淺談高密度電阻率法在工程勘探中的應(yīng)用
論文摘要: 結(jié)合高密度電阻率法的原理、技術(shù)方法，通過典型的應(yīng)用實(shí)例，說明高密度電阻率法在工程選址、采空區(qū)勘查、水文地質(zhì)研究、地?zé)衢_發(fā)、考古學(xué)研究等方面都能達(dá)到良好的應(yīng)用效果，證明高密度電阻率法在廣大領(lǐng)域中將發(fā)揮重要作用。
論文關(guān)鍵詞: 高密度電阻率法 工程勘探
高密度電阻率法(High Density Electrical Meth.od)是在常規(guī)直流電法的基礎(chǔ)上通過觀測(cè)系統(tǒng)的電極排列而形成的一種直流電法勘探新技術(shù)。相對(duì)于常規(guī)電阻率方法，高密度電阻率法具有以下優(yōu)點(diǎn)：電極布設(shè)一次完成，這使數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)有較高精度和抗干擾能力;能進(jìn)行多種電極方式的測(cè)量，獲得的資料更加豐富;野外數(shù)據(jù)采集、收錄實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化和智能化;數(shù)據(jù)處理、成像顯示實(shí)時(shí)一體化。
1 工作原理及工作方法
高密度電阻率法本質(zhì)屬直流電法，但實(shí)際供電電流為低頻交流電，只是供電頻率固定不變。電阻率是地下介質(zhì)的最重要物理性質(zhì)之一，高密度電阻率法仍然是利用地下介質(zhì)的電阻率差異來進(jìn)行探測(cè)的，并以此來確定地下介質(zhì)的分布。
目前高密度電阻率法測(cè)量的電極排列系統(tǒng)較多，但常用的有二極、三極、wenner等排列方式。雖然二極裝置測(cè)量深度大、測(cè)點(diǎn)多，但“無窮遠(yuǎn)”處設(shè)置困難，且對(duì)淺部異常分辨率低，而wenner裝置對(duì)淺部的異常體具有較高的分辨率，但測(cè)量深度較淺，偶極和三極裝置則介于兩者之間。上述電極排列既可聯(lián)合使用，也可根據(jù)需要單獨(dú)使用，當(dāng)進(jìn)行單孔或跨孔電阻率成像的數(shù)據(jù)采集時(shí)，二極法供收裝置往往是經(jīng)常使用的電極排列。在進(jìn)行野外工作時(shí)，只需將全部電極按一定間距沿測(cè)線一次性布設(shè)完畢，然后經(jīng)過多芯電纜連接到多路電極端轉(zhuǎn)換器上，測(cè)量信號(hào)由轉(zhuǎn)換器送入多功能直流電測(cè)儀，并將結(jié)果依次存人存儲(chǔ)器。資料處理系統(tǒng)，通過電測(cè)儀與微機(jī)之間的通訊，可將采集的數(shù)據(jù)回到微機(jī)內(nèi)，進(jìn)而可以實(shí)施對(duì)原始數(shù)據(jù)的各種處理，并用圖件直觀清晰地反映各種處理結(jié)果。
2 高密度電阻率法在工程勘探中的應(yīng)用實(shí)例
2.1 金屬管道探測(cè)圖1為某工地的1條高密度電阻率剖面經(jīng)過路面，使用鹽水稀泥作為跨路面電極，取得了較好采樣結(jié)果，經(jīng)過二維反演計(jì)算后，水管清晰可見。
2.2 水利水電測(cè)量水庫、堤壩等水利設(shè)施由于年久失修或施工粗糙存在各種隱患和病害。例如壩體裂縫、管涌通道、壩基滲漏、動(dòng)物洞穴等，高密度電阻率法為這些問題的解決提供了一種較好的方法 。
