谈岩溶勘探高密度电法运用

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高密度电法是一种阵列式电阻率测量方法。该法可以实现电阻率的快速采集和现场数据的实时处理，它集电剖面和电测深于一体，采用高密度布点，进行二维地电断面测量，提供的数据量大、信息多，并且观测精度高、速度快，是进行岩溶勘察的最有效的物探方法之一。

1高密度电法的原理

1．1高密度电法工作原理

高密度电法的基本工作原理与常规电阻率法大体相同。它是以岩土体的电性差异为基础的一种电探方法，根据在施加电场作用下地层传导电流的分布规律，推断地下具有不同电阻率的地质体的赋存情况。高密度电阻率法的原理是地下介质问的导电性差异。和常规电阻率法一样它通过A、B电极向地下供电流J，然后在M、N极间测量电位差△、，，从而可求得该点(M、N之间)的视电阻率值，见图1。根据实测的视电阻率剖面进行计算、分析，便可获得地层中的电阻率分布情况，从而可以划分地层，确定异常地层等。高密度电法工作原理图如图1。

1．2高密度电法的设备组成

高密度电法数据采集系统由主机、多路电极转换器、电极系统3部分组成[1]。目前国内外高密度电法仪器可分为2类：一类的设计思想源于集中式的地震仪，特点是均需在电缆和仪器之间连接一个多路转换开关(相当于地震仪的覆盖开关)，设计原理简单，造价较低，由于一般采用普通多芯电缆，抗干扰能力较差，须加大供电电流以提高信噪比。另一类设计思想源于分布式地震仪，国内以吉林大学工程技术研究所的E60BN、E60C为代表，电极通过各自的智能开关共用九芯电缆与主机相连，可以把这类仪器称之为分布式高密度电法仪。特点是轻便，由于电缆只有9芯，可以做成屏蔽电缆，提高了抗干扰能力。整套系统简洁可靠(见图2)，工作时除主机(实时彩色剖面)、一块24Ah电瓶、9芯电缆、电极、再不需任何其他辅助设施。此次工程使用的即为E60BN。

2工程实例

2．1工程地质概况

阁丫沟大桥位于拟建杭瑞高速公路贵州境遵义至毕节第三合同段。其桥型结构为左幅ZK148+922．690~ZK148+502．690，总长580m上部结构为19～30m预应力砼先简支后结构连续T形梁桥。右幅YK148+922．578～YK149+508．578，总长586ITI。上部结构为19～30rn预应力混凝土先简支后结构连续T形梁桥，下部构造其桥墩为钢筋混凝土双柱式墩，两岸桥台均为U形桥台。设计荷载为公路一I级；桥面净空：2×净11．25ITI。桥位区地处贵州高原北西部山区向云南高原过度的斜坡地带上，位于双山镇北东约5km处，地势起伏较大，桥位区附近海拔138214901TI，最大相对高差108m，大桥横跨一箱型谷地，两岸桥台为斜坡地形，纵坡陡，坡上植被不发育，自然坡度2O～4O。之间，桥轴线通过的地面标高为1363～1416m，最大高差53m，两岸桥台基岩出露。属高原型构造侵蚀溶蚀型中高山箱型谷地地貌。桥区出露地层由新到老为：第四系(Qel+d1)碎石土、三叠系下统夜郎组上段(Tly)泥质粉砂岩及永宁镇组(Tlyn)灰岩。岩层综合产状281。35。

2．2野外工作方法

根据勘察要求及现场地形，测线布置为：分别沿ZK148+836～zK149+013轴线、ZK149+078~ZK149+525轴线、YK148+820～YK148+980轴线、YK149+136～YK149+576轴线、YK148+866～YK149+583轴线分别布置一条纵向测线，编号分别为DF1～DF1、DF2～DF2、DF3~DF3、DF4~DF4、DF5~DF5。在进行现场工作前，根据《水利水电工程物探规程>(SL326-2005)对仪器进行了自检，本次工作使用的E60BN型电法仪工作性能良好。高密度电探测量前，清除了每根电极处表层松散层及杂草，在干燥地方采用浇水的办法尽量减少接地电阻，在电缆与每根电极的接口连接处，用绝缘胶带包裹，防止漏电，保证测量质量。

