地鐵勘察中電阻率的測試方法

地鐵勘察中電阻率得測試方法摘要：電阻率原位測試通常有二種方法，一就是在地面進(jìn)行，采用對稱四極法，另一種在工勘鉆孔中進(jìn)行，即電阻率測井。本文論述了各自得準(zhǔn)確性與適宜性。關(guān)鍵詞：地鐵；電阻率；對稱四極電測深；測井一、概述大地電阻率就是地鐵工程接地計(jì)算中得必要參數(shù)，直接影響接地裝置接地電阻得大小、地面電位分布與跨步電壓，為了合理設(shè)計(jì)接地裝置，必須對大地進(jìn)行電阻率測試。電阻率測試通常有二種方法，一就是在地面進(jìn)行，采用對稱四極法，另一種在工勘鉆孔中進(jìn)行，即電阻率測井。前者地面測試需要較長得地面電性均勻得場地，而地鐵勘察通常在城市建筑物密集區(qū)域，難以滿足測試要求，影響測試精度；后者在施工后得鉆孔中進(jìn)行，鉆孔較淺，測試精度受低阻鉆井液得影響較大。本人通過在南京、蘇州等地鐵勘察電阻率測試中對地面與鉆孔電阻率測試數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，分別確定了地面與鉆孔電阻率測試數(shù)據(jù)各自得準(zhǔn)確性與適宜性。二、測試方法得選擇及數(shù)據(jù)解釋1、地面測試在地面場地條件允許得條件下，結(jié)合工勘鉆孔資料地層電性層簡單，選擇地面對稱四極電測深法方便易行，施工不必等候鉆孔，一天可測試多個(gè)場地，一般地鐵開挖深度在3033米左右，電測深最大AB/2為勘察深度得2倍，電極距見下電測深電極距表AB/2（米）357101522345070MN/2（米）0、50、50、50\530、53測量結(jié)果繪制成雙對數(shù)電測;采曲線，結(jié)合工勘鉆孔劃分得電性層進(jìn)行解釋，電性層簡單可以可以通過量板定量解釋，稍復(fù)雜可以通過電腦軟件正、反演定量解釋，均可獲得目得地層較精確得電阻率值。2、鉆孔測試如地面場地條件不理想，則易在工勘鉆孔中進(jìn)行。在鉆孔測試電阻率要受到井眼、圍巖、層厚、泥漿（沖洗帶、侵入帶）及測井儀器本身等多因素得影響。⑴電阻率測井探測深度電阻率測井探測深度就是指探測器得橫向探測深度，對于普通電阻率測井來說，以供電電極為中心，以某一深度為半徑得球面內(nèi)包含得介質(zhì)對測量結(jié)果貢獻(xiàn)為50%時(shí)，此半徑為探測深度。梯度電極系：探測半徑為1、4。如：M2、25A0、5B表示雙極供電正裝梯度電極系，其中L=2、5m,探測深度3、 5m;電位電極系：探測半徑為20女口：AO、5M2x25N表示單極供電正裝電位電極系，其中L=0、5m,探測深度1、0mo(2)電阻率測試得影響因素電極系得影響不同得電極系測得得視電阻率曲線不同，即使對相同電極系來說，盡管地層模型相同，測量條件相同，如果電極距不同，得到得曲線也會有較大差別。根據(jù)普通電阻率測井得探測深度定義可知，電極距不同也就就是說它得探測深度不同，受到井眼與圍巖得影響也就不同。探測深度小，受井眼影響較大，受圍巖得影響較小，測得得視電阻率曲線幅度較低（對高阻層來說）；探測深度大，井眼得影響相對減弱，而圍巖得影響又逐漸增大，降低了曲線得分辨率，也會給目得層測得得視電阻率曲線造成較大影響。因此，選用得電極系電極距不能太大也不能太小。井得影響由于井內(nèi)泥漿電阻率比剖面上高阻巖層得電阻率低得多，從而對電極系供電電極造成得電場分布起分流作用。