■　鄭慧華

（浙江省工程勘察院浙江寧波315012）

高密度電阻率法不同裝置探測(cè)效果對(duì)比模擬研究

■鄭慧華

（浙江省工程勘察院浙江寧波315012）

高密度電阻率法在工程地質(zhì)勘察等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。在勘探過(guò)程中選擇合適裝置就顯的尤為重要。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)M不同裝置探測(cè)應(yīng)用分析在何種條件下得到更好的效果。結(jié)論研究表明溫納裝置的垂向分辨率相對(duì)較高，施倫貝爾1裝置對(duì)異常體的水平分辨率較高。

高密度電法溫納施倫貝爾

0　引言

高密度電阻率法作為一種高效的勘探手段，近年來(lái)在礦山采空區(qū)調(diào)查、涵洞和溶洞勘查、管線探測(cè)以及巖土工程勘察等方面應(yīng)用越來(lái)越廣泛 [3]，高密度電阻率法探測(cè)時(shí)可采用不同的電極排列方式，在不同的地電模型，采用不同裝置模型測(cè)得的結(jié)果也有一定差異。因此很有必要對(duì)高密度電阻率法不同裝置的應(yīng)用效果進(jìn)行分析，對(duì)今后的勘探工作中有一定的指導(dǎo)意義。

1　不同裝置工作方式

高密度電阻率法除采用三電位電極系外，電阻率剖面所采用的裝置形式都可以用于高密度電阻率法，具體跑極方式有多種，因此在實(shí)際工作中可根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇合適的裝置。本次實(shí)驗(yàn)采用了：溫納(WN)裝置、施倫貝爾1(SB1)裝置。

1.1溫納(WN)裝置

溫納裝置(WN)又稱為對(duì)稱四極裝置,A、M、N、B等間距排列,其中A、B是供電電極,M、N是測(cè)量電極,AM=MN=NB=na(a為一個(gè)電極距),隨著間隔系數(shù)n的逐漸增大,四個(gè)電極間的間距也均勻拉開(kāi)。

1.2施倫貝爾1(SB1)裝置

該裝置測(cè)量時(shí)M、N保持不動(dòng),A逐點(diǎn)向左、B向右向右移動(dòng)固定距離,然后M、N向右移動(dòng)一個(gè)電極距并固定,A、B點(diǎn)逐點(diǎn)向左、向右移動(dòng)，移動(dòng)的距離與第一個(gè)M、N位置所移動(dòng)的距離相同。整個(gè)剖面結(jié)束后得到矩形斷面。

2　實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)

圖1　水池實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛨D

為了保證探測(cè)結(jié)果具有可比性,選擇同一實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ头謩e用溫納、施倫貝爾1兩種不同的跑極方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn),電極一次性鋪設(shè)后位置不再變動(dòng),保證獲取的是同一斷面的數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)區(qū)域是三維電法模擬實(shí)驗(yàn)水池（如圖1），將水池中的水模擬成圍巖，水下面布設(shè)高低不同的電阻異常體，測(cè)線布置在電阻異常體上方。使用儀器為重慶地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)的DUK-2A高密度電法儀一臺(tái)。多路電極轉(zhuǎn)換器一臺(tái)，45v電池箱一個(gè)，一根破皮電纜共有32道（2道為空道），導(dǎo)線若干等。主要參數(shù)為:供電電壓45V、電極總數(shù)30、點(diǎn)距0.1m、剖面層數(shù)9。

實(shí)驗(yàn)采用的是高密度方法裝置中的兩種（溫納，施倫貝爾1）小電極測(cè)量水中的不同異常體模擬實(shí)驗(yàn)，研究在采用不同裝置時(shí)，得到不同的勘探效果，從而為在野外應(yīng)用正確選擇裝置做好理論研究的基礎(chǔ)。電極選擇的是粗銅絲，將電極插在具有一定硬度的塑料板中，應(yīng)該確定好板得中線，因?yàn)檫x擇的極距是0.1m，故用尺子畫好量好10cm的間隔，并按要求將銅絲插好，在開(kāi)始實(shí)驗(yàn)之前要檢查水池中的水是否將電極的最底端浸泡到，保持良好的接地效果。

