高密度电阻率法在工程勘察中的应用.

浅释高密度电阻率法方法特点
陕西省地勘局物化探队 2004 年 10 月

浅释高密度电阻率法方法特点
一、绪言 工程物探是工程地质勘察中的重要手段之一，但其本身由于勘探
仪器的限制，还存在着很多不足。例如，应用岩石的电性差异来解决 地质问题时，我们以前采用常规电法-----电阻率测深法，一般是供电 极 AB，接收极 MN，若排列形式为 AMNB 对称排列（a 法排列）， 称该方法为对称四极电阻率测深法。电阻率测深法在某一测点上逐次 扩大供电电极距 AB：AB=1、3、7、10、15、25、50、70、100、150、 200、300、500 米，使探测深度逐渐加大，这样便可得到沿垂直（纵 深）方向由浅到深的视电阻率变化情况。但是电阻率测深法由于受其 观测方式的制约，不仅测点稀，工作效率低信息量小，而且更难从多 种电极排列去研究地电断面的特征、结构与分布。因此，所提供的关 于地电断面的地质信息贫乏，资料解释存在相当困难。为了克服上述 困难与不足，更好的发挥物探在工程勘察中的优势，我们引进了高密 度电阻率这项新的勘探技术。
高密度电阻率法相对常规电阻率测深法，有以下优点： 1、电极布设是一次完成的。虽然在工作开始观测前要投入较大 的工作量来完成多电极的布设工作，但这样做可以防止因电极重复设 置引起的干扰，减小了测量误差。 2、常规电阻率测深一次只能得到一条剖面上一个点的电阻率值， 而高密度电法在电极布设好时可以得到一条剖面下整个断面的电阻 率参数。大量的信息使我们在异常解译上排除电法工作的多解性有了
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较大的帮助。 3、野外的数据采集、收录实现自动化、智能化，因此可以方便
的采集到同一深度上多个电阻率参数以及不同深度上电阻率参数。数 据的自动存储避免了人为的观测记录误差，智能化可以实时看到地电 断面电阻率变化特征，便于与计算机联接实现数据共享，便于后期资料处理。
4、由于在一条地电断面上有很多的电阻率值（所以称之为高密 度电阻率），在现代计算机技术的支持下，利用现在较成熟的应用软 件包，我们可以很方便的得到一条地电断面异常图，使我们很直观的 分析地质体的相对电性特征，从而了解异常地质体的埋深、规模等。 而常规电阻率测深无法做到这一点。
由于上述特点，使得高密度电阻率法与常规电阻率法相比，具有 效率高，反映地电、地质信息更丰富，更直观，资料解释更准确，因 此也就使得电法勘探能力有了显著的提高。 二、高密度电法工作方法与技术
野外工作时对于某一勘测剖面，根据探测深度、剖面长度来确定 电极间距，电极间距一般从 1~10 米可供选择，测量层数 1~16 层，剖 面较长时我们可以采用多条排列连续追综。我们设电极间距为 a,一条 排列 60 根电极，层号为 n,供电极为 A、B，测量极为 M、N。电极编 号为 1＃、2＃、3＃、4＃-----60＃。我们将仪器工作过程作一简要说明：
第一层：（电极位置在 1＃位置我们记为 A=1＃）A=1＃，M=2＃， N=3＃、B=4＃，AB 极距=3a，测量理论深度 h=AB/2=3/2a=1.5a。然后 仪器自动正向供电 4 秒，断电 4 秒，反向供电 4 秒，再断电 4 秒，形
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成 16 秒的周期，得到第一层的的第一个测点值，然后电极转换器开 始动作， A=2＃，M=3＃，N=4＃、B=5＃，仪器完成一个周期的供电后 得到第一层第二个测点值，一直到 A=57＃，M=58＃，N=59＃、B=60＃， 完成第一层的最后一个极距得到第一层的最后一个测点值即第 57 个 测点值。电极转换器自动扩大供电电极距离，供电极距增加后，测量 深度相应的增大，所以就转到第二层测量。
第二层：A=1＃，M=3＃，N=5＃、B=7＃，AB 极距=6a，测量理论 深度 h=AB/2=6/2a=3a。然后仪器自动正向供电 4 秒，断电 4 秒，反 向供电 4 秒，断电 4 秒，形成 16 秒的周期，得到第二层的的第一个 测点值，然后电极转换器开始动作， A=2＃，M=4＃，N=6＃、B=8＃， 仪器完成一个周期的供电后得到第二层第二个测点值， 一直到 A=54＃，M=56＃，N=58＃、B=60＃，完成第二层的最后一个极距得到 第二层的最后一个测点值即第 54 个测点值。电极转换器继续自动扩 大供电电极距离，供电极距增加后，测量深度又相应的增大，所以就 转到第三层测量。
