談巖溶勘探高密度電法運用

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高密度電法是一種陣列式電阻率測量方法。該法可以實現電阻率的快速采集和現場數據的實時處理，它集電剖面和電測深于一體，采用高密度布點，進行二維地電斷面測量，提供的數據量大、信息多，并且觀測精度高、速度快，是進行巖溶勘察的最有效的物探方法之一。

1高密度電法的原理

1．1高密度電法工作原理

高密度電法的基本工作原理與常規電阻率法大體相同。它是以巖土體的電性差異為基礎的一種電探方法，根據在施加電場作用下地層傳導電流的分布規律，推斷地下具有不同電阻率的地質體的賦存情況。高密度電阻率法的原理是地下介質問的導電性差異。和常規電阻率法一樣它通過A、B電極向地下供電流J，然后在M、N極間測量電位差△、，，從而可求得該點(M、N之間)的視電阻率值，見圖1。根據實測的視電阻率剖面進行計算、分析，便可獲得地層中的電阻率分布情況，從而可以劃分地層，確定異常地層等。高密度電法工作原理圖如圖1。

1．2高密度電法的設備組成

高密度電法數據采集系統由主機、多路電極轉換器、電極系統3部分組成[1]。目前國內外高密度電法儀器可分為2類：一類的設計思想源于集中式的地震儀，特點是均需在電纜和儀器之間連接一個多路轉換開關(相當于地震儀的覆蓋開關)，設計原理簡單，造價較低，由于一般采用普通多芯電纜，抗干擾能力較差，須加大供電電流以提高信噪比。另一類設計思想源于分布式地震儀，國內以吉林大學工程技術研究所的E60BN、E60C為代表，電極通過各自的智能開關共用九芯電纜與主機相連，可以把這類儀器稱之為分布式高密度電法儀。特點是輕便，由于電纜只有9芯，可以做成屏蔽電纜，提高了抗干擾能力。整套系統簡潔可靠(見圖2)，工作時除主機(實時彩色剖面)、一塊24Ah電瓶、9芯電纜、電極、再不需任何其他輔助設施。此次工程使用的即為E60BN。

2工程實例

2．1工程地質概況

閣丫溝大橋位于擬建杭瑞高速公路貴州境遵義至畢節第三合同段。其橋型結構為左幅ZK148+922．690~ZK148+502．690，總長580m上部結構為19～30m預應力砼先簡支后結構連續T形梁橋。右幅YK148+922．578～YK149+508．578，總長586ITI。上部結構為19～30rn預應力混凝土先簡支后結構連續T形梁橋，下部構造其橋墩為鋼筋混凝土雙柱式墩，兩岸橋臺均為U形橋臺。設計荷載為公路一I級；橋面凈空：2×凈11．25ITI。橋位區地處貴州高原北西部山區向云南高原過度的斜坡地帶上，位于雙山鎮北東約5km處，地勢起伏較大，橋位區附近海拔138214901TI，最大相對高差108m，大橋橫跨一箱型谷地，兩岸橋臺為斜坡地形，縱坡陡，坡上植被不發育，自然坡度2O～4O。之間，橋軸線通過的地面標高為1363～1416m，最大高差53m，兩岸橋臺基巖出露。屬高原型構造侵蝕溶蝕型中高山箱型谷地地貌。橋區出露地層由新到老為：第四系(Qel+d1)碎石土、三疊系下統夜郎組上段(Tly)泥質粉砂巖及永寧鎮組(Tlyn)灰巖。巖層綜合產狀281。35。

2．2野外工作方法

根據勘察要求及現場地形，測線布置為：分別沿ZK148+836～zK149+013軸線、ZK149+078~ZK149+525軸線、YK148+820～YK148+980軸線、YK149+136～YK149+576軸線、YK148+866～YK149+583軸線分別布置一條縱向測線，編號分別為DF1～DF1、DF2～DF2、DF3~DF3、DF4~DF4、DF5~DF5。在進行現場工作前，根據《水利水電工程物探規程>(SL326-2005)對儀器進行了自檢，本次工作使用的E60BN型電法儀工作性能良好。高密度電探測量前，清除了每根電極處表層松散層及雜草，在干燥地方采用澆水的辦法盡量減少接地電阻，在電纜與每根電極的接口連接處，用絕緣膠帶包裹，防止漏電，保證測量質量。

