常用電法勘探的原理及優(yōu)點分析

【摘要】隨著世界礦產(chǎn)資源的需求，地球物理勘探技術越來越倍受世人關注，而有效、相對確切的勘探手段也是被許多學者研究，而電法勘探是應用地球物理學中方法種類最多、應用面最廣、使用性最強的一門分支學科。文中簡要介紹了三種電法勘探方法的實施方法及原理、數(shù)據(jù)處理及其優(yōu)點概況，其中包括電阻率法、三維直流電法、瞬變電磁法和高密度電阻率法。

【關鍵詞】電法勘探；巖土體；電阻率測試法；三維直流電法；高密度電法

電法勘探是根據(jù)巖、礦石電學性質(zhì)的電性差異來找礦和研究地質(zhì)構造的一種地球物理勘探方法，也是勘探行業(yè)應用比較廣泛的一種勘探方法。它是通過儀器觀測人工、天然的電場或交變電磁場，分析、解釋這些場的特點和規(guī)律達到找礦勘探的目的。

1.三種電法勘探的主要方法及特色

1.1巖土體電阻率測試技術

對巖土體電阻率的測試，可以采用多種方法。下面主要介紹直流電測深中的溫納裝置在巖土體電阻率測試中的具體應用。根據(jù)試驗研究和工程實測結果知該法具有快速、準確地測定巖土體電阻率，并對不同巖性層劃分做出客觀解釋的優(yōu)點。

實施原理：由于溫納裝置是等比裝置，且MN/AB=1/3，所以視電阻率與電位差及電流強度的關系式為：ρs=kΔUAM/I現(xiàn)場觀測施工方法：AB供電極距逐漸加大，以增加勘探深度，可以測得不同電極距下的視電阻率ρs。采取處理與解釋采用現(xiàn)場作圖的方式，快速測定電阻率及劃分巖性層位。以MN為橫坐標，計算MN/ρs，并以MN/ρs為縱坐標，在雙對數(shù)坐標紙上繪制MN/ρs與MN的關系圖。對各測深點依次作圖解釋，可求得各測點處分層的電阻率值，對獲得的各層電阻率值進行數(shù)理統(tǒng)計，便可獲得地層的平均電阻率值。物性層位的劃分可以采用計算機數(shù)值模擬計算、量板法或其它手工解釋方法。

該方法較傳統(tǒng)的解釋方法具有快速、準確的特點，相對于傳統(tǒng)的解釋方法而言更適合工程物探在解決地層劃分和電阻率測試中的應用。另外，場地的巖土電阻率是工程設計接地裝置的一個重要參數(shù)。它的確定對電流盡快地散入大地，達到足夠小的接地電阻及接地裝置地下部分的合理布局起到十分重要的作用，它沿地層深度的變化規(guī)律是選擇接地裝置型式設計的主要依據(jù)。

1.2三維直流電法

三維直流電法探測就是應用現(xiàn)有的直流電法儀器和勘探方法，在施工方法上優(yōu)化改進，進行加密采樣數(shù)據(jù)以取得三維數(shù)據(jù)體，然后采取電阻率層析成像技術進行資料處理和成圖。該方法是傳統(tǒng)直流電法的三維化，可使勘探精度得到很大提高，在原有儀器設備條件下提高了傳統(tǒng)直流電法勘探的能力，其工作主體是測試工作，以“時間換取空間上的高分辨率”。

施工采取一次布極，多極距測量技術，本文主要介紹的三維直流電法勘探施工兩極裝置是：在勘探區(qū)域布置m條測線，每個測線布置n個測點（電極），測網(wǎng)密度根據(jù)探測對象及其探測深度而定，在城市建設和水利電力工程勘測中，一般選取測線距L=2～10米、測點距D=2～5米即可。

該法較傳統(tǒng)直流電法勘探具有信息量大、精度高的優(yōu)點，在工程勘察中有較好的應用效果，同時又拓展了老式電法儀的應用范圍，延長了老式儀器的經(jīng)濟使用壽命；但又具有施工量大的缺點，性價比決定其適合于小區(qū)域的工程勘察。

1.3高密度電法

高密度電法實際上是集中了電剖面法和電測深法，其原理與普通電阻率法相同，即以巖石、礦物的電性差異為基礎，通過觀測和研究人工建立的電流場在大地中的分布規(guī)律，解決水文、環(huán)境和工程地質(zhì)問題，所不同的是在觀測中設置了高密度的觀測點，是一種陣列勘探方法。

高密度電法野外測量時將全部電極（幾十至上百根）置于剖面上，利用程控電極轉(zhuǎn)換開關和微機工程電測儀便可實現(xiàn)剖面中不同電極距、不同電極排列方式的數(shù)據(jù)快速自動采集。現(xiàn)場測時，只需將全部電極布置在一定間隔的測點上，然后進行觀測。

在設計和技術實施上，高密度電測系統(tǒng)采用先進的自動控制理論和大規(guī)模集成電路，使用的電極數(shù)量多，而且電極之間可自由組合，這樣就可以提取更多的地電信息，使電法勘探能像地震勘探—樣使用覆蓋式的測量方式。

高密度電法勘探的前提條件是地下介質(zhì)間的導電性差異，和常規(guī)電法一樣，它通過A、B電極向地下供電（電流為I），然后測量M、N極電位差△U，從而求得該記錄點的視電阻率值ρs=K*△U/I。根據(jù)實測的視電阻率剖面進行計算、處理、分析，便可獲得地層中的電阻率分布情況，從而解決相應的工程地質(zhì)問題。

電極排列布置在工作中最優(yōu)先選用的是四極裝置，它是公認的最穩(wěn)妥的裝置，雖然需要的場地開闊，但是能獲得最大的測量電位，對節(jié)省外接電源，減少供電電壓，特別是壓制干擾，增強有效信號，有著重要意義，而且四極裝置受地形的影響較小，電測剖面形態(tài)比較好判別。

高密度電法廣泛應用于城市建筑等工程物探中，由于受場地范圍、地形起伏的局限，高密度電法多選用AMN和MNB的三極裝置，如同常規(guī)電法的三極裝置一樣在電性界面附近，因ρs電流密度呈現(xiàn)非線性變化，造成M N極的電位差的階躍，從而使ρs出現(xiàn)規(guī)律性的畸變。對于三極裝置在方法上可按照聯(lián)合剖面的工作方法進行，即把測得的值作對稱四極裝置化處理。

2.結語

三維直流電法探測技術、巖土體電阻率測試技術等，它們在勘測中具有信息量大、準確、直觀、經(jīng)濟、快速、便于分析等特點而具有廣泛的應用前景。高密度電法由于其高效率、深探測和精確的地電剖面成像，成為地質(zhì)勘察中最有效的方法。隨著電子和數(shù)據(jù)處理技術的發(fā)展，利用電阻率的常規(guī)物探方法的應用范圍和應用領域以及數(shù)據(jù)處理技術也不斷進展和創(chuàng)新，在工程建設和實踐中發(fā)揮著不可替代的作用，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

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