2．3资料解释与成果分析

2．3．1资料解释

对采集得到的数据，先使用Surfer软件和二维电阻率反演成像软件RES2DINV进行预处理，同时输入测线地面高程数据，作地形校正，再据经验在软件中合理设置解释所必须的参数。电阻率参数值见表1。这些准备工作完成后，运行软件进行反演解释，在解释过程中，随时调整参数，以便使结果真实合理，计算结果用等值线图和电阻率色度图表现，两者结合，综合解释。

2．3．2成果分析及地质解释

根据理论计算及实践经验，本次电法勘探反映的深度在25~30m之间。根据用Surfer软件绘制的电阻率等值线图和高密度电阻率数据反演软件反演结果，并结合地质调绘资料，解释如下：DF1～DF1：表层低阻为覆盖层，分布较不均匀，覆盖层厚0．0～2．0ITI；基岩强风化层一般厚1．0～3．01TI，局部深达7m；无大规模岩溶发育。DF2~DF2：测区两岸坡大部分基岩出露，覆盖层一般厚0．O～3．0m，局部厚达i0．0m；中部沟谷洼地覆盖层较厚，一般为5．O～10．0m，局部厚达25．0m；基岩强风化层一般厚1．O～5．0m。测区溶沟溶槽发育，其中ZK149+414～ZK149+473、ZK149+498~ZK149+507段呈现2处低阻异常，埋深均在6m以下，探测深度内未见底，推测两处均为岩溶破碎带异常。DF3～DF3：测区大部分基岩出露，覆盖层一般厚0．0～1．0IT1；基岩强风化层厚1．5～7．9m。DF4DF4：测区部分基岩出露，覆盖层一般厚0．O～13．0m，局部深度未见底；基岩强风化层厚1．O～12．01TI。测区溶沟溶槽、岩溶异常发育，其中YK149+5O3～YK149十540段有2处岩溶低阻异常，埋深均在10m以下，探测深度内未见底，推测为岩溶破碎带异常。DF5~DF5：测区两岸坡大部分基岩出露，覆盖层一般厚0．O～3．0m，局部厚达23rn；中部沟谷洼地覆盖层较厚，一般为5．0～10．0m，局部深度未见底；基岩强风化层一般厚1．0～5．0rn。测区溶沟溶槽发育，其中在YK148+988～YK149+015、YK149+056～YK149+105、YK149+51O～YK149+536段呈现4处低阻异常，埋深均在15121以下，探测深度内未见底，推测3处均为岩溶破碎带异常。解释图见图3、图4。

3结语

高密度电阻率法同常规电阻率剖面法、测深法相比，既能提供探测地质体在某一深度沿水平方向的电性的变化趋势，也能反映地质体在沿垂直方向不同深度电性的变化情况。高密度电阻率法主要有如下优点[2]：①电极布设，一次完成。测量过程中无须更换电极，可以防止因电极设置而引起的故障和干扰；②能有效地进行多种电极排列方式的参数测定，可以获得较丰富的关于地电结构的信息；③数据的采集和收录实现了自动化(或半自动化)，不仅采集速度快，而且可避免人工操作引起的误差和错误；④可以实现资料的现场实时处理或脱机处理，可以根据需要自动绘制和打印各种成果图件，大大提高了电阻率法的智能化程度；⑤与传统的电阻率法相比，成本低、效率高，信息量丰富，解释能力方面显著提高。但是，高密度电法是一种较新的物探方法，需要通过实践应用和总结归纳对该方法进一步完善。本次工程实例，通过分析阁丫沟大桥下伏岩溶的高密度电法技术应用成果，结合钻探验证，证明高密度电法在岩溶勘察中能准确地查明地下岩溶情况，推测埋深和规模。