高密度電法在卡斯特地區(qū)的應(yīng)用

趙慶鋼,曾國龍（貴州省地礦局一一三地質(zhì)大隊,貴州 六盤水 553000）

?

高密度電法在卡斯特地區(qū)的應(yīng)用

趙慶鋼,曾國龍
（貴州省地礦局一一三地質(zhì)大隊,貴州 六盤水 553000）

摘 要：高密度電法作為一種陣列式的電阻率測量方法，在不同地質(zhì)的數(shù)據(jù)采集以及電阻率的測量方面發(fā)揮著非常獨(dú)特的優(yōu)勢?？λ固氐貐^(qū)是經(jīng)喀斯特作用而形成的巖溶地貌，本文就高密度電法在喀斯特地區(qū)的實際應(yīng)用進(jìn)行探討和研究。

關(guān)鍵詞：高密度電法；喀斯特；工作原理

近年來，伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，高密度電法的應(yīng)用技術(shù)越來越成熟，應(yīng)用范圍越來越廣。據(jù)相關(guān)實踐報道表明，高密度電法以其簡便、快速、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)逐步在喀斯特地區(qū)、水文構(gòu)造等領(lǐng)域中取得了遠(yuǎn)超過預(yù)期的應(yīng)用效果。但由于喀斯特地區(qū)的特殊地質(zhì)性，該方法仍然存在一定的偏差，對此，我們就其工作原理以及如何消除這種偏差進(jìn)行探討。

1 高密度電法相關(guān)內(nèi)容概述，設(shè)計

高密度電法從其測量的本質(zhì)上分析：是一種以不同密度作為觀察點(diǎn)而采取的測量方法，主要采用電剖面法和電測探法這兩種測量技術(shù)。使用高密度單發(fā)進(jìn)行測量關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)的收集工作，而針對這一要點(diǎn)設(shè)立專門的采集系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)內(nèi)的主機(jī)來完成對多路電極轉(zhuǎn)換器發(fā)送命令，然后多路電極轉(zhuǎn)換器過電纜控制電極系各電極的供電與測量狀態(tài)。

當(dāng)前高密度電法在實際中得到極為廣泛的應(yīng)用，且促進(jìn)許多傳統(tǒng)電法工作模式發(fā)生改變。如在遇到關(guān)于總電極數(shù)和具體的點(diǎn)距問題的時候，需要到現(xiàn)場去察看，根據(jù)實際的情況來進(jìn)行確定，此時采用傳統(tǒng)電法工作模式其過程顯得相對復(fù)雜。而當(dāng)前使用高密度電法可以非?？焖俚脑诂F(xiàn)場采集到所需要的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)實時處理，極大的提高工作效率。

使用高密度電法進(jìn)行勘探，其主要是為了檢測地下介質(zhì)之間存在著的導(dǎo)電性差。具體的工作方式如下：首先，A/B電極向地下進(jìn)行供電，電流為I.然后，測量出M和N極的電位差△ U，由此可以根據(jù)相關(guān)公式計算出需要記錄位置的視電阻率（ρs= K*△ U/ I）。第三步，根據(jù)所得到的視電阻率進(jìn)行分析，可以得到相應(yīng)地層當(dāng)中的電阻率分布情況，從而實現(xiàn)解決工程地質(zhì)的問題。

2 高密度電法在喀斯特地區(qū)的應(yīng)用探討

高密度電阻率法在實際的地質(zhì)勘探使用過程中，主要是通過陣列電極裝置的形式來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的測量和分析。在具體的工作中，采集相關(guān)的數(shù)據(jù)的時候主要受到兩個方面的影響：電極排列的長度和電極間距的大小。如果電極之間的間距表現(xiàn)出的差距越小，那么工作人員得到的的測量數(shù)據(jù)將會更準(zhǔn)確。但是正是由于探測還受到電極排列長度的影響，如果一味地只顧減小電極間距的大小，將會使得電極排列長度也隨著減小，極大的影響探測的深度，影響探測的準(zhǔn)確性。因此再具體的勘探過程中,工作人員首先要收集好相關(guān)資料,根據(jù)所測量目標(biāo)的實際情況來進(jìn)行初步計算和分析，對所測目標(biāo)形成一個大致的概念，做到心中有數(shù)，以便于下一步工作的正常開展。

