電測深法在新疆某水利工程中的應用探討

張於祥

（新疆水利水電勘測設計研究院物探隊 新疆 昌吉 831100）

隨著科技的發展，物探方法和儀器越來越成熟，方法也越來越多。新疆南部地區地層地質情況復雜，河谷狹窄且陡，多有古河槽，覆蓋層主要在50～100 m左右，淺層地震折射勘測深度有限，有些區域沒有反射波，無法運用淺層地震反射法。單一地運用電測深法雖存在一定局限性和旁側影響，但在電性差異較大地區，單一地使用電法工作也能達到要求解釋精度，其解釋中主要影響因素是地層電阻率的確定，通過對地層電阻率的確定可以提高解釋精度。

1 工作方法與技術

電測深法是依據目的體與周邊介質電阻率差異，在同一測點上逐次增加電極距使得探測深度加深來觀測測點處垂直方向的電阻率變化的一種電法勘探方法［1，2］。野外工作中常采用三極或四極溫納裝置，MN/AB=1/10，其比值可根據野外實際情況在1/3～1/30間變動，最大供電電極距以能反映目的層為主，點距宜為1/3～1 倍埋深，工程勘察中基巖為泥巖等低電阻巖體時，測試電流流失嚴重，無法滿足規范要求，可根據情況使用組合電極或改變MN與AB之間的比例，一般使用1/5。

野外測量方法采用單次讀數法，為保證曲線質量，對曲線畸變點進行重復觀測，重復觀測的相對誤差小于5%，并對測區進行不少于總工作量5%的檢查觀測，測區均方相對誤差小于3.0%，測試結果符合《水利水電工程物探規程》（SL326-2005）的要求[3]。

2 工程概況

新疆某水電站工程壩址左岸階地至山邊長1～1.2 km，地形平緩，表層為碎石土、風積沙，中間層為砂礫石層、局部膠結層或Q2地層，底部為紅色泥質砂巖。設計水位高程2363 m。地質勘察庫區左岸順河見1 km寬古河槽，推測下游壩址左岸階地存在古河槽，深度在80～100 m。現為了查明古河槽具體位置區域，為設計及地質提供準確的資料，在左岸階地布置一條物探剖面。野外工作試驗工區無反射波，不適合采用地震反射波法，主要采用電測深法。本次工作沿壩軸線左岸階地布置四極電測深點，30～40 m點距，順河布置供電電極，剖面測試所得典型的電測深曲線見圖1、圖2。

圖1 壩址左岸階地典型電測深曲線（HK型）

圖2 壩址左岸階地典型電測深曲線（HQ型）

由圖1可見，表層電阻率480 Ω·m，推測為干燥碎石土層，中間電阻率40～60 Ω·m，推測為砂土層，中間相對較高電阻率在200～250 Ω·m，推測為砂礫石或Q2地層，尾部下降低電阻率在20～30 Ω·m，推測為目的層泥質砂巖。

由圖2可見，表層電阻率755 Ω·m，推測為干燥碎石土層，中間電阻率160～200 Ω·m，推測為砂礫石層，中間相對較高電阻率在500～600 Ω·m，推測為砂礫石層，中間相對較低電阻率在200～300 Ω·m，推測為Q2地層，尾部下降低電阻率在15～25 Ω·m，推測為目的層泥質砂巖。

3 測試成果及分析

本次物探工作根據電測深點解釋0+200～1+125 樁號段為古河槽位置，古河槽最深處在0+760樁號處，埋深在90 m。根據物探提供剖面，在剖面上布置了3 個鉆孔，鉆孔揭露與物探測試結果有一定誤差，其中ZK1 號鉆孔物探測試38 m，鉆孔揭露31 m；ZK2 號鉆孔物探測試91 m，鉆孔揭露81.5 m；ZK3 號鉆孔物探測試31 m，鉆孔揭露29.8 m。鉆孔處電測深解釋曲線圖見圖3～圖5。