第三层：A=1＃，M=4＃，N=7＃、B=10＃，AB 极距=9a，测量理论 深度 h=AB/2=9/2a=4.5a。然后仪器自动正向供电 4 秒，断电 4 秒，反 向供电 4 秒，断电 4 秒，形成 16 秒的周期，得到第三层的的第一个 测点值，然后电极转换器开始动作， A=2＃，M=5＃，N=8＃、B=11＃， 仪器完成一个周期的供电后得到第三层第二个测点值，一直到 A=51＃，M=54＃，N=57＃、B=60＃，完成第三层的最后一个极距得到 第三层的最后一个测点值即第 51 个测点值。电极转换器继续自动扩
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大供电电极距离，供电极距增加后，测量深度又相应的增大，所以就
转到第四层测量。
第 n 层：AB 极距=3na，测量理论深度 h=AB/2=3/2na，测量点数 =60-3n。
以此类推，完成整条剖面下整个断面的测量工作。由于供电电极
距的不断增大，而电极总数不变，就使得某一层上测点不断减少，随
测量深度增大，在断面上测点呈倒梯形分布(见下图)。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 实 接 电 极 数
-1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 -10 -11 -12 -13 -14 -15 -16
测量层数
← 测点
从以上可以得到：任一层上测点数为 60-3n(n 为层号)
某一层上测量理论深度为 3/2na
测量完成后，假若测了 n 层，则断面上测点总数由下式计算：
总点数=(57+60-3n)/2×n
例如我们总共测量 16 层，电极间距为 10 米，不难算出最大测量
理论深度为 240 米，总测点数为 552 个。
三、高密电阻率法资料解译
高密度电法跟常规电法工作一样所得到的电阻率它不是某一地
质体的真实电阻率，而是各个不同电性层的综合反映，所以专业上称
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之为视电阻率，用ρs 来表示。要划分地质体形成的异常，还得引入 相对视电阻率概念，因为视电阻率异常它是相对于视电阻率背景场而 言。所以要区分地电断面上是否有异常存在，必须要观测到视电阻率 背景场，在视电阻率背景场上分析地电断面上的相对高阻或低阻异 常，结合地质资料再来确定引起高阻或低阻异常的原因。一般的，煤 矿采空后形成的空洞，由于空洞“排斥”电流而显示相对高阻异常， 空洞充水后“吸引”电流而显示相对低阻异常。采空区上方弯曲变形 带由于介质的松散视电率呈现不均匀现象。
另外，高密度电法（包括其它常规电法）实际探测深度达不到理 论探测深度，电法勘探理论证明，实际探测深度一般为理论探测深度 的 0.6 到 0.7,而且一般布置高密电法工作时必须有足够的探测深度余 量，最好是先通过地质调查了解勘测剖面下目标物大致埋深，以实际 探测深度推算理论深度，再设置仪器工作参数，而且要使实际探测深 度大于目标物底界面埋深，这样才有异常体外围的背景场，有利于资 料的解译。目标物以浅视电阻率资料一是为异常解译提供背景场（若 没有背景场异常也就无法显现），二是了解其它地质异常如采空区塌 陷后上部地层出现的异常情况。
总而言之，高密度电阻率法是通过现代科技手段（最先为日本人 发明）将常规电阻率测深法进行较大的改进，使得我们获取丰富的地 电参数而成为现实。而一条排列上每一观测值对于我们物探工作者来 说都是有用的，而且要取得任一个观测值都必须完成一系列程序工 作，接下来就是我们物探工作者对资料的处理、认真的分析，结合地
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质资料得出更附合实际的结论。
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