我們將測線長度、探測深度、探測剖面數(shù)據(jù)分布區(qū)和探測有效區(qū)域之間的關(guān)系用下圖進(jìn)行詮釋。從圖中我們能夠發(fā)現(xiàn)設(shè)計探查深度D約為探查目標(biāo)體深度的1.5倍。在現(xiàn)場條件允許的前提下,最佳深度在兩倍左右。在測線兩端的區(qū)域,采集數(shù)據(jù)和進(jìn)行分析的精確度降低,測線的總長應(yīng)為探測區(qū)域的分布長度l加上兩側(cè)各D/2的長度。具體情況見圖1。

在實際操作中，高密度電阻率的探測結(jié)果受到體積效應(yīng)的影響較大,但是剖面分析的分辨率仍和最小電極間距的結(jié)果保持一致。對此，我們在設(shè)計過程中,將最小電極間距設(shè)定在探查深度的1/10～ 1/15之間。如果電極間距小于這個探查深度的范圍,測得的結(jié)果中就包含一些不穩(wěn)定的隨機(jī)因素,對測量結(jié)果造成較大的誤差。

3 工程實例簡述

在西部喀斯特地區(qū)的施工中，尤其是高速公路的施工過程中，探查好是否存在溶洞現(xiàn)象以及不良的地質(zhì)現(xiàn)象是非常有必要的。通過探查，我們了解到我們施工路段的地質(zhì)結(jié)構(gòu)為自上而下分別為第四系、砂礫以及灰?guī)r，灰?guī)r中以喀斯特地形（巖溶）最為突出。

在實際測量工作中，高密度電法的測量數(shù)據(jù)的處理流程首先是將存儲在儀器內(nèi)的測量數(shù)據(jù)通過傳輸軟件傳輸?shù)接嬎銠C(jī),進(jìn)行壞點(diǎn)刪除、地形校正及格式轉(zhuǎn)換等預(yù)處理,然后將數(shù)據(jù)進(jìn)行反演，再經(jīng)Surfer軟件轉(zhuǎn)化,最終繪成MAPGIS格式視電阻率等值線圖,最終的解譯成果就是視電阻率剖面圖上的視電阻率變化特征以及地質(zhì)資料的結(jié)合體。

4 小結(jié)

高密度電法是一種經(jīng)實踐證明了的快速有效的工程物探方法，探測分辨率較高，在煤炭采空區(qū)、壩基及巖溶等勘查領(lǐng)域取得了很好的效果，其探測成果往往是二維剖面，在具體工作中只要結(jié)合具體的勘探材料以及相應(yīng)設(shè)備的參數(shù)設(shè)置就能夠準(zhǔn)確探查出喀斯特地形中不良地質(zhì)體的位置及其形態(tài)特征，但鑒于該種地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，不良地質(zhì)體種類不一，因此，勘查難度較大，為排除影響目標(biāo)體之外的假異常，我們應(yīng)該綜合考量，多種物探方法并行，確保勘查成果的準(zhǔn)確性，為地質(zhì)人員設(shè)計驗證鉆孔的提供依據(jù)，從而為地質(zhì)災(zāi)害的防治和處理做好基礎(chǔ)性工作。

參考文獻(xiàn)：

［1］李銀真.高密度電阻率法物探技術(shù)及其應(yīng)用研究［D］.遼寧阜新：遼寧工程技術(shù)大學(xué),2006.

［2］張宏.K剖面法應(yīng)用初探［J］.長沙交通學(xué)院學(xué)報,1996,12（02）：33-37.

［3］夏建平.K剖面法的實質(zhì)及方法理論問題的探討［J］.中國煤田地質(zhì),1991,4（04）：261-263.

［4］胡勘,趙貴民.高密度電法ρs畸變成因淺析及畸變處理方法探討［J］.貴州地質(zhì),2002,19（04）：256-259.

［5］敬榮中,林劍,肖志強(qiáng). K剖面法在巖溶勘查中的應(yīng)用［J］.地質(zhì)與勘探,2002,38（02）：78-81.

［6］王廣倉,董延朋.高密度電阻率法數(shù)據(jù)的地形改正［J］.地質(zhì)裝備,2008,9（03）：35-38.

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.12.174