簡析高密度電阻率法在工程勘察中的應(yīng)用

1、簡析高密度電阻率法在工程勘察中的應(yīng)用 在礦產(chǎn)資源、工程及環(huán)境等地質(zhì)調(diào)查中，由于地質(zhì)背景具有多變性和復(fù)雜性，造成使用常規(guī)電法勘探很難滿足實(shí)際地質(zhì)調(diào)查的需要。 因此，被地學(xué)中成為“CT”的高密度電阻率法有了長足的發(fā)展，在各類地質(zhì)調(diào)查中發(fā)揮了重要的效率與作用。高密度電阻率法又稱為電阻率影像法，是一種陣列式的電法勘探方法，早在20世紀(jì)70年代末期英國學(xué)者就設(shè)計(jì)出了電測深偏置系統(tǒng)，建立了高密度電阻率的最新模式。我國地質(zhì)礦產(chǎn)部門在80年代后期首先開展了高密度電阻率法及其應(yīng)用技術(shù)的研究，井探討完善了該方法的技術(shù)和理論。 高密度電阻率法是在測線上同時排列很多電極，通過對電極自動轉(zhuǎn)換器的控制，實(shí)現(xiàn)電阻率法中各種

2、不同裝置、不同極距的自動組合，從而一次布極可測得多種裝置、多種極距情況下多種視電阻率參數(shù)的方法。對取得的多種參數(shù)經(jīng)相應(yīng)程序的處理和自動反演成像，可快速、準(zhǔn)確地給出所測地電斷面的地質(zhì)解釋圖件，從而提高了電阻率方法的效果和工作效率。在條件適當(dāng)時，此方法對工程物探以及探測煤礦的老硐，探測古墓墓穴等有較好的.效果。高密度電阻率法使用的儀器稱為高密度電阻率儀或高密度電法測量系統(tǒng)。 高密度電法實(shí)際上是集中了電剖面法和電測深法。其原理與普通電阻率法相同，所不同的是在觀測中設(shè)置了高密度的觀測點(diǎn)。是一種陣列勘探方法。關(guān)于陣列電法勘探的思想源于20世紀(jì)70年代末期，英國人設(shè)計(jì)的電測深偏置系統(tǒng)就是高密度電法的最初模

3、式，我國是從2O世紀(jì)末期開始對高密度電法及其應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行研究，從理論方法和實(shí)際應(yīng)用的角度進(jìn)行了探討并完善，現(xiàn)有中國地質(zhì)大學(xué)、原長春地質(zhì)學(xué)院、重慶的有關(guān)儀器廠家研制成了幾種類型的儀器。高密度電法野量時將全部電極(幾十至上根)置于剖面上，利一Dfj程控電極轉(zhuǎn)換開關(guān)和微機(jī)工程電測儀便可實(shí)現(xiàn)剖面中不同電極距、不同電極排列方式的數(shù)據(jù)快速自動采集。與常規(guī)電阻率法相比. 1.電極布置一次性完成.不僅減少了因電極設(shè)置引起的故障和干擾，并且提高了效率。 2.能夠選用多種電極排列方式進(jìn)行測量，可以獲得豐富的有關(guān)地電斷面的信息。 3.野外數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)了自動化、智能化，提高了數(shù)據(jù)采集速度，數(shù)據(jù)的自動存儲避免了 人為的

4、觀測記錄誤差。 1.在工作開展前，首先要對整個工作區(qū)的地理特征進(jìn)行分析研究，查看是否可以使用高密度電阻率法進(jìn)行勘察。由于地層巖體的形成年代不同，形成后是否經(jīng)歷構(gòu)造運(yùn)動，熱水變質(zhì)作用，風(fēng)化作用等因素都會影響電阻率值的大小。因此，在對探查結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)解釋時，對比資料越多越好，例如：地質(zhì)勘探資料、鉆孔資料、測井資料、室內(nèi)巖土實(shí)驗(yàn)資料等都是應(yīng)收集的有用資料。 2.高密度電阻率法的數(shù)據(jù)采集包括電極系，多芯電纜，多路電極轉(zhuǎn)換器和測量主機(jī)。觀測時按設(shè)計(jì)一定間隔，等間距電極由多芯電纜通過轉(zhuǎn)換器與主機(jī)聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、存貯、傳輸?shù)扔?jì)算機(jī)自動控制的全過程。在工區(qū)布好側(cè)線，按一定的間距插上電極，用智能電纜將其聯(lián)