主要有以下兩個(gè)方面：井徑得影響：井徑越大，探測范圍內(nèi)低阻泥漿越多，對測量結(jié)果影響越大，視電阻率越低；井內(nèi)泥漿電阻率得影響：泥漿電阻率低時(shí)，由于分流作用增強(qiáng)，也使得視電阻率曲線幅度降低。圍巖與層厚得影響電極系選定后，電極距一定。滲透層（地層）厚度不同，視電阻率曲線也會出現(xiàn)差異。地層薄，低阻圍巖得影響就會加大，視電阻率曲線值幅度偏低。侵入影響泥漿侵入造成滲透層徑向電阻率分布得變化，出現(xiàn)了沖洗帶、過渡帶與原狀地層，井壁還有泥餅得存在。沖洗帶：巖層孔隙中得地層水全部被泥漿濾液取代，電阻率用RXO表示；過渡帶：巖層孔隙中得地層水部分被泥漿濾液取代；原狀地層：未受到泥漿得影響。⑶視電阻率曲線得解釋梯度電極系探測深度大，受鉆井液影響小。因此，測試電阻率宜采用梯度電極系，本文討論梯度電極系曲線。①梯度電極系理論曲線電測井理論公式由于理想梯度電極系（或）為無窮小，此時(shí) M、N（或A、B）與記錄點(diǎn)O合為一點(diǎn)，視電阻率公式可寫為：其中E。就是記錄點(diǎn)0處沿井軸方向得電勢得梯度，令，且有，則視電阻率公式為：Ro為記錄點(diǎn)O所在處得介質(zhì)得真電阻率，jo為記錄點(diǎn)0處得實(shí)際電流密度。由公式可以瞧出，在測量條件不變得情況下，所測得視

電阻率值與記錄點(diǎn)處得實(shí)際電流密度、記錄點(diǎn)所在介質(zhì)電阻率成正比圖1底部梯度理論曲線下面由圖1來說明電極系在井中提升得過程中，視電阻率得變化。設(shè)一高阻層，其電阻率為，厚度為，上下圍巖相同,電阻率為,忽略井得影響。第一階段,在下部圍巖離高同,電阻率為,忽略井得影響。第一階段,在下部圍巖離高阻層較遠(yuǎn)處，相當(dāng)于電極系在電阻率為Rs得均勻介質(zhì)中,視電阻率測量結(jié)果不受高阻層得影響，因此為一直線,Ra=Rs,到a點(diǎn)為止;第二階段，儀器上升到離高阻層較近時(shí)，Ra受到高阻層得影響，對電流有排斥作用，使記錄點(diǎn)處得實(shí)際電流密度增力口，此時(shí)jo>joj,并且越靠近高阻層，jo呈上升趨勢，所以Ra值增大，到達(dá)高阻層底界面時(shí)，電阻率到達(dá)b點(diǎn)；第三階段，儀器上升到記錄點(diǎn)離高阻層一倍電極距以內(nèi)時(shí)，A電極流出得電流在界面法向上連續(xù)，Ra值只與界面兩端得介質(zhì)得電阻率有關(guān),,直到記錄點(diǎn)進(jìn)入高阻層，得到曲端得介質(zhì)得電阻率有關(guān),,直到記錄點(diǎn)進(jìn)入高阻層，得到曲線be段；第四階段，記錄點(diǎn)進(jìn)入高阻層以后開始一段時(shí)間內(nèi)，記錄點(diǎn)處得介質(zhì)電阻率突然由Rs增至Rt,并且由于下面圍巖得電阻率較低，對電流有一定得吸引作用，因此記錄點(diǎn)處得實(shí)際電流密度jo要大于joj,由公式瞧出，Ra>Rt,因此在界面處形成了視電阻率極大值，即曲線得cd段，故極大值可確定地層界面;第五階段，隨儀器得上升，Ra受下部圍巖得影響逐漸減小，Ra也逐漸減小至高阻層實(shí)際電阻率Rt止，曲線到達(dá)占?5第六階段，在高阻層內(nèi)遠(yuǎn)離上下圍巖得一段距離內(nèi)， Ra保持不變，為高阻層得實(shí)際電阻率值。第七階段，隨儀器得上升，Ra逐漸受到上部圍巖得影響，使jo減小，Ra逐漸變低。第八階段，記錄點(diǎn)