高密度電測深法在工程勘察中的應(yīng)用淺析

楊文鵬

(山西省勘察設(shè)計研究院，山西 太原 030013)

高密度電測深法在工程勘察中的應(yīng)用淺析

楊文鵬

(山西省勘察設(shè)計研究院，山西 太原 030013)

工程勘察作為工程建設(shè)的關(guān)鍵，其勘察的結(jié)果將直接影響到工程建設(shè)方案的制定。本文簡要分析了高密度電測深法的基本原理，并根據(jù)某工程勘察的實際案例，對其應(yīng)用進(jìn)行介紹。

高密度電測深法 勘察 應(yīng)用

電法勘探作為勘探地球物理學(xué)當(dāng)中的分支，是電學(xué)、電化學(xué)等學(xué)科在找礦當(dāng)中所發(fā)展起來的一門應(yīng)用的分支。對這種方法的應(yīng)用可追溯到19世紀(jì)的初期，并超過了100年的歷史。我國對于電法勘探的應(yīng)用是從上世紀(jì)30年開始，經(jīng)過至今80年的發(fā)展，在基礎(chǔ)理論、技術(shù)應(yīng)用等方面都取得很大的吃呢國際，從而使得當(dāng)前的電法勘探成為應(yīng)用最為廣泛，種類最為齊全的一門學(xué)科。

同時隨著我國近些年基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的加劇，電法勘探開始被大量應(yīng)用在工程建設(shè)、地質(zhì)勘探、考古、水文勘探等方面，其最為重要的原因是其勘探時間短、成本低、精度高和見效快的特點。對此，本文則針對電法勘探中的高密度電測深法的應(yīng)用進(jìn)行簡單的分析和介紹。

1. 密度電測深法原理

高密度電測深法是根據(jù)物理勘察的經(jīng)驗，在傳統(tǒng)電測探法的基礎(chǔ)上所開發(fā)出的一種精度比較高的方法，其基本的原理是根據(jù)不同地質(zhì)層的阻止不同，由此通過直流電源在該地質(zhì)層所形成的電場分布情況，測出其在不同深度下的供電電流大小和地表測量極距間的電位差，并根據(jù)該結(jié)果求出不同深度底層下的視電阻率，再結(jié)合量板擬合方法求出具備不同電性差異下的地層的電阻率、厚度、深度；最后通過電性差異的底層推導(dǎo)出該區(qū)域底層的分布情況。

該方法的原理與研究水平狀態(tài)下的巖層沿鉛垂方向分布情況的電阻率法。其具體的方法是對地面當(dāng)中的某點采用電測探法。其原理是保持被測量的水平兩點MN不變，在同一個測點，讓供電電極距AB根據(jù)一定的規(guī)律不斷的增加極距，每改變一次，對其形成的電位差和電流進(jìn)行統(tǒng)計。不斷變化AB的極距，使得M、N兩個測量電極的電位差減小到不能夠得到準(zhǔn)確讀數(shù)的時候，此時適當(dāng)?shù)脑黾覯N的距離。隨著其中供電點擊AB的不斷增大，對不同地質(zhì)層勘探的深度也在不斷的增加，從而最終達(dá)到對地質(zhì)層勘探的目的。

通過這種方法的測量，在某電不斷增加其供電電極，得到的視電阻率也在不斷的變化中。由此通過視電阻率可反映出該地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域下不同巖層的深度分布。但是該方法最為重要的是如何選擇供電電極的排列的方向，必須要求極距選擇方面不能跨越不同巖性的地層，還必須要符合垂直的走向。

2. 密度電測深法布置方式

該勘探方法其本質(zhì)上是在原來的電測深法勘探基礎(chǔ)上的一種改進(jìn)，通過儀器、電纜等實現(xiàn)對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集。在數(shù)據(jù)的采集中，極距的布局則采用等差數(shù)列的方式來進(jìn)行布局，從而使得其采集到的數(shù)據(jù)更加的豐富。對裝置的形式與傳統(tǒng)的采用高密度電阻率法的施倫貝爾裝置形式大致相同，對供電電極的布置通常都是一次性的完成，并使用人工跑極的方式對電極MN進(jìn)行移動測量。從這層面來講，其中的測量電極靈活變化大，可有效的避免因為電極兩用所帶來的測量方面的誤差。

當(dāng)前針對該方法勘探的布置方式，比較主流的包括對稱四極和三級探測兩種，其具體的布置方式為：

第一，對稱四極測深布置。該布置方式的原理則如圖1所示。

圖1 對稱四極測深位置布局

該布置方式的原理這是將供電電極A、B和需要測量的電極M、N通過對稱的方式分別分布在O的兩側(cè)，并且都在同一條測線上。在圖1中，A、B的距離會隨著測量的深入會不斷的變大，而其中M、N的距離則始終保持不斷，這樣當(dāng)A、B的距離如果足夠大的時候，其中MN兩端的電壓誤差則會變得越來越下，由此很難探測出其不同的視電阻率。對此，我們在進(jìn)行測量的過程中，通常會規(guī)定一個最小的電位差值，一般規(guī)定ΔUMN≥0.5mV，如果ΔUMN＜0．5mV，必須要適當(dāng)?shù)脑黾覯N之間的極距。在MN之間的交替處，同一AB對兩種MN都要進(jìn)行觀測，從而可使得其中的視電阻率曲線可以重疊。

第二，三極測深布置。該布置方式則是在四極測深的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，把原來的四極測深的中的一個供電電極設(shè)定為無限遠(yuǎn)，其具體的布局形式則如圖2.

圖2 三極測深布局

3. 測探法應(yīng)用

本文以內(nèi)蒙古呼和浩特某大型工程建設(shè)項目為例，該區(qū)域?qū)儆诔鞘薪紖^(qū)，植被稀少，屬于丘陵地帶。對該工程測量的方法則采用上述的四極電測探法，對極距排列的方式則選擇非等比進(jìn)行排列，供電的極距保持在 1.0～22.0 m，測量的極距則在0.3～1.5 m，通過測試可得到如表1和圖3的結(jié)果。

表1 電測探法測量結(jié)果

圖3 探測剖面

通過該測量結(jié)果發(fā)現(xiàn)其視電阻率基本為此在589～1705之間，同時通過剖面圖可看出，在該層巖性比較完整，分布也比較均勻。

4. 語

高密度電測深法作為當(dāng)前工程勘探中最為常用的方法，被廣泛的應(yīng)用在工程建設(shè)中。通過以對稱四極測法的應(yīng)用，可看出其應(yīng)用的價值。但是，該方法也存在這一些不足，如必須對地形進(jìn)行仔細(xì)勘察，地表的不均勻性帶來的誤差。因此，還需要在未來的研究中進(jìn)一步的提高。

[1]向陽，李玉冰，易利，等．排列方式及電極距對高密度電法異常響應(yīng)的影響分析[J]．工程地球物理學(xué)報，2011，8（4）：426～432．

[2]崔國華，張德元，梁紅藝，等．電法在公路巖溶勘察中的應(yīng)用[J]．工程地球物理學(xué)報，2009，6（3）：311～314．

[3]劉國華，王振宇，黃建平.土的電阻率特性及其工程應(yīng)用研究[J].巖土工程學(xué)報，2004，26（1）：83-87.

G322

B

1007-6344（2015）11-0101-01

楊文鵬，男（1981-），本科學(xué)歷，職稱工程師，主要從事巖土勘察與測量方面的工作。