5、接，進(jìn)而用采集儀采集工區(qū)數(shù)據(jù)。高密度電阻率法探測時由于電極多，在儀器自檢電極接地效果時，所提示的接地不良電極一定要處理好，必要時可給電極周圍加水，使之接地良好。 3.數(shù)據(jù)處理包括預(yù)處理和實(shí)際性處理。由于地下存在不均勻的物體、布設(shè)電極的接地電阻力大、地形起伏及地質(zhì)噪聲等因素的影響，都會產(chǎn)生干擾異常。為了所得到的結(jié)果具有真實(shí)性，通常要對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，以達(dá)到剔除干擾異常的目的。預(yù)處理主要是為了解決這些在實(shí)際工作中經(jīng)常遇到的問題，以便為后續(xù)實(shí)質(zhì)性處理作好鋪墊。預(yù)處理方法主要包括相鄰斷面的數(shù)據(jù)拼接、剔除虛假點(diǎn)、插值和地形改正等幾方面。 4.資料實(shí)質(zhì)性處理(正反、演處理)4.1.高密度電阻率法有限元

6、法的正演。有限單元法是一種以變分原理和剖分插值為基礎(chǔ)的數(shù)值計(jì)算發(fā)放。用這種方法求解穩(wěn)定電流場電位，得到地下半空間場的分布，以表征穩(wěn)定電流場的空間分布。 4.2.高密度電阻率法的測量數(shù)據(jù)在處理方法上采用佐迪方法進(jìn)行二維反演。它的原理實(shí)際上是通過不斷調(diào)整初始模型參數(shù)使正演曲線與實(shí)際曲線之差達(dá)到最小，此時得到的模型就作為實(shí)際測量所得到的地址模型，由此所得的最終模型參數(shù)作為反演結(jié)果。 5.為了將地下地質(zhì)情況能夠更準(zhǔn)確的查清，結(jié)合實(shí)際地形條件，采用多種方法進(jìn)行解釋： 5.1.通過與所得到的試驗(yàn)圖像異常特征對比進(jìn)行解釋。 5.2.同一剖面兩種或兩種以上裝置的圖像進(jìn)行對比解釋。 5.3.將圖像與已知地質(zhì)剖面

7、、鉆孔等數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。 5.4.抽取少量幾組符合測深條件的電測深數(shù)據(jù)進(jìn)行反演解釋。 某工程在前期地質(zhì)勘查中發(fā)現(xiàn)施工場地存在有舊的煤磣L0通過了解得知，該地區(qū)在歷史上有三次大規(guī)模的煤礦開采活動，舊煤窯的地理分布極其復(fù)雜，僅用鉆探方法不能解決問題，為此我選用高密度電阻率法。從已經(jīng)采集到手的鉆孔資料來看，該區(qū)表層填土結(jié)構(gòu)疏松，土質(zhì)干燥;向下為粉質(zhì)粘土、粉土，含水較為豐富;基層由粉砂巖、細(xì)砂巖、砂質(zhì)泥巖、炭質(zhì)泥巖等組成。已探到的舊煤窯內(nèi)存有碎煤、石頭等堆積雜物，因此在電阻率剖面上會顯出高阻特征。與地質(zhì)資料相結(jié)合，我們已將施工現(xiàn)場存有的舊煤窯的地理分布完全掌握。 分別發(fā)現(xiàn)舊煤窯的堆積雜物：碎煤、朽木、碎石等，與之前的探查結(jié)果相互吻合，同時電阻率剖面在5至l0米深的范圍內(nèi)出現(xiàn)不連續(xù)的低阻帶，可見施工現(xiàn)場的地下水位線與在電阻率剖面上出現(xiàn)的低阻帶相互