3　實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛿?shù)據(jù)一致性檢查

為了確保實(shí)驗(yàn)過(guò)程中前后探測(cè)的數(shù)據(jù)的一致性，本實(shí)驗(yàn)做兩條實(shí)驗(yàn)測(cè)線L1。采用溫納裝置，測(cè)線方向?yàn)樽晕飨驏|，兩次采集數(shù)據(jù)，分別重復(fù)探測(cè)(見(jiàn)圖2和圖3)。

圖2　L1實(shí)驗(yàn)線溫納反演圖

圖3　L1實(shí)驗(yàn)線溫納反演圖

圖2、圖3探測(cè)的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)反演得到兩次實(shí)驗(yàn)獲得的剖面圖，從圖中可以看出兩次探測(cè)高低阻區(qū)域分布情況基本一致，除部分區(qū)域分辨率有區(qū)別其他的反應(yīng)情況基本相同，因此此次觀測(cè)的兩條測(cè)線反映了采集到數(shù)據(jù)在保證各種參數(shù)不變的情況下具可重復(fù)觀測(cè)性，對(duì)后續(xù)不同裝置觀測(cè)的數(shù)據(jù)反演對(duì)比具有重要意義。

4　兩種不同裝置模擬探測(cè)結(jié)果

本實(shí)驗(yàn)布置測(cè)線對(duì)同一斷面按照不同裝置的跑極方式采集數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)反演得到兩條等值線剖面圖(如圖4、圖5)。

圖4　溫納裝置測(cè)線反演圖

從以上不同裝置探測(cè)得到的反演結(jié)果可看出,對(duì)異常體探測(cè)都有一定的異常響應(yīng)。在1.0m-1.5m處都出現(xiàn)了是電阻率相對(duì)高值。不同的是溫納剖面在淺部視電阻率高低值有反應(yīng)，而在施倫貝爾1反演剖面沒(méi)有反映，因此溫納裝置垂向分辨率相對(duì)要好一些。

圖5　施倫貝爾1裝置測(cè)線反演圖

施倫貝爾1反演剖面圖顯示視電阻率橫向異常變化很強(qiáng)烈，在1.10到1.20,1.90到2.00，2.10到2.20之間都出現(xiàn)了橫向突變，在水平方向上的高低阻異常明顯，而且在1.90到2.00，2.10到2.20之間出現(xiàn)的相對(duì)高低阻異常比溫納剖面更清晰。施倫貝爾1裝置對(duì)異常體在水平方向上的變化反應(yīng)靈敏，水平分辨率相對(duì)較高。

5　結(jié)論

高密度電法不同裝置對(duì)異常體探測(cè)都有一定的異常響應(yīng)，通過(guò)反演結(jié)果分析可看出，不同裝置在探測(cè)電阻率異常體的靈敏度上存在一定的差異。

（1）溫納裝置對(duì)于水平變化的分辨比較弱，適合分辨垂向結(jié)構(gòu)的物體，施倫貝爾1裝置對(duì)地質(zhì)體的水平方向上的變化反應(yīng)非常靈敏，分辨率很高。

（2）在特定的地質(zhì)條件下，要根據(jù)勘探目的、精度及深度等要求選擇合適的裝置類型進(jìn)行勘探，通過(guò)對(duì)比分析，提高異常解釋的精度和可靠度。

[1]劉國(guó)興.電法勘探原理與方法[M].北京：地質(zhì)出版社，2005:63-73.

[2]程慶，度先國(guó)，李懷良，葛寶，朱麗麗.高密度電法不同裝置特點(diǎn)及勘探效果比較[J].中國(guó)地球物理，2011（21）：787.

[3]馬志飛,劉鴻福,葉章,楊建軍.高密度不同裝置的勘探效果對(duì)比[J].物探裝備, 2009,19(1):52～55,67.

P631.3[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-3-130-2