动作， A=2，M=3，N=4、B=5，仪器完成一个周期的供电后得到第一层第二个测点值，一直到A=57，M=58，N=59、B=60，完成第一层的最后一个极距得到第一层的最后一个测点值即第57个测点值。电极转换器自动扩大供电电极距离，供电极距增加后，测量深度相应的增大，所以就转到第二层测量。第二层：A=1，M=3，N=5、B=7，AB极距=6a，测量理论深度h=AB/2=6/2a=3a。然后仪器自动正向供电4秒，断电4秒，反向供电4秒，断电4秒，形成16秒的周期，得到第二层的的第一个

6、测点值，然后电极转换器开始动作， A=2，M=4，N=6、B=8，仪器完成一个周期的供电后得到第二层第二个测点值， 一直到A=54，M=56，N=58、B=60，完成第二层的最后一个极距得到第二层的最后一个测点值即第54个测点值。电极转换器继续自动扩大供电电极距离，供电极距增加后，测量深度又相应的增大，所以就转到第三层测量。第三层：A=1，M=4，N=7、B=10，AB极距=9a，测量理论深度h=AB/2=9/2a=4.5a。然后仪器自动正向供电4秒，断电4秒，反向供电4秒，断电4秒，形成16秒的周期，得到第三层的的第一个测点值，然后电极转换器开始动作， A=2，M=5，N=8、B=11，仪器

7、完成一个周期的供电后得到第三层第二个测点值，一直到 A=51，M=54，N=57、B=60，完成第三层的最后一个极距得到第三层的最后一个测点值即第51个测点值。电极转换器继续自动扩大供电电极距离，供电极距增加后，测量深度又相应的增大，所以就转到第四层测量。第n层：AB极距=3na，测量理论深度h=AB/2=3/2na，测量点数=60-3n。以此类推，完成整条剖面下整个断面的测量工作。由于供电电极距的不断增大，而电极总数不变，就使得某一层上测点不断减少，随测量深度增大，在断面上测点呈倒梯形分布(见下图)。从以上可以得到：任一层上测点数为60-3n(n为层号) 某一层上测量理论深度为3/2na测量

8、完成后，假若测了n层，则断面上测点总数由下式计算：总点数=(57+60-3n)/2×n例如我们总共测量16层，电极间距为10米，不难算出最大测量理论深度为240米，总测点数为552个。三、高密电阻率法资料解译高密度电法跟常规电法工作一样所得到的电阻率它不是某一地质体的真实电阻率，而是各个不同电性层的综合反映，所以专业上称之为视电阻率，用s来表示。要划分地质体形成的异常，还得引入相对视电阻率概念，因为视电阻率异常它是相对于视电阻率背景场而言。所以要区分地电断面上是否有异常存在，必须要观测到视电阻率背景场，在视电阻率背景场上分析地电断面上的相对高阻或低阻异常，结合地质资料再来确定引起高阻

9、或低阻异常的原因。一般的，煤矿采空后形成的空洞，由于空洞“排斥”电流而显示相对高阻异常，空洞充水后“吸引”电流而显示相对低阻异常。采空区上方弯曲变形带由于介质的松散视电率呈现不均匀现象。另外，高密度电法（包括其它常规电法）实际探测深度达不到理论探测深度，电法勘探理论证明，实际探测深度一般为理论探测深度的0.6到0.7,而且一般布置高密电法工作时必须有足够的探测深度余量，最好是先通过地质调查了解勘测剖面下目标物大致埋深，以实际探测深度推算理论深度，再设置仪器工作参数，而且要使实际探测深度大于目标物底界面埋深，这样才有异常体外围的背景场，有利于资料的解译。目标物以浅视电阻率资料一是为异常解译提供背景场（若没有背景场异常也就无法显现），二是了解其它地质异常如采空区塌陷后上部地层出现的异常情况。总而言之，高密度电阻率法是通过现