电阻率法

高密度电阻率法在工程勘查中的问题探讨

高密度电阻率法近些年受到越来越多的关注和讨论。高密度电阻率法的雏形虽然是由英国人设计，但其真正的研究和应用还是中国人率先开展，并取得了令世人瞩目的工作成果。高密度电阻率法在工程物探工作中具有不可替代的作用，比如在工程地质勘查、厂址或坝基的选择、地下空洞探测、岩溶探测、地下隐蔽物探测、土壤污染范 围调查、地下管线探测等等方面均取得过显著的效果。本文就高密度电阻率法因为工作模式的改变，可能存在“电磁感应”、“激发极化”和“地下电容”等问题作肤浅讨论。并提出针对改善这些问题所带来的负面影响，建议改进的工作作法。2应用实例2．1溶土洞勘查

图1 岩溶探测高密度视电阻率等值线剖面图

图1是截取的一段在广东阳江市某地高密度电阻率法实测剖面（横坐标为测线长度，纵坐标为探测深度，单位均为米，下同）。 物探勘查区普遍为第四系覆盖，岩性为黄色粘土、亚粘土。高密度电阻率法极距3m，工作周期4s。本剖面数据采用斯伦贝尔装置采集，很好地反映出了岩溶发育区域在横向及深度上的分布情况。2．2隐伏岩性界面勘查

图2 中风化石灰岩界面探测高密度视电阻率等值线剖面

高密度电阻率法结合钻探的成果常被用来对隐伏岩性界面进行追踪勘查，笔者也进行过多次此类高密度电阻率法勘查工作。图2为截取的一段广州市白云区某场区高密度勘查实测剖面，其目的是

勘查场区内基岩面（石灰岩）的埋深和起伏情况。电测剖面上有一钻孔资料作为验证结果和解释参数。工作采用3m极距，使用了施伦贝尔、温纳两种装置。仪器使用重庆地质仪器厂生产的分布式智能高密度电法仪。从图2看到，该剖面对岩层顶面起伏状况反映非常清晰。结合钻孔资料进行标定，获得深度转化的校准参数后对岩面埋藏深度也能进行准确定位。综合有以下结论：（1）岩面在10-25米深度范围内起伏（在截取剖面段内）；

高密度电阻率法在岩溶探测上的应用

[摘 要]简要介绍了高密度电阻率法的基本原理，详细分析了一个探测实例，通过理论与实践的结合说明了利用高密度电阻率法进行岩溶探测是一种有效的探测手段。

[关键词]高密度电阻率法 装置 岩溶

0 引言

衢州一窑上高速公路某段为挖方段路基，挖方高度为6—8m，该路段路基部分开挖至路基设计标高时，显露出直径大小不一的孔洞7个，人工插入钢钎发现孔洞深浅不一，伴有涌水现象，洞口有扩大趋势。为了查清地下孔洞的分布范围，为进一步的治理提供依据，决定利用地球物理勘查方法进行探测，接受委托后，笔者随即对工区进行了早期调研，根据委托方提供的钻孔资料及野外踏勘，场地的地层自上而下有：亚粘土、卵石含亚粘土、碳质泥岩、灰岩等。表1为该区各地层岩石的电阻率，由表可以看出，这些岩石的电阻率差异是明显的，适合进行电法勘查工作。

灰岩区内的不良地质现象主要是土洞和溶洞、溶蚀带，从地质资料可知，土洞是发育在覆盖土层中，要么是空的，要么充填很松散的土、电阻率偏高，而土层的电阻率又普遍偏低，因此，土洞在等值线剖面中的反映是仅次于土层中的高阻异常；溶洞位于基岩面以下，由溶蚀带逐渐溶蚀形成的，多充填有水土，从而电阻率偏低，由于完整灰岩的电阻率普遍偏高，因此在灰岩面下明显的封闭或半封闭低阻异常基本上是有充填溶洞的反映，不能封闭的带状低阻异常则是溶蚀带的反映，由于土洞、溶洞发育的位置、形状、大小都难有规律可循，根据委托方的勘查要求以及工区的地质地球物理前提，确定了利用高密度电法进行孔洞勘查。高密度电法获取信息量大，分辨率高，在岩溶地区地下岩溶分布空间定位中有许多成功的例子。