測(cè)區(qū)位于松花江中游南岸，工作目的是查清該河堤壩基松散覆蓋層厚度、巖性、堤基基巖埋深及巖性。據(jù)前期地質(zhì)資料推測(cè)可知，測(cè)區(qū)地質(zhì)條件及地球物理?xiàng)l件滿足開展電法勘探前提。松花江某堤岸的高密度電阻率法測(cè)量結(jié)果見圖2，測(cè)量點(diǎn)距為3 rn，采用wenner電極排列裝置。從圖2可見，電阻率小于90 Q·/'1時(shí)，反映的是上覆黃色粘土，電阻率為90～125 12 ·m時(shí)，反映的是河堤的砂礫質(zhì)粘土，電阻率為125～140 Q·m時(shí)對(duì)應(yīng)為砂礫石和基巖風(fēng)化層，大于140 Q ·In時(shí)對(duì)應(yīng)為花崗巖。在17 m左右深度具有一個(gè)直徑為2 In的低阻異常，經(jīng)證實(shí)為一個(gè)滲水通道。
2.3 地?zé)峥碧奖狙芯吭跍珝徸拥責(zé)崽锿鈬鸀闇珝徸永懑熱t(yī)院尋找新“雙極膜-電去離子”耦合過程處理含鎳離子溶液的熱儲(chǔ)資源。工作時(shí)沿剖面按點(diǎn)距4 m或5 In間距同時(shí)將60根電極布設(shè)完畢，觀測(cè)是采用溫納裝置，采集的數(shù)據(jù)經(jīng)處理后獲得分級(jí)電阻率剖面斷面，見圖3。從分級(jí)圖上看，在190～225 1TI處有一低阻斷裂構(gòu)造帶存在，視電阻率值在70 n ·m以下，兩側(cè)深部為高阻區(qū)，其視電阻率值達(dá)500 Q·m以上。根據(jù)附近地?zé)崽锏牡刭|(zhì)物探資料，推測(cè)此斷裂構(gòu)造帶為熱儲(chǔ)區(qū)，經(jīng)鉆孔驗(yàn)證，物探推斷正確。TK1孑L實(shí)鉆302 rn，結(jié)果在132 m和270 m兩處漏水，井底水溫為58℃，鉆井資料證實(shí)了新熱儲(chǔ)客觀存在。
2.4 考古研究圖4是在鞍山市用高密度阻率法勘探一古墓的高密度電阻率分級(jí)圖。由于古墓為磚砌空腔結(jié)構(gòu)，內(nèi)部為空氣高阻介質(zhì)所充填，與其周圍介質(zhì)相比，其電阻率存在明顯差異，具備高密度基于超級(jí)電容的電梯節(jié)能控制技術(shù)的研究電阻率法工作前提。由工作現(xiàn)場(chǎng)判斷，圖中2—15 m處的高阻異常為回填土及地面硬殼引起。在此剖面線22～29 m存在一視電阻率為65 n·rn獨(dú)立等值線封閉圈，最高值為70 Q ·rn，頂部深度為3 m左右，為一較完整異常。從清代殯葬習(xí)俗和異常特征位置分析，推測(cè)為一古墓室，后經(jīng)考古學(xué)家驗(yàn)證，為清代一縣官墓室。
2.5 采空區(qū)勘探經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的礦山生產(chǎn)活動(dòng)，特別是日偽時(shí)期掠奪式開采遺留的地下采空區(qū)，很多資料已無法查找，目前正嚴(yán)重威脅著礦山生產(chǎn)和人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。而高密度電阻率法為解決地下采空區(qū)問題提供了一種經(jīng)濟(jì)、高效的勘探方法。
海城鏵子峪鎂礦采空區(qū)為人工型，空區(qū)頂部基巖裸露，巖性為白云大理巖和黑云母片巖，表層風(fēng)化，空區(qū)形態(tài)復(fù)雜，頂部埋深1O一30 m，空區(qū)內(nèi)為高阻介質(zhì)空氣所充填，具備高密度電阻率法工作前提。
參考文獻(xiàn)(略)
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