圖3 ZK1號鉆孔（電2）處電測試解釋曲線圖

圖4 ZK2號鉆孔（電11）處電測試解釋曲線圖

圖5 ZK3號鉆孔（電19）處電測試解釋曲線圖

由圖3可見，此曲線類型為QHK型曲線，解釋0～1.7 m 電阻率583 Ω·m，1.7～6.5 m 電阻率208 Ω·m，推測為表層碎石土層、砂礫石層反映；6.5～12 m電阻率38 Ω·m，推測為砂土層反映；12～38 m電阻率165 Ω·m，推測為砂礫石或Q2地層反映；38 m 以下電阻率40 Ω·m，推測為目的層泥質砂巖反映。后續鉆孔揭露31 m見泥質砂巖。

由圖4 可見，此曲線類型為HKQ 型，解釋0～2 m電阻率400 Ω·m，2～7 m電阻率200 Ω·m，推測為表層碎石土層、砂礫石層反映；7～16 m 電阻率360 Ω·m，推測為砂礫石層反映；16～91 m 電阻率150 Ω·m，推測為砂礫石或Q2地層反映；91 m 以下電阻率37 Ω·m，推測為目的層泥質砂巖反映。后續鉆孔揭露81.5 m見泥質砂巖。

由圖5 可見，此曲線類型為HKQ 型，解釋0～2.5 m電阻率270 Ω·m，2.5～5 m電阻率54 Ω·m，推測為表層碎石土層、砂礫石層反映；5～10 m電阻率160 Ω·m，推測為砂礫石層反映；10～31 m 電阻率60 Ω·m，推測為砂土層或含土礫石層反映；31 m 以下電阻率10 Ω·m推測為目的層泥質砂巖反映。后續鉆孔揭露29.8 m見泥質砂巖。

綜合圖3～圖5 分析可知，電測深解釋主要是對地層電性的判斷，中間層電阻率（砂礫石或Q2地層電阻率）對基巖解釋很有幫助，表層地層巖性的劃分相對不是太重要。圖3、圖4 中間層砂礫石或Q2地層解釋時電阻率取值150～180 Ω·m，后期鉆孔解釋偏深，其取值應該在250～350 Ω·m。而圖5中間層含砂土多，中間還含有這一相對低電阻率地層，解釋時未考慮此情況。對壩址區左岸階地物探剖面校正解釋后成果見圖6。

圖6 壩軸線左岸階地物探成果圖

由圖6可見，表層砂土礫石層厚度10～20 m，電阻率60～840 Ω·m；中間砂礫石或Q2地層厚度20～60 m，電阻率150～300 Ω·m；基巖界面呈“U”型，埋深25～82 m，電阻率13～30 Ω·m。古河槽在0+200～1+125 樁號位置，長約1 km，其基巖界面較平緩，埋深在75～82 m。

工程中間地層為局部膠結砂礫石，其電阻率受砂礫石膠結程度、顆粒大小及成份影響較大，電阻率在120～300 Ω·m。而相對單一穩定的地層，其電阻率相對穩定，特別是含水砂礫石層一般在300～500 Ω·m，解釋時偏差會較小，精度高。本次工作通過鉆孔揭露可見中間層取值偏低，應根據鉆孔時間情況來取值中間層電阻率。剖面1+125～1+370樁號段基巖頂高程2366 m，比正常蓄水位高程高約3 m，直接影響設計方案和壩址的選擇。此段測試的準確度要求要高，中間層電阻率的取值影響解釋深度，從而影響基巖界面高程。為更好地確定剖面1+125～1+370樁號段基巖界面，建議在1+150樁號（電17與電18之間）處增加鉆孔，以確定古河槽邊界。

4 結語

單一的物探方法的缺點是精度相對較低，在有條件的情況下運用綜合物探方法可以很好地提高物探解釋精度，彌補單一物探方法的缺點。普通電測深方法要求地層電性差異大，對工作場地要求高，如本文中覆蓋層厚度80 m，需要最少200 m的直線距離，且地形對測試曲線有較大影響。解釋時中間層影響較大。新疆南部地層復雜，覆蓋層較厚，地層變化大，很難精確取值中間層電阻率且受地形影響大，但相對的古河槽位置還是有較好的測試效果。在淺層地震折射波法、反射波法等其他方法無法進行測試時，合理運用電阻率測井使得能很好確定中間層電阻率，從而能有效地提高物探解釋的準確性和可靠性。