高密度电法在水面勘查中的应用

高密度电法在水面岩土勘查中的应用

李瑞华伍群才

（江西省勘察设计研究院江西南昌）

1 前言

江西某高速公路选线岩土勘察中。勘察线路穿越了多处水域，最宽水面2km。为不影响当地农民的渔业养殖环境。设计方确定在穿越水域部分勘察线路进行高密度电法勘查工作。目的是通过开展高密度电法工作，初步查明场内岩土层的分布，为确定下一步工作方案提供依据。

2、高密度电法勘探的基本基本原理

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。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，而民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

3 基本地质概况

（1）地层

勘察区域出露的地层有：①第四系残坡积物（Q2el-dl）粉质粘土，岩性成分为褐黄、褐红色、棕红色粉质粘土夹碎石的粘土和粉土，厚度3.0～15.0米；②寒武系（∈）页岩：为灰黑色。隐晶质结构，泥质、碳质胶结，页理构造。③寒武系（∈）灰岩：为灰黑色。隐晶质结构，泥质、碳质胶结，中～厚层构造。

（2）地球物理特征

场地的岩土（水）体电性特征：湖水100～120Ω·M；粉质粘土层30～100Ω·M；页岩、炭质页岩30～60Ω·M；灰岩、炭质灰岩100～300Ω·M。本区各地层存在一定的电性差异，具备较好的地球物理勘察前提。

4 现场施工

（1）仪器设备

本次高密度电法工作使用的仪器为重庆地质仪器厂生产的DZD-6型/DUK－2型电法测量系统及配套辅助设备。

（2）装置技术

高密度电法的电极装置采用温纳装置。最小间隔系数为1，最大间隔系数为14，电极点距5米。探测深度为60米，满足勘查工作要求。

（3）野外作业

水上作业采用干毛竹作为载体，将一个排列的测量电极按一定的电极距固定在毛竹上，利用机动船牵引至勘探剖面处，左右两端利用船体抛锚固定。示意图见下图1。

图1 水面高密度电法勘查示意图

4 勘探成果

本文列举四条高密度电法剖面作为示例，1线、2线、3线剖面地下地质体的空间分布为水体——粘土层——页岩（相对低阻体）；4线剖面地下地质体的空间分布为水体——粘土层——灰岩（相对高阻体）。

由1线高密度电法电阻率反演图（图2）分析，该剖面反映了三个电性层：上部电性层的电性较均匀，电阻率值一般在90～120Ω·M，应为水体，其厚度在7～19m。通过直接量测水体的深度比对，该电性层界线深度与实际量测深度较吻合。中部电性层（水体下覆）的电阻率值在50～80Ω·M，推断为粘土层，厚度一般在9～14m。下部电性层的电阻率值在30～70Ω·M，相对均匀，推断为页岩。

图2 1线高密度电法探测反演成果图

2线、3线剖面的特征与1线剖面类同，见下图

图3 2线高密度电法探测反演成果图

图4 3线高密度电法探测反演成果图

由4线高密度电法电阻率反演图（图5）分析，该剖面反映了三个电性层：上部电性层的电性较均匀，电阻率值一般在90～120Ω·M，应为水体，其厚度在4～18m。通过直接量测水体的深度比对，该电性层界线深度与实际量测深度较吻合。中部电性层的电阻率值在40～60Ω·M，解释推断为粘土，厚度一般在4～11m。下部电性层的电阻率值在120～250Ω·M，为相对高阻层，解释推断为灰岩。

图5 4线高密度电法探测反演成果图

5 结语

通过本次高密度电法工作，基本查明了勘测线路（水域）岩土层的厚度变化情况，取得成果有：①勘查中水的情况，湖水的深度在3～28米。通过实际测量验证，调整比例系数；②第四系粘土层，厚度在4～21m，第四系厚度有一定的变化；③第四系下伏基岩面较清晰。通过上述实例表明：在地球物理勘查前提条件较好的地区，应用高密度电阻率法手段在水面上进行勘查，划分岩土分层是可行的，要区别强风化和中风化有一定难度。

高密度电法工作，通过获得被探测地质体的深度参数，在资料解译时调整适合的反演比例系数；结合钻探资料及其它物探资料，可以得到较准确结果。