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地铁勘察中电阻率得测试方法摘要:电阻率原位测试通常有二种方法,一就是在地面进行,采用对称四极法,另一种在工勘钻孔中进行,即电阻率测井。本文论述了各自得准确性与适宜性。关键词:地铁;电阻率;对称四极电测深;测井一、概述大地电阻率就是地铁工程接地计算中得必要参数,直接影响接地装置接地电阻得大小、地面电位分布与跨步电压,为了合理设计接地装置,必须对大地进行电阻率测试。电阻率测试通常有二种方法,一就是在地面进行,采用对称四极法,另一种在工勘钻孔中进行,即电阻率测井。前者地面测试需要较长得地面电性均匀得场地,而地铁勘察通常在城市建筑物密集区域,难以满足测试要求,影响测试精度;后者在施工后得钻孔中进行,钻孔较浅,测试精度受低阻钻井液得影响较大。本人通过在南京、苏州等地铁勘察电阻率测试中对地面与钻孔电阻率测试数据进行对比,分别确定了地面与钻孔电阻率测试数据各自得准确性与适宜性。二、测试方法得选择及数据解释1、地面测试在地面场地条件允许得条件下,结合工勘钻孔资料地层电性层简单,选择地面对称四极电测深法方便易行,施工不必等候钻孔,一天可测试多个场地,一般地铁开挖深度在3033米左右,电测深最大AB/2为勘察深度得2倍,电极距见下电测深电极距表AB/2(米)357101522345070MN/2(米)0、50、50、50\530、53测量结果绘制成双对数电测;采曲线,结合工勘钻孔划分得电性层进行解释,电性层简单可以可以通过量板定量解释,稍复杂可以通过电脑软件正、反演定量解释,均可获得目得地层较精确得电阻率值。2、钻孔测试如地面场地条件不理想,则易在工勘钻孔中进行。在钻孔测试电阻率要受到井眼、围岩、层厚、泥浆(冲洗带、侵入带)及测井仪器本身等多因素得影响。⑴电阻率测井探测深度电阻率测井探测深度就是指探测器得横向探测深度,对于普通电阻率测井来说,以供电电极为中心,以某一深度为半径得球面内包含得介质对测量结果贡献为50%时,此半径为探测深度。梯度电极系:探测半径为1、4。如:M2、25A0、5B表示双极供电正装梯度电极系,其中L=2、5m,探测深度3、 5m;电位电极系:探测半径为20女口:AO、5M2x25N表示单极供电正装电位电极系,其中L=0、5m,探测深度1、0mo(2)电阻率测试得影响因素电极系得影响不同得电极系测得得视电阻率曲线不同,即使对相同电极系来说,尽管地层模型相同,测量条件相同,如果电极距不同,得到得曲线也会有较大差别。根据普通电阻率测井得探测深度定义可知,电极距不同也就就是说它得探测深度不同,受到井眼与围岩得影响也就不同。探测深度小,受井眼影响较大,受围岩得影响较小,测得得视电阻率曲线幅度较低(对高阻层来说);探测深度大,井眼得影响相对减弱,而围岩得影响又逐渐增大,降低了曲线得分辨率,也会给目得层测得得视电阻率曲线造成较大影响。因此,选用得电极系电极距不能太大也不能太小。井得影响由于井内泥浆电阻率比剖面上高阻岩层得电阻率低得多,从而对电极系供电电极造成得电场分布起分流作用。主要有以下两个方面:井径得影响:井径越大,探测范围内低阻泥浆越多,对测量结果影响越大,视电阻率越低;井内泥浆电阻率得影响:泥浆电阻率低时,由于分流作用增强,也使得视电阻率曲线幅度降低。围岩与层厚得影响电极系选定后,电极距一定。渗透层(地层)厚度不同,视电阻率曲线也会出现差异。地层薄,低阻围岩得影响就会加大,视电阻率曲线值幅度偏低。侵入影响泥浆侵入造成渗透层径向电阻率分布得变化,出现了冲洗带、过渡带与原状地层,井壁还有泥饼得存在。冲洗带:岩层孔隙中得地层水全部被泥浆滤液取代,电阻率用RXO表示;过渡带:岩层孔隙中得地层水部分被泥浆滤液取代;原状地层:未受到泥浆得影响。⑶视电阻率曲线得解释梯度电极系探测深度大,受钻井液影响小。因此,测试电阻率宜采用梯度电极系,本文讨论梯度电极系曲线。①梯度电极系理论曲线电测井理论公式由于理想梯度电极系(或)为无穷小,此时 M、N(或A、B)与记录点O合为一点,视电阻率公式可写为:其中E。就是记录点0处沿井轴方向得电势得梯度,令,且有,则视电阻率公式为:Ro为记录点O所在处得介质得真电阻率,jo为记录点0处得实际电流密度。由公式可以瞧出,在测量条件不变得情况下,所测得视
电阻率值与记录点处得实际电流密度、记录点所在介质电阻率成正比图1底部梯度理论曲线下面由图1来说明电极系在井中提升得过程中,视电阻率得变化。设一高阻层,其电阻率为,厚度为,上下围岩相同,电阻率为,忽略井得影响。第一阶段,在下部围岩离高同,电阻率为,忽略井得影响。第一阶段,在下部围岩离高阻层较远处,相当于电极系在电阻率为Rs得均匀介质中,视电阻率测量结果不受高阻层得影响,因此为一直线,Ra=Rs,到a点为止;第二阶段,仪器上升到离高阻层较近时,Ra受到高阻层得影响,对电流有排斥作用,使记录点处得实际电流密度增力口,此时jo>joj,并且越靠近高阻层,jo呈上升趋势,所以Ra值增大,到达高阻层底界面时,电阻率到达b点;第三阶段,仪器上升到记录点离高阻层一倍电极距以内时,A电极流出得电流在界面法向上连续,Ra值只与界面两端得介质得电阻率有关,,直到记录点进入高阻层,得到曲端得介质得电阻率有关,,直到记录点进入高阻层,得到曲线be段;第四阶段,记录点进入高阻层以后开始一段时间内,记录点处得介质电阻率突然由Rs增至Rt,并且由于下面围岩得电阻率较低,对电流有一定得吸引作用,因此记录点处得实际电流密度jo要大于joj,由公式瞧出,Ra>Rt,因此在界面处形成了视电阻率极大值,即曲线得cd段,故极大值可确定地层界面;第五阶段,随仪器得上升,Ra受下部围岩得影响逐渐减小,Ra也逐渐减小至高阻层实际电阻率Rt止,曲线到达占・5第六阶段,在高阻层内远离上下围岩得一段距离内, Ra保持不变,为高阻层得实际电阻率值。第七阶段,随仪器得上升,Ra逐渐受到上部围岩得影响,使jo减小,Ra逐渐变低。第八阶段,记录点
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