论电法在水工环地质勘察中的应用

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1、论电法在水工环地质勘察中的应用摘要：随着我国经济的飞速发展，以及科学技术的不断进步，在水工环地质勘察中，电法作为“变种”最多的一种常规物探方法，在水工环、矿产勘查、考古等领域都有着诸多成功的应用实例。对目前发展比较快的激电法、高密度电法、可控源音频大地电磁法、瞬变电磁法和地质雷达的工作原理、方法和应用等做了概括性介绍，就这些方法在水工环地质勘察中的方法优化组合、提高探测精度等有关技术问题进行了探讨，并对其应用前景进行了展望。关键词：电法；激发极化法；高密度电法；CSAMT；瞬变电磁法；地质雷达中图分类号：F407.1文献标识码：A文章编号

2、：1引言随着人类科学技术的不断进步，科技在各个行业中的运用越来越广泛，电法作为一种常规的物探方法，从19世纪初P.Fox在硫化金属矿上发现自然电场现象至今已有1””多年的历史了。中国电法勘探始于2”世纪3”年代，经过8”年的发展，无论在基础理论还是方法技术、应用效果等方面都取得了新的长足的进步，并成为物探方法中种类最多、应用面最广、适应性最强的一门分支学科。特别是近年来在广大物探工作者的不懈努力下，电法勘探技术已经在深部构造、矿产资源、水工环地质、考古、地质灾害勘察等领域发挥重要的作用。本文仅对目前发展比较快的激发极化法、高密度电法、可控

3、源音频大地电磁法、瞬变电磁法和地质雷达作一介绍，并就这些方法在水工环地质勘察中的有关技术问题进行探讨。2方法原理及应用2.1激发极化法在电法勘探中，当电极排列向大地供入或切断电流的瞬间，在测量电极之间总能观测到随时间而变化的附加电场,称为激发极化效应。激发极化法（或激电法）就是利用岩、矿石的导电性、激发极化特性差异，观测和研究人工形成的激发极化场的变化规律，进行找矿和解决其他地质问题的一组人工场源形式的勘探方法。激电法在中国的研究和推广大致经历了直流（时间域）激电法、交流（频率域）激电法一主要是变频法、频谱激电法（研究复视电阻率随频率的变

4、化，即复视电阻率的频谱）三个阶段。由于该方法测量的是二次场，具有不受地形起伏和围岩电性不均匀的影响，可测量多参数等优点，所以被广泛应用于水工环地质勘察领域。2.2高密度电法高密度电法是以研究地下介质体的电阻率差异为地球物理基础，集电剖面和电测深为一体，采用高密度布点，进行二维地电断面测量的一种电阻率勘察技术。它属于一种阵列式勘探方法，其原理与普通电阻率法相同，集中了电剖面法和电测深法。所不同的是在观测中设置了高密度观测点，数据采集密度大，能较直观地反映断面电性异常的形态、规模和产状等。以美国产STING为代表的高密度电法仪,在野外测量时将

5、几十乃至上百根电极全部置于剖面上，利用程控电极转换开关和微机工程电测仪便可实现剖面中不同电极距、不同电极排列方式的数据快速自动采集。与常规电阻率法相比，高密度电法具有以下优点：电极布置可一次性完成，减少了因电极设置引起的故障和干扰，提高了工作效率；能选用多种电极排列方式进行测量，可获得丰富的有关地电断面信息；野外数据采集实现了自动化或半自动化，提高了数据采集速度，避免了手工错误操作。2.3可控源音频大地电磁法(CSAMT)可控源音频大地电磁法(ControlledSourceAudio-frequencyMagnetotelluric)是

6、在大地电磁法(MT)和音频大地电磁法(AMT)基础上发展起来的，利用接地水平电偶源为信号源的一种电磁测深法。CSAMT是1975年由MyronGoldstein提出的，它基于电磁波传播理论和麦克斯韦方程组建立了视电阻率和电场与磁场比值之间的关系，并且根据电磁波趋肤效应理论得出电磁波的传播深度(或探测深度)与频率之间的关系，通过改变发射频率来改变探测深度达到频率测深的目的。2.4瞬变电磁法（TEM）瞬变电磁法（TEM）最初是由前苏联学者于上世纪3”年代提出的，主要应用于航空物探领域，2”世纪8”〜9”年代在中国开始推广应用。首先在金属矿勘探

7、中获得了较好的效果,进而推广应用到工程检测、环境、灾害等领域，并显示出了明显的优势。其原理是利用回线（接地或不接地的）向地下发送一次脉冲电磁波（多为矩形波），在其间歇期间观测二次涡流场。当地下存在电性不均匀地质体时，能观测到不均匀体的涡流场（即异常二次场）。通过对异常场的解析，转换为Qs参数进行推断解释，从而达到解决地质问题的目的。由于瞬变电磁法所产生的电磁场在地下介质中的传播随时间延长而呈47b倾斜锥面向深部扩散，通常用吹出来的“烟圈”来形象地表达这种效应，即"烟圈效应”。它表明瞬变场随时间呈有规律的变化，这正是TEM法进行测深勘探的理

8、论基础。2.5地质雷达（GPR）地质雷达，又称“探地雷达”。是利用宽带高频时域电磁脉冲波（主频为1”~1”””MHz）的反射探测目标体，用于解决地质问题的一种物探方法。其工作方法是：由地面的发