淺談高密度電阻率法在工程勘探中的應用
論文摘要: 結合高密度電阻率法的原理、技術(shù)方法，通過(guò)典型的應用實(shí)例，說(shuō)明高密度電阻率法在工程選址、采空區勘查、水文地質(zhì)研究、地熱開(kāi)發(fā)、考古學(xué)研究等方面都能達到良好的應用效果，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)是在常規直流電法的基礎上通過(guò)觀(guān)測系統的電極排列而形成的一種直流電法勘探新技術(shù)。相對于常規電阻率方法，高密度電阻率法具有以下優(yōu)點(diǎn)：電極布設一次完成，這使數據采集系統有較高精度和抗干擾能力;能進(jìn)行多種電極方式的測量，獲得的資料更加豐富;野外數據采集、收錄實(shí)現了自動(dòng)化和智能化;數據處理、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(lái)進(jìn)行探測的，并以此來(lái)確定地下介質(zhì)的分布。
目前高密度電阻率法測量的電極排列系統較多，但常用的有二極、三極、wenner等排列方式。雖然二極裝置測量深度大、測點(diǎn)多，但“無(wú)窮遠”處設置困難，且對淺部異常分辨率低，而wenner裝置對淺部的異常體具有較高的分辨率，但測量深度較淺，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，也可根據需要單獨使用，當進(jìn)行單孔或跨孔電阻率成像的數據采集時(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線(xiàn)一次性布設完畢，然后經(jīng)過(guò)多芯電纜連接到多路電極端轉換器上，測量信號由轉換器送入多功能直流電測儀，并將結果依次存人存儲器。資料處理系統，通過(guò)電測儀與微機之間的通訊，可將采集的數據回到微機內，進(jìn)而可以實(shí)施對原始數據的各種處理，并用圖件直觀(guān)清晰地反映各種處理結果。
2 高密度電阻率法在工程勘探中的應用實(shí)例
2.1 金屬管道探測圖1為某工地的1條高密度電阻率剖面經(jīng)過(guò)路面，使用鹽水稀泥作為跨路面電極，取得了較好采樣結果，經(jīng)過(guò)二維反演計算后，水管清晰可見(jiàn)。
2.2 水利水電測量水庫、堤壩等水利設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(wèn)題的解決提供了一種較好的方法 。
測區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。據前期地質(zhì)資料推測可知，測區地質(zhì)條件及地球物理條件滿(mǎn)足開(kāi)展電法勘探前提。松花江某堤岸的高密度電阻率法測量結果見(jiàn)圖2，測量點(diǎn)距為3 rn，采用wenner電極排列裝置。從圖2可見(jiàn)，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)對應為砂礫石和基巖風(fēng)化層，大于140 Q ·In時(shí)對應為花崗巖。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 地熱勘探本研究在湯崗子地熱田外圍為湯崗子理療醫院尋找新“雙極膜-電去離子”耦合過(guò)程處理含鎳離子溶液的熱儲資源。工作時(shí)沿剖面按點(diǎn)距4 m或5 In間距同時(shí)將60根電極布設完畢，觀(guān)測是采用溫納裝置，采集的數據經(jīng)處理后獲得分級電阻率剖面斷面，見(jiàn)圖3。從分級圖上看，在190～225 1TI處有一低阻斷裂構造帶存在，視電阻率值在70 n ·m以下，兩側深部為高阻區，其視電阻率值達500 Q·m以上。根據附近地熱田的地質(zhì)物探資料，推測此斷裂構造帶為熱儲區，經(jīng)鉆孔驗證，物探推斷正確。TK1孑L實(shí)鉆302 rn，結果在132 m和270 m兩處漏水，井底水溫為58℃，鉆井資料證實(shí)了新熱儲客觀(guān)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圖。由于古墓為磚砌空腔結構，內部為空氣高阻介質(zhì)所充填，與其周?chē)橘|(zhì)相比，其電阻率存在明顯差異，具備高密度基于超級電容的電梯節能控制技術(shù)的研究電阻率法工作前提。由工作現場(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(xiàn)22～29 m存在一視電阻率為65 n·rn獨立等值線(xiàn)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。從清代殯葬習俗和異常特征位置分析，推測為一古墓室，后經(jīng)考古學(xué)家驗證，為清代一縣官墓室。
2.5 采空區勘探經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀的礦山生產(chǎn)活動(dòng)，特別是日偽時(shí)期掠奪式開(kāi)采遺留的地下采空區，很多資料已無(wú)法查找，目前正嚴重威脅著(zhù)礦山生產(chǎn)和人們的生命財產(chǎn)安全。而高密度電阻率法為解決地下采空區問(wèn)題提供了一種經(jīng)濟、高效的勘探方法。
海城鏵子峪鎂礦采空區為人工型，空區頂部基巖裸露，巖性為白云大理巖和黑云母片巖，表層風(fēng)化，空區形態(tài)復雜，頂部埋深1O一30 m，空區內為高阻介質(zhì)空氣所充填，具備高密度電阻率法工作前提。
參考文獻(略)
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