浅议电法勘探方法在水文与地质工程中应用

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1、浅议电法勘探方法在水文与地质工程中应用　　摘要：本文结合多年的工作经验，具体的阐述了我国目前发展较快的几种主要电法勘探方法，并介绍了该方法在地质工程和水文中的应用。关键词：电法勘探；应用中图分类号：p631.3；文献标识码：A；文章编号：目前，我国的电法勘探无论在基础理论、方法技术和应用效果等方面都取得了巨大的进展，使电法成为应用地球物理学中方法种类最多、应用面最广、适应性最强的一门分支学科。同时，经过广大地球物理工作者不懈努力，在深部构造、水文及工程地质、环保、地质灾害、反恐等领域，电法勘探正在发挥着重要作用。限于篇幅，本文仅对其中几种主要方法，作简要介绍，并就这些

2、方法在水文和工程地质中的应用进行阐述。一、电法勘探的几种方法、原理1、高密度电法7高密度电法实际上是集中了电剖面法和电测深法，其原理与普通电阻率法相同，所不同的是在观测中设置了高密度的观测点，是一种阵列勘探方法。关于阵列电法勘探的思想源于20世纪70年代末期，英国人设计的电测深偏置系统就是高密度电法的最初模式，20世纪80年代中期日本借助电极转换板实现了野外高密度电法的数据采集。我国是从20世纪末期开始研究高密度电法及其应用技术，从理论方法和实际应用的角度进行了探讨并完善，现有中国地质大学、原长春地质学院、重庆的有关仪器厂家研制成了几种类型的仪器。高密度电法具有以下优

3、点：（１）．电极布置一次性完成，不仅减少了因电极设置引起的故障和干扰，并且提高了效率；（２）．能够选用多种电极排列方式进行测量，可以获得丰富的有关地电断面的信息；（３）．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，避免了手工误操作。此外，随着地球物理反演方法的发展，高密度电法资料的电阻率成像技术也从一维和二维发展到三维，极大地提高了地电资料的解释精度。高密度电法应用领域比较广，尤其在水文和工程地质勘查方面，主要有：底青云（2002）、吴长盛（2001）、郭铁柱（2001）、董浩斌（2001）等使用高密度电法在水库大坝的坝体稳定性评价、坝基渗漏勘查、堤坝裂缝

4、检测上见到了好的应用效果；严文根（2002）将高密度电法用在电厂大坝的基岩面起伏及其强度特性评价上。2、激发极化法7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缓慢变化的附加电场，称为激发极化效应。激发极化法（或激电法）就是以岩、矿石激发极化效应的差异为基础来解决地质问题的一类勘探方法。激电法是20世纪50年代末在我国开始研究和推广的，早期是以直流（时间域）激电法为主，20世纪70年代初开始研究交流（频率域）激电法——主要是变频法，20世纪80年代初又开始对频谱激电法进行研究，也就是研究复视电阻率随频率的变化——即复视电阻率的频谱

5、。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、可测量的参数多等优点。在找水方面的具体应用有：杨进（1997）用回归系数的显著性检验及回归预测方法预报了地下涌水量；姜义生（2000）使用双频激电法不仅解决了居民饮用的地下水源，而且解决了干扰地下施工的漏水带。7值得一提的是，利用激电法找水或确定地层的含水性，最好与高密度电阻率法相结合，这样可以降低地球物理解释的多解性，提高找水的成功率。高密度电阻率法在确定高阻或低阻地质体具有优越性，但低阻地质体并不代表富含地下水，可能是由于泥岩引起地层的电阻率下降。这时，可以通过使用激电法来区分含水地层和泥岩，因为

6、激电二次场与岩石的孔隙有关，在纯粹泥岩中极化率比较小，在含水砂砾岩中极化率比较大，此外二次场的衰减速度也与孔隙的大小、形状和宽窄有关，这就是激电法找水的机理所在。3、可控源音频大地电磁法（CSAMT）可控源音频大地电磁法是在大地电磁法（MT）和音频大地电磁法（AMT）基础上发展起来的一种可控源频率测深方法。CSAMT是1975年由MyronGoldstein提出，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，并且根据电磁波的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，这样可以通过改变发射频率来改变探测深度，达到频率测

7、深的目的。目前，已商业化的CSAMT仪器是由加拿大凤凰公司与美国宗基公司研制的。CSAMT采用可控制人工场源，测量由电偶极源传送到地下的电磁场分量，两个电极电源的距离为1～2km，测量是在距离场源5～10km以外的范围进行，此时场源可以近似为一个平面波。由于该方法的探测深度较大（通常可达2km），并且兼有剖面和测深双重性质，因此具有诸多优点：第一，使用可控制的人工场源，测量参数为电场与磁场之比——卡尼亚7电阻率，增强了抗干扰能力，并减少地形的影响。第二，利用改变频率而非改变几何尺寸进行不同深度的电测深，提高了工作效率，一次发射可同时完成7个点的电磁测