2．3資料解釋與成果分析

2．3．1資料解釋

對采集得到的數據，先使用Surfer軟件和二維電阻率反演成像軟件RES2DINV進行預處理，同時輸入測線地面高程數據，作地形校正，再據經驗在軟件中合理設置解釋所必須的參數。電阻率參數值見表1。這些準備工作完成后，運行軟件進行反演解釋，在解釋過程中，隨時調整參數，以便使結果真實合理，計算結果用等值線圖和電阻率色度圖表現，兩者結合，綜合解釋。

2．3．2成果分析及地質解釋

根據理論計算及實踐經驗，本次電法勘探反映的深度在25~30m之間。根據用Surfer軟件繪制的電阻率等值線圖和高密度電阻率數據反演軟件反演結果，并結合地質調繪資料，解釋如下：DF1～DF1：表層低阻為覆蓋層，分布較不均勻，覆蓋層厚0．0～2．0ITI；基巖強風化層一般厚1．0～3．01TI，局部深達7m；無大規模巖溶發育。DF2~DF2：測區兩岸坡大部分基巖出露，覆蓋層一般厚0．O～3．0m，局部厚達i0．0m；中部溝谷洼地覆蓋層較厚，一般為5．O～10．0m，局部厚達25．0m；基巖強風化層一般厚1．O～5．0m。測區溶溝溶槽發育，其中ZK149+414～ZK149+473、ZK149+498~ZK149+507段呈現2處低阻異常，埋深均在6m以下，探測深度內未見底，推測兩處均為巖溶破碎帶異常。DF3～DF3：測區大部分基巖出露，覆蓋層一般厚0．0～1．0IT1；基巖強風化層厚1．5～7．9m。DF4DF4：測區部分基巖出露，覆蓋層一般厚0．O～13．0m，局部深度未見底；基巖強風化層厚1．O～12．01TI。測區溶溝溶槽、巖溶異常發育，其中YK149+5O3～YK149十540段有2處巖溶低阻異常，埋深均在10m以下，探測深度內未見底，推測為巖溶破碎帶異常。DF5~DF5：測區兩岸坡大部分基巖出露，覆蓋層一般厚0．O～3．0m，局部厚達23rn；中部溝谷洼地覆蓋層較厚，一般為5．0～10．0m，局部深度未見底；基巖強風化層一般厚1．0～5．0rn。測區溶溝溶槽發育，其中在YK148+988～YK149+015、YK149+056～YK149+105、YK149+51O～YK149+536段呈現4處低阻異常，埋深均在15121以下，探測深度內未見底，推測3處均為巖溶破碎帶異常。解釋圖見圖3、圖4。

3結語

高密度電阻率法同常規電阻率剖面法、測深法相比，既能提供探測地質體在某一深度沿水平方向的電性的變化趨勢，也能反映地質體在沿垂直方向不同深度電性的變化情況。高密度電阻率法主要有如下優點[2]：①電極布設，一次完成。測量過程中無須更換電極，可以防止因電極設置而引起的故障和干擾；②能有效地進行多種電極排列方式的參數測定，可以獲得較豐富的關于地電結構的信息；③數據的采集和收錄實現了自動化(或半自動化)，不僅采集速度快，而且可避免人工操作引起的誤差和錯誤；④可以實現資料的現場實時處理或脫機處理，可以根據需要自動繪制和打印各種成果圖件，大大提高了電阻率法的智能化程度；⑤與傳統的電阻率法相比，成本低、效率高，信息量豐富，解釋能力方面顯著提高。但是，高密度電法是一種較新的物探方法，需要通過實踐應用和總結歸納對該方法進一步完善。本次工程實例，通過分析閣丫溝大橋下伏巖溶的高密度電法技術應用成果，結合鉆探驗證，證明高密度電法在巖溶勘察中能準確地查明地下巖溶情況，推測埋深和規模。