讨论高密度电阻率法在地质勘探中的应用

摘要：高密度电阻率法实际上是一种阵列勘探方法。高密度电阻率法因其便于野外信息采集、成本降低、效率提高，信息全而细，解释方便，探测能力有很大提高等特点而备受令业人员的青睐。本文介绍了高密度电阻率法的基本原理及特点，通过实例探讨从滑坡体勘探角度出发，分析了高密度电阻率法在滑坡体勘探中的应用效果，说明了高密度电阻率法对滑坡体勘探的可行性与有效性。供广大同行参考。

关键词：高密度电阻率法；滑坡体勘探；应用；效果

自20世纪80年代高密度电阻率法这项技术引进我国后，经过不断的改进与完善，已广泛运用于各种领域，在水文、工程及环境地质调查中均取得了明显的地质效果和显著的社会经济效益。譬如，隧道开挖方案可行性、堤坝隐患监测、污染物侵蚀分布、高速公路勘探及地下水位探测等方面。

1 基本原理及特点

1.1 基本原理

高密度电阻率法的基本原理与传统的电阻率法完全相同，以研究地下各种介质电性差异为基础，在人工电场的作用下，使用阵列的探测方法，采用多种装置的三电位电极系，集测深法和剖面法为一体的综合观测系统。可以一次性采集大量数据，经过处理，可将地电断面进行成像显示，通过分析某一地段视电阻率的纵、横向变化的规律，来发现地下目标体，解决地质问题。

1.2 特 点

（1）一次完成电极布设，减少因电极布设而引起的故障和干扰，为野外数据的快速和自动采集奠定了基础。

（2）能有效地利用多种电极排列同时完成电剖面和电测深两种方式的扫描测量，可获得较丰富的关于地电断面结构特征的地质信息。

（3）野外数据采集实现了自动化或半自动化！采集速度快，避免了手工操作容易产生的错误。

（5）可对观测数据进行实时处理并显示剖面电极布设一次完成，可减少因电极设置而引起的故障和干扰，并为野外数据的快速和自动测量奠定了基础。其探测原理如图1所示。

5）与传统电阻率法相比，成本降低、效率提高，信息全而细，解释方便，探测能力有很大提高。

在求解简单地电条件的电场分布时一，通常采取解析法，即根据给定边界条件解以下偏微分方程：

本次探测，由于滑坡区的发育特点是孤立的地质体，存在一定坡度，围岩成分也较为单一，所以在进行数值模拟的时候选择了二维地电模型。

2、野外数据采集及处理

（l）装置选择。现在的高密度电阻率法观测系统包含多种观测装置，但一般以三电位电极系为主，即温纳、偶极、微分装置按一定方式组合后，只需用电极转换开关将每4个相邻电极进行一次组合，便在一个测点上获得了3种电极排列的测量参数。上述电极排列即可联合使用，也可根据需要单独使用。此外，当进行单孔或跨孔电阻率成像的数据采集时一，二极法供收方式往往成为经常使用的电极排列。

（2）极距的确定。极距取决于地质对象的埋藏深度，由于高密度电阻率法实际是一种二维探测方法，所以在保证最大极距能够探测到主要地质对象的前提下，还要考虑围岩背景也能在二维断面图中得到充分的反映。三电位电极系的极距设计为

a=nx，

式中，a为极距，m；n为隔离系数，可根据布设电极数量多少及勘探深度合理选择；x为点距，m。

（3）导线敷设。目前国内的高密度电阻率法仪器设备己经安装了智能分布式电极开关，理论上可以一次布设无穷多电极。在实际工作中，可根据勘探深度、剖面长短和电极电缆多少一次布设或滚动式多次布设来完成观测。

（4）测点分布。高密度电阻率法由于地表布设电极总数是固定的，因此，随着隔离系数的增大，测点数便逐渐减少，对三电位电极系而言，隔离系数每增加1次，所利用的电极数减少3个。所以，测点在断面上的分布呈倒三角状。

（5）资料的处理。野外观测剖面数据经数据转换后，长剖面进行剖面数据连接，采用2DRES软件进行二维反演后，转换成Surfer数据格式直接形成电阻率等值线剖面图或反演后电阻率等值线剖面图。

3应用实例

高密度电阻率法的应用领域很多，本研究通过一个滑坡体勘查工程实例来说明其应用效果。

3. 1工作区地质概况

区域内地层主要为：上儿古界青白口系南芬组、上儿古界震旦系桥头组、下古生界寒武系上、中、下统和奥陶系下统、新生界第四系。工作区中主要为下古生界系寒武系下统地层，出露岩性为条带状灰岩、紫红色页岩互层，产状为南西，倾角较缓。

3.2地球物理特征

物理勘探技术以物理学理论作为理论基础，用电子仪器对石油、天然气等矿产资源以及工程等进行勘探，任何地球物理方法都有其应用的物性前提，同时不同的地质条件和地质环境也会影响某些地球物理探测方法的应用效果。本过程主要利用电阻率的高低来划分岩性的结构状态与构造带的分布。区内的页岩疏松，含水性好于灰岩，构造带一般破碎含水，二者电阻率要明显低于周围介质，因此具备电阻率法工作的物理前提。

3. 3滑坡体的电性特征

（1）在该高阻滑坡体剖面的120一150 m上部存在一薄层高阻体，高阻体下部存在一低阻夹层，见图1。根据岩石电性特征分析，上部薄层高阻体与下部的低阻夹层应是灰岩与页岩互层。由于该低阻夹层存在一定坡度，其高阻岩体浮在上部，稳定性较差，在外界因素作用下，极易整体滑落。而且其上部低阻岩体也有可能随之滑落。150 m处为不同岩性的分界带。

（2）由该低阻滑坡体剖面可以看出，高低阻分界明显，高阻部位应为灰岩的反映，低阻部位应是页岩的反映，见图2。在60一120 m处上部存在一低阻体，底界面为高阻灰岩。由于该界面存在一定坡度，而且岩层产状恰好与坡度方向一致，上部低阻体在外界因素作用下可能形成滑坡或泥石流。145 m处为灰岩与页岩接触部位，虽然145 m以后上部也为低阻体，但120一145 m处的高阻灰岩可对该低阻体起到阻挡和缓冲作用，形成滑坡的可能性不大。山脚处（60 --65 m）存在一低阻带，倾向北东，倾角较缓。推断为构造带或软弱岩体（页岩）的反映，该低阻带应是附近泉水运移的通道。

由上述两条剖面可以看出，由于灰岩与页岩的的电性差大，所以成果断面所反映的高低阻层次清晰，异常反应明显，根据地形走势和高低组的岩性变化来划分滑坡体较为容易。

结束语

文章针对高密度电阻率法勘探过程中的工作方法、数据采集处理、模拟数据分析等方面优点及不足，通过实例，充分证明了高密度电阻率法在滑坡体勘查中是一种行之有效的方法，它不仅方便快捷，而且具有良好的地质效果。高密度电阻率法也是一项尚在发展和不断完善的物探技术。和其他物探方法一样，能否取得好的效果，也要取决于解决的地质问题、合适的地球物理特征和场地条件。关于高密度电阻率法的适用性问题主要表现在深部地质体分辨率问题和电极接地电阻的均匀性，它与诸多因素有关，不同的地质及地表接地条件，成果剖面所表现的异常形态和明显程度各有所异，投入使用前，必须经过试验，视反应效果是否明显后方可决定采用与否。

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