介绍两种实用-直流电法探测技术

1、介绍两种实用-直流电法探测技术            摘要：文中介绍了三维直流电法测试技术和岩土体电阻率测试技术的现场施工方法、资料处理及其解释的技术路线，据试验研究结果来看在城市建设和水利电力工程勘测中具有广泛的应用前景。 关键词：地球物理勘探 实用测试技术 三维直流电法 岩土体电阻率  1  前言 物探地球物理勘探的简称，它是以地下岩土层（或地质体）的物性差异为基础，通过仪器观测自然或人工物理场的变化，确定地下地质体的空间展布范围（大小、形状、埋深等）

2、并可测定岩土体的物性参数，达到解决地质问题的一种物理勘探方法。按照勘探对象的不同，物探技术又分为三大分支，即石油物探、固体矿物探和水工环物探（简称工程物探），我们使用的为工程物探。工程物探技术方法门类众多，它们依据的原理和使用的仪器设备也各有不同，随着科学技术的进步，物探技术的发展日趋成熟，而且新的方法技术不断涌现，几年前还认为无法解决的问题，几年后由于某种新方法、新技术、新仪器的出现迎刃而解的实例是常见的。它是地质科学中一门新兴的、十分活跃、发展很快的学科，它又是城市建设和水利电力岩土工程勘察的重要方法之一，在某种程度上讲，它的应用与发展已成为衡量地质勘察现代化水平的重要标志。下面介绍两种实

3、用的直流电法勘探技术三维直流电法探测技术和岩土体电阻率测试技术，供广大物探同仁工作时参考。2  三维直流电法探测技术式中：s视电祖率(·m)；rAM供电电极A与测量电极M之间的距离(m)；UAM测量电极M的观测电位(mV)；I供电电极A的电流强度(mA)。外业施工过程为：选择a11点为供电点，逐点测量a12，a13，a14，a1j，a1n各点的电位和供电电流强度，代入(1)式可求得各测量点的视电阻率值。然后再以a12点为供电点，逐点测量a13，a14，a15，a1j，a1n各点的电位和供电电流强度，依此类推，直到供电点移到a1n-1点为止，即完成其中一条测线a1j的测试任务

4、。其它测线a2j、a3j、a4jamj的电位和供电电流强度测试按照上述方法和顺序进行，便可获得全测区内各测点不同电极距的视电阻率参数。资料处理与解释主要目的是便于研究勘查区内地电异常体的空间赋存规律和变化特征。一般程序为：由外业观测数据分别绘制极距d=D，2D，3D，4D，5D，6D米的视电阻率水平切片，再把它们按对应的水平位置并依电极距大小叠放在一起便可形成倒梯形的三维视电阻率图，据此进行推断解释。根据试验研究和工程实测结果得出：该法的勘探深度一般为(0.60.8)d。图2为文献在城市工程勘查中的应用实例：该测区由于地下人防工程充水、坍塌而呈现低阻电性特征。图2可以看出NESW向有一低阻条带

5、，根据本区地质特征和钻孔资料可知，低阻带为地下人防工程上部反映，埋深在1.41.6    2007-05-11        左右，图右下角的高阻为墙基影响造成；图2因完全充水，低阻带电阻率较d=2时低，埋深应在2.83.0左右；图2的等值线形态与图2基本一致，为人防工程的完全充水部分，深度在4.24.4左右；图2为人防工程基底反映，深度在5.66.0左右。据以上分析，人防工程平面位置为图2虚线圈定区域，人防工程呈NESW走向贯穿勘探区域，深度在26左右。据报道该测区解释成果

6、经开挖验证完全符合客观实际。该法较传统直流电法勘探具有信息量大、精度高的优点，在工程勘察中有较好的应用效果，同时又拓展了老式电法仪的应用范围，延长了老式仪器的经济使用寿命；但又具有施工量大的缺点，性价比决定其适合于小区域的工程勘察。3  岩土体电阻率测试技术对岩土体电阻率的测试，可以采用多种方法。下面主要介绍直流电测深中的温纳装置在岩土体电阻率测试中的具体应用。根据试验研究和工程实测结果可知该法具有快速、准确地测定岩土体电阻率，并对不同岩性层划分做出客观解释。实际工作中，根据测试场地的大小，可选用对称四极装置或三极装置进行测量。由于温纳装置是等比装置，且MN/AB=1/3，所以视电阻