1 高密度电阻率法概述

高密度电阻率法是近几十年发展起来的一种电法勘探新技术，它在工程勘察领域得到了广泛的应用，其基本原理与传统的电阻率法完全相同，所不同的是高密度电法在观测中设置了较高密度的测点，现场测量时，只需将全部电极布置在一定间隔的测点上，然后进行观测。在设计和技术实施上，高密度电测系统采用先进的自动控制理论和大规模集成电路，使用的电极数量多，而且电极之间可自由组合，这样就可以提取更多的地电信息，使电法勘探能像地震勘探—样使用覆盖式的测量方式，图1为高密度电法工作系统示意图。与常规电法相比，高密度电法具有以下优点：(1)电极布设一次性完成，减少了因电极设置引起的干扰和由此带来的测量误差；(2)能有效地进行多种电极排列方式的测量，从而可以获得较丰富的关于地电结构状态的地质信息；(3)数据的采集和收录全部实现了自动化(或半自动化)，不仅采集速度快，从而避免了由于人工操作所出现的误差和错误；(4)可以实现资料的现场实时处理和脱机处理，根据需要自动绘制和打印各种成果图件，大大提高了电阻率法的智能化程度。由此可见，高密度电阻率法是一种成本低、效率高、信息丰富、解释方便且勘探能力显著提高的电法勘探新方法[1-4]

第３２卷第１期　

２００８年２月　物探与化探　

ＧＥ０ＰＨＹＳＩＣＡＬ＆ＧＥ０ＣＨＥＭＩＣＡＬ　ＥＸＰＬＯＲＡＴ１０Ｎ　Ｖ０１．３２．Ｎｏ．１　Ｆｅｂ．．２０ｏ８　

基于二极电阻率法的并行电法勘探技术　

王桦　，程桦　，刘盛东　

（１．安徽理工大学，安徽淮南２３２００１；２．安徽建筑工业学院，安徽合肥２３００２２）　

摘要：利用点电场的分布规律和高密度电阻率法的基本思想，从二极直流电法勘探和地震勘探的思路出发，提出　了利用１个电极供电，其余电极同步测量的网络电法勘探系统，通过室内数据处理实现高密度电法的二极、温纳三　极Ａ、三极　的同步快速测量。该方法极大地缩短了现场数据采集时间，提高了电法勘探的效率。目前，该方法技　术已广泛应用于地基勘察、矿井回采工作面导水裂隙带高度探测及矿井出水水源探测等工程实践中。　关键词：二极法；并行采集；高密度电阻率法；地震勘探　中图分类号：Ｐ６３１　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００—８９１８（２００８）０１—００４４—０５　

高密度电阻率法的基本设计思想是由Ｅｔ本和英　

国的地球物理工作者提出的，它最早用于解决各种　

工程地质和水文地质问题。经过十多年的发展，高　

密度电阻率法的数据采集系统和资料处理解释系统　

Ｅｔ臻成熟，在水文、工程、环境、考古、资源勘探等与　

国民经济建设、人类社会生活密切相关的领域得到　

越来越多的应用，并取得令人满意的效果。但是，高　

密电阻率法需要逐点供电、逐点测量，现场数据采集　

时间长，难以满足现代化建设和生产的需要。因此，　

有必要改进高密度电阻率法的数据采集方式，在保　

障数据采集密度的前提下缩短现场数据的采集时　

间。针对上述问题，作者提出了利用一个电极供电、　

其余电极同时测量的拟地震勘探式的电法勘探思　

想，通过室内数据整理实现高密度电阻率法的温纳　

三极、温纳三极和二极测量，该方法可大大缩短现场　

数据的采集时间。　

１现场数据采集　

在勘探区将电极布置在１条测线上，电极数为　

高密度电阻率法是在常规电法基础上发展起来的新型物探方法，其工作原理与常规电法一致，以岩土介质的导电性差异为基础，通过观测和研究人工建立的地下稳定电流场的分布规律从而来解决地下地质问题。与常规电法相比，高密度电法通过多道电极转换开关自动转换测量电极，一次性测量，具有直观、高效、高分辨率、高精度等特点。

通过地面观测人工建立的稳定电流场的变化研究地下介质的电性变化，经分析判断地下障碍物的埋深、性质和形状等。方法特点是集电测深和电剖面装置于一体，一次布极可获得更丰富的信息，效率和精度较高。 以下是高密度电法探测主要用途：

a. 堤、坝的隐患（管涌、脱空、塌陷等）探测

b. 江河水位探测、地下水位探测和找水等工作

c. 地质构造探测（岩溶、断层破碎带、滑坡体等）

d. 路基检测；地质勘探、矿床探测

e. 相关部门公路、铁路、水利水电、地矿、环境等检测。