超高密度电法原理及工程应用

2015-03-31郝永梅

地球 2015年10期

关键词：电法勘探电法电阻率

■郝永梅

（吉林大学地球探测科学与技术学院吉林长春 130012）

超高密度电法原理及工程应用

■郝永梅

（吉林大学地球探测科学与技术学院吉林长春 130012）

超高密度电法方法技术成熟，数据处理软件完善，已在重大场地工程地质勘查中得到广泛应用。本文通过对超高密度电法原理及特点介绍，并结合某机场建设工程应用实例进行分析，对超高密度电法应用做了相关探讨。

高密度电法原理特点应用

1 超高密度电法仪简介

1.1 超高密度电法仪

FlashRES 64多通道超高密度直流电法仪，其中电法仪的硬件部分主要包括电瓶、电极、数据线、开关和主机及开关转换器等组成；软件部分主要是由数据控制软件、数据的传输和转换和反演处理成图及命令文件等组成。广泛应用于堤防隐患探测；煤矿采空区、卡斯特地区的溶洞、山体滑坡等地质灾害勘等勘探；厂房地基、高速公路、桥梁、铁路、人防工程等水文、工程、环境的高分辨工程地质勘探；金属与非金属矿产资源勘探及地热勘探。系统不仅是多电极，而且是多通道。它能同时采集61组v/i数据（国内仪器绝大部分都是单通道，即只采集一组v/i数据），所以采集数据速度非常快。

1.2 超高密度电法仪的工作原理

超高密度电法勘探是以岩石的导电性差异为基础，通过对人工地下电流场的分布规律进行观测和研究，达到解决地质问题的目的。其基本原理是：当从地面或井下供电电极通入地下稳定电流，流经不同的岩矿层、矿体和地质构造时，在地表或井中观测到的电流场将发生变化。

超高密度电法打破了常规电法勘探中数据采集方式的限制，而采用自由无限制的任何四极的组合方式来采集数据，正是基于此，超高密度方法可采集到几十倍于常规电法数据采集方式采集不到的数据。

在同一个64电极的排列中，常规的数据采集方式仅可采集到一千多个数据，而采用超高密度方法，就可采集到六万多个数据，大大提高了反演结果的准确性和可靠性。

1.3 超高密度电法的特点

（1）具有世界先进水平的2.5维电法反演软件（而不是简单的二维），这使得数据输出结果直接是真电阻率分布图。这样的电法数据结果使得资料解释变得准确、容易和直观。

（2）打破常规的电法数据采集模式。如双极、wenner模式等等，而用全自动、全组合的数据采集方式，使得同样电极数的情况下，采集的数据将超过常规方法40倍以上。

（3）不仅能做地面电法勘探，还可用于井井透视、井地斜视的勘探。多通道超高密度直流电法勘探系统井井和井地方法是将数个电极放入井中，并把它们既用于电流极也用于电位极，这样可以更全面的测量数据，更重要的是将测量的数据进行反演而得到一个真电阻率分布剖面图。由于在井中的电极距异常体较近，所以较容易勘测到这些异常体，这种利用井孔勘测百米以内的地质异常体非常有用。

2 超高密度电法仪资料处理方法

超高密度电法的数据处理主要包括两大部分，即数据预处理和数据反演处理。数据预处理主要包括：编辑视电阻率值，对突变点和噪声引起的畸变数据进行剔除；对由多个测量断面组成的剖面进行拼接，把各电极所对应的平面坐标添加到数据文件中。超高密度电法装置类型较多。各种装置的不同其资料整理过程也不尽相同。在此以温纳(对称四级)装置为例，即选取AM=MN=NB=a，记录点取在MN的中间，仪器所测视电阻率计算公式为：

ps=(KAB×△UMN)I，其中KAB=2xII×a

工作电极数为60或120个，电极距选1~5m。最大隔离系数选16或32。采集系统通过仪器自动选取A、B、M、N-并在60或120根电极中相互转换。同时主机测试到不同位置不同层的ps值。最终完成整条剖面的数据采集工作，根据视电阻率值的变化异常来划分地层分布情况。

3 工程应用实例

3.1 场址区高密度电法工作成果及解译

此次物探工作的任务目标是探明某航空飞行场地两侧百米范围内的地下地质概况，探明工区内的地下岩溶分布，为后期的机场建筑工程提供安全性评价和建议。工作区位于东北地区某地，地形较为平缓，开展高密度电法工作较为便利。工区内的主要地层岩性为泥岩、泥灰岩、泥质砂岩以及钙质泥岩。本次安评工程在场址区共布设超高密度电法测线4条，长度达2500米。

3.2 工程勘察反演剖面图分析

在本次勘探的有效深度范围内，地层电阻率横向上变化不大，表层电阻率较低，阻值在20-60欧姆之间，表现为粘土特性，40米以下电阻率相对较高，阻值在80-300欧姆之间，表现为砂岩特性，与工程场地的勘察结果基本吻合。总的来说工程场地地层平缓，略有起伏，在有效勘探深度范围内未见构造异常。