高密度电法测量装置的选择问题的探讨

【摘要】高密度电法在原理上属于电法勘探中电阻率法范畴， 是在常规电法勘探基础上发展起来的一新的勘探方法。在工程勘探中得到了广泛的应用。在实际应用中，一般都是采用温纳装置或施贝装置，很少采用联合剖面装置。本文通过温纳装置与联合剖面装置在岩溶塌陷中探测效果的比对，阐述高密度电法联合剖面装置在岩溶探测中的优点。

【关键词】高密度电法；测量装置

江西省永丰县藤田盆地位于永丰县东南部，该盆地中广泛分布石炭系黄龙组（C2h）灰岩，受地质构造影响，区域内岩溶较发育。2011年9月20日至2011年10月20日发生多处岩溶地面塌陷以及局部地面下沉，造成1栋民房倒塌、另有12户民房及校舍开裂，严辉小学和受灾村民及时进行了撤离。地面塌陷威胁严辉小学师生125人，村民190户900人的生命和财产安全。因此，迫切需要查清区域内岩溶发育情况。

1、高密度电阻率法

高密度电阻率法是在常规电法勘探基础上发展起来的一新的勘探方法，集电剖面和电测深于一体， 既可以观测地下一定深度范围内的横向电性变化情况， 又可以观测垂向电性的变化特征。具体工作原理在此不作详细介绍，可以参考其它资料。

1.1仪器设备

试验采用重庆地质仪器厂生产的DUK-2A型高密度电阻率测量系统， 该仪器具有存储量大、测量准确快速、操作方便等优点，并可与计算机串行通讯进行数据传输。数据处理采用Geogiga Technology Corp成像系统。

1.2测量装置

1.2.1温纳装置

它的电极排列规律是（对于60道）：A，M，N，B（其中A，B是供电电极，M，N是测量电极），AM=MN=NB为一个电极间距，随着间隔系数n由最大逐渐减小到最小，四个电极之间的间距也均匀收拢。该装置适用于固定断面扫描测量，其特点是测量断面为倒梯形。如布置60个电极，最大间隔层数16，则数据总数为552个。

1.2.2联合剖面装置

它的特点是由ρsa，ρsb两组剖面数据所组成，首先是ρsa装置，电极排列规律是（对于60道）A，M，N，而将供电电极B固定在无穷远点，所以在测量展开之前，将DUK-2A面板上的B电缆连接到无穷远点B供电极上。ρsa测量完毕，系统自动暂停，下面要进行的ρsb测量模式，其电极排列特点是：M，N，B，而供电电极A要固定到无穷远处，所以在这暂停的间歇时间里，把DUK-2A面板的A电缆连接到无穷远处的供电电极 A上。如布置60个电极，最大间隔层数16，则数据总数为1104个。

1.3试验方法

测线布置原则，垂直构造或与构造大角度相交。本次试验在房屋

塌陷与严辉小学之间布置了一条测线（两者隔了一条乡村公路）。测线共布置了60个电极，电极点距5米，最大间隔层数16。首先采用温纳装置测试了一条剖面，接着采用联合剖面装置进行了探测。

2、探测效果

2.1温纳装置探测

由该剖面色谱图可以看出，从地表往下有一层0～20米不等的低阻带，低阻带多为耕植土、素填土、杂填土或块石以及粉质粘土、粉质粘土等覆盖层；再往下电阻率较高，为石炭系黄龙组（C2h）灰岩，在剖面的160米及215米处附近15米深度存在低阻异常（房屋塌陷对应160米处），为石炭系黄龙组（C2h）灰岩中的岩溶发育区。该异常总体反映不甚明显，在盲探时容易遗漏。其它大部基岩比较完整。

2.2联合剖面装置探测

由该剖面色谱图可以看出，从地表往下有一层0～20米不等的低阻带，低阻带多为耕植土、素填土、杂填土或块石以及粉质粘土、粉质粘土等覆盖层；再往下电阻率较高，为石炭系黄龙组（C2h）灰岩，在剖面的160米～200米处15米～50米深度存在低阻异常，该异常向右倾斜，呈串珠状展布，为石炭系黄龙组（C2h）灰岩中的岩溶发育区。

2.3探测效果的比对分析

由上述实例可以看出，高密度电法温纳装置在岩溶探测中，浅部溶洞基本能够反映出来，但随着探测深度的增加，下部的小溶洞反映不甚明显。究其原因，笔者认为：随着测量深度的增加，供电极距（A、B间距离）和测量极距（M、N间的距离）同比增加，测量电极之间的小低阻体不足以引起测量电极之间视电阻率发生明显的变化；联合剖面装置则不同，随着深度的增加，下部的小溶洞依然反映明显，这也充分说明联合剖面装置较温纳装置具有分辨率高，异常反应明显的优点。

由于联合剖面装置需布置无穷远电极，且测量数据较温纳装置增加了一倍，工作效率相对低些。

3、结束语

由于高密度电阻率法具有自动化程度较高，勘探费用低、效率高，工作多种方法多样等特点，在水文地质、工程地质、环境地质中已得到了广泛的应用。

在在高密度电法勘探中，应该本着从已知到未知，由点到线、由线到面的原则，在已知点布置测线，采用多种装置形式进行测量比对，选择最优的装置，再结合钻探工作，必能起到事半功倍的效果。

参考文献

[1]徐宏武，胡运兵，邵雁，蒋勤涛.高密度直流电法在滑坡覆盖层及滑移面的探测[J].矿业安全与环保，2003.6

[2]长春地质学院.水文地质工程地质物探教程.地质出版社，1980.7