电阻率在物探地质勘查中的运用分析

赵玉立 曹光辉

摘 要：电阻率法作为物探方法中应用最为广泛的一种勘探方法，经过不断的改进与完善，已广泛运用于各种领域，在水文、工程及环境地质调查中均取得了明显的地质效果和显著的社会经济效益。文章主要阐述了有关电阻率在物探地质勘查中的运用分析。

关键词：电阻率；物探；地质勘查；运用分析

1 前言

电阻率法实际上是一种阵列勘探方法。电阻率法因其便于野外信息采集、成本降低、效率提高，信息全而细，解释方便，探测能力有很大提高等特点。针对电阻率法在物探地质勘查中的运用进行深入的研究和探讨。

2 电阻率法的工作原理

电法是一种阵列式勘探方法，布设在地面的若干根电极一次性布设完成，布设完成后由仪器自带的计算机控制进行数据采集，它与常规电法相比，电法数据实现了自动化或半自动化的数据采集，大大提高了工作效率。电法的基本工作原理与常规电阻率法基本相同，它是以岩土体的电性差异为基础的一种电探方法。

电阻率法的工作范畴包括数据的采集与数据的处理，与常规的电阻率法工作原理相同，主要是以地下介质之间的导电性差异为基础，通过A、B两个电极向地下传递电流，然后在M、N电极之间测得电位差△V，从而求得该记录点的视电阻率值Qs=K△V/I。在进行现场的勘测时，只需要将全部的电极合理的安放在一定距离的测点上，然后将多芯电缆连接到由单片机控制多路电极自动转换开关，这样机器就能够根据自身的需求进行电极与测点之间的自动转换。测量的数据通过电极转换开关传输到微机工程电测仪，根据实测的电阻率剖面数据，通过专业的计算机软件进行反演数据处理，就可以获得地层电阻率的分布状况，从而推断出地层结构的分布状况。

3 电阻率法的工作方法与数据处理

3.1 电阻率法的工作方法

针对不同的使用环境，我们要采取不同的观测方法，电阻率法的工作方法主要有以下几种：

（1）二极法是采集剖面数据的主要方法，主要是通过将一个供电电极与测量装置放在假定无穷远处，然后对其中的某一电极供电与其它电极之间形成电位差，从而形成二维电阻率断面图。

（2）三电位电极系主要是将温纳四极、偶极、及微分按照一定的工作顺序将其连接在一起对于测量远电极的电位差时非常的方便。

（3）三极装置对于测量异常体的分辨能力与剖面拼接点特性具有较强的使用价值。

3.2 数据的采集与处理

电阻率法的数据采集系统由主机、多路电极转换器及电极系三部分组成，主机主要通过通讯电缆和供电电缆向电极供电、接收和存储信息，然后再通过数据处理软件进行数据的处理。

电阻率法的数据处理包括修饰性数据处理与实质性数据处理，修饰性数据处理是实质性数据处理的前提。由于受到地质条件、电阻率、地质噪音等因素的影响，数据的采集经常会出现较大的误差，对这些数据进行初级的处理可以帮助得到更加真实的数据。在针对初级数据处理时主要包括无穷远电极校正、去除突变点、数据拼接与转换、数据滑动平均等处理。实质性数据处理主要包括地形改正、比值处理、畸变值处理、二维反演等。最后在计算机平面上形成二维图像呈现出来。

4 电阻率法在物探地质勘查中的工作流程

4.1 电阻率法的使用前提：工程开展之前需要针对整个工作区的地理特征进行分析研究，并查看是否能够进行勘察。因为地层岩体的形成各有不同的年代，所以电阻率值的大小会受形成后是否经历构造运动以及热水变质作用和风化作用等因素的影响。因此，对比资料的多寡会对探查结果的详细解释具有重要的作用，例如：地质勘探资料、钻孔资料、测井资料、室内岩土实验资料等都是必不可少的资料。

4.2 电阻率法的数据采集包括多芯电缆、电极系、多路电极转换器以及测量主机。观测时按照设计的间隔，等间距电极由多芯电缆通过转换器与主机联接，实现了数据采集、存贮、传输等计算机自动控制的全过程。在工区布好测线，按一定的间距插上电极，用智能电缆将其联接，进而用采集仪收集工区的数据。由于电阻率法探测的电极很多，必须处理好仪器自检电极接地效果所发现的接地不良的电极，为了使其接地的效果良好，可以通过给电极周围加水来达到目的。

4.3 数据的处理可分为预处理和实际性处理。由于地下不均匀的物体的存在、地形起伏、布设电极的接地电阻率变化以及地质噪声等因素对其的影响，都会产生异常干扰。因此针对原始的数据进行预处理，来剔除异常干扰，可以帮助得到更加真实的数据。解决了这些实际工作中常遇到的问题，预处理就可以更加方便地为后续实质性处理作好铺垫。相邻断面的数据拼接、插值、剔除虚假点、以及地形改正等都是预处理的主要方法。

4.4 资料实质性处理

4.4.1 电阻率法有限元法的正演。有限单元法是一种以变分原理和剖分插值为基础的数值计算发放。用这种方法求解稳定电流场电位，得到地下半空间场的分布，以表征稳定电流场的空间分布。

4.4.2 电阻率法的测量数据在处理方法上采用佐迪方法进行二维反演。它的原理实际上是通过不断调整初始模型参数使正演曲线与实际曲线之差达到最小，此时得到的模型就作为实际测量所得到的地址模型，由此所得的最终模型参数作为反演结果。

4.5 为了将地下地质情况能够更准确的查清，结合实际地形条件，采用多种方法进行解释：

（1）通过与所得到的试验图像异常特征对比进行解释。（2）同一剖面两种或两种以上裝置的图像进行对比解释。（3）将图像与已知地质剖面、钻孔等数据进行对比。（4）抽取少量几组符合测深条件的电测深数据进行反演解释。

5 电阻率法的实际应用

根据经验可以归纳出巷道与采空区为特高阻，灰岩层为高阻，煤层呈中到相对高阻，灰岩层和未开采煤层横向较均匀且分布范围一般很大，充水的巷道虽然呈低阻但是范围很小。地表通过不同电极距的布设可以采集到反映地下不同深度、不同点的视电阻率值，而视电阻率值即蕴含着各种地质体的分布信息，采用计算机对数据进行处理、影像成图和综合分析解释，即可确定出地下采空区和巷道的分布范围在地表的投影位置、形状、以及大小。因此通过组成地下介质层间的电性差异，电法被利用到了各种应用领域：

（1）环境工程地质：冻土调查；边坡软弱夹层调查；滑坡调查；岩溶探测。（2）水利工程：堤坝探测；堤防垂直防渗墙质量检测；水库堤防渗漏检测；水库堤防裂缝检测；河堤防隐患探测。堤坝结构体探测。（3）城市工程勘察：人防工程探测；城市管线探测；路面塌陷调查；城市地下埋藏物探测。（4）工程地质勘察：断层探测；隧道渗漏探测；基岩面调查。（5）工程质量检测：隧道灌浆质量检测；煤田采空区处理灌注质量检测；堤防灌浆质量检测；岩溶灌浆质量检测。

6 结束语

总而言之，由于多变且复杂的地质背景的影响下，使得在各种地质调查情况下，常规电法勘探的应用已经不能完美地完成实际的地质调查。本文针对分析了电阻率法在物探地质勘探中的应用有着重要的意义。

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