7、率与电位差及电流强度的关系式为：由此可分别得到四极和三极的装置系数：    (三极装置适用)在现场观测过程中，将AB供电极距逐渐加大，以增加勘探深度，可以测得不同电极距下的视电阻率s。实用的供电极距及测量极距见表1。表1        2007-05-11        供电极距和测量极距    单位：mAB1.82.43.04.25.77.810.213.217.422.8304257

8、78102AB/20.91.21.52.12.853.95.16.68.711.4152128.5    2007-05-11        3951MN0.60.81.01.41.92.63.44.45.87.61014192634数据处理与解释采用现场作图的方式，可快速测定电阻率及划分岩性层位。以MN为横坐标，计算MN/s，并以MN/s为纵坐标，在双对数坐标纸上绘制MN/s与MN的关系图，详见图3。对图中不同极距的测试值，找出不同深度、相同斜率的点，对这些点进行连线，使其

9、均匀地分布在直线上或直线两侧。求直线段斜率的倒数，可获得测点处各层的电阻率ij。其中：±si。   (i=1，2，3，)实测工作时，可对每个钻孔进行统计，求取深度校正系数的算术平均值。如在没有钻孔(或已知地层剖面)的测区，可采用工程类比法获得，如采用邻近地质条件相似地区的深度校正系数即可满足工程需要。据文献报道，他们的研究和工作过的测区，其极距与钻孔对比的校正系数为0.66左右。而温纳装置选取MN/AB=1/3，MN0.66(AB/2)，因此，以MN作横坐标，以MN/s为纵坐标作图，则不同斜率的直线交点处对应的横坐标即为层位顶面的深度(见图  

10、  2007-05-11        3)。同样，在不同的地区还可以AB/2作横坐标，以(AB/2)/s作纵坐标，作双对数坐标图，用不同斜率的直线交点处对应的AB/2乘以校正系数，求取地质层位顶面的埋深。图4为某变电站场地电阻率及层位划分实际解释应用图(见文献)。该图是以AB/2作横坐标，以(AB/2)/s为纵坐标，作双对数坐标图。从图中可以很好地划分出4个层位并计算直线段斜率的倒数，获得各层的电阻率值。依据实际经验该方法对于电阻率相差不大的相邻地层的划分也有较好的地质效果。该方法较传统的解释

11、方法具有快速(可由记录员现场绘图取得解释成果)、准确的特点，相对于传统的解释方法而言更适合工程物探在解决地层划分和电阻率测试中的应用。另外，场地的岩土电阻率是工程设计接地装置的一个重要参数。它的确定对电流尽快地散入大地，达到足够小的接地电阻及接地装置地下部分的合理布局起到十分重要的作用，它沿地层深度的变化规律是选择接地装置型式设计的主要依据。岩土中含水量和温度的变化，对岩土体电阻率的影响较大。温度降低，岩土电阻率增大；温度升高，岩土电阻率变小。岩土湿度变小，电阻率增大；岩土湿度变大，电阻率变小。但岩土含水量增加较大时，岩土电阻率反而增加；另外，水的矿化度不同，对岩土电阻率的影响也是不一样的。所

12、以，如果条件允许，应在冬天干旱季节，对变电站场地的岩土电阻率进行测定，以获取场地在一年四季中最大的电阻率，供设计接地装置使用。    4  结束语以上较为详细地介绍了三维直流电法探测技术、岩土体电阻率测试技术的现场施工方法、资料处理及其解释的技术路线，由此可以看出，它们在城市建设和水利电力工程勘测中具有信息量大、准确、直观、经济、快速、便于分析等特点而具有广泛的应用前景。随着电子和数据处理技术的发展，城市建设和水利电力工程物探技术也随之提高和拓宽，许多新技术、新方法在生产实践中显示出强大的生命力而不断的发展完善，应用范围也不断拓展；如地质雷达技术、面波勘探技术、电阻率层析成像和地震(声波)CT技术等都在工程实践中取得了良好地应用效果，发挥着愈来愈重要的作用；同样，常规物探方法的应用范围和应用领域以及数据处理技术也不