１２８ 重庆工学院学报 法，根据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．与常规电阻率法相比，高密度电阻率法在野外 向，与巷道的走向大体平行，下有２个巷道，规格 ３．５ ｍｘ ３．５ ｍ，相对埋藏的深度大约２５ ｍ．Ⅱ号测线 长约１２０ ｍ，北西向，与巷道呈小角度斜交，埋深约 为１２ ｍ，在侧线范围内的巷道规格为５ ｍｘ ３ ｍ． ２）资料整理．采用ＲＥＳ２ＤＩＮＶ软件对个装置 信息采集过程中可组合使用多种装置形式，因而 采集的信息量大，数据观测精度高，在电性不均匀 体的探测中取得了良好的地质效果．高密度电阻 观测到的数据进行地形校正、正演反演计算，同时 率法有如下的优点：①电极布设一次性完成，减少 了因电极设置引起的干扰和由此带来的测量误 差；②能有效地进行多种电极排列方式的测量，从 而可获得较丰富的关于地电结构态的地质信息； ③数据的采集和收录全部实现了自动化（或半自 动化），不仅采集速度快，而且避免了由于人工操 作所出现的误差和错误；④可以实现资料的现场 实时处理和脱机处理，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速 度．可见，高密度电阻率法是一种成本低、效率高、 信息丰富、解释方便且勘探能力得到显著提高的 电勘探新方法．密度电阻率法的工作原理如图１ 所示． Ａ 图ｔ密度电阻率法工作原理 １．２试验设备 试验采用重庆奔腾数控技术研究所生产的 ＷＧＭＤ一２型高密度电阻率测量系统，该仪器具有 存储量大、测量准确快速、操作方便等优点，可存 储４００条剖面数据，并可与计算机串行通讯进行 数据传输．由日产ＹＡＭＡＨＡ汽油发电机提供直流 电，最大输出电压５００ Ｖ，数据处理采用ＲＥＳ２ＤＩＮＶ 软件． １．３试验方法 试验在某省的某一地区进行，已知该地区存 在数个防空洞，只知道其大体方位，具体位置尚待 确定．为了解不同深度的防空洞在物探剖面上的 特征，特意布设了２条试验剖面测线． １）地球物理模型．ＩＹ－测线长约１５０ ｍ，东西方 对等值线进行归一化处理，确保同色阶对应相同 的视电阻率，成果用同极距的不同装置以图表列 出，以便于比较．为提高对目标体的纵向分辨率， 除对数据进行常规的计算处理外，还编制了纵向 分辨率比值效应参数 的转换式：Ｈ（ ＋１，Ｊ）＝ （ｉ＋１，ｊ）／ｐ （ｉ，Ｊ），其中 为视电阻率． 测试中对该地区Ｉ线Ａ—ＭＮ—Ｍ装置的观测 数据进行了纵向分辨率比值效应参数 的转换处 理，取得了较好的效果． １．４资料处理 高密度电阻率法的数据处理和资料解释工作 是高密度电阻率法勘探的重要环节．数据处理的 内容包括数据拼接、数据格式转换、数据预处理、 地形校正、正演和反演计算，最后得到电阻率反演 成像色谱图，并对其进行地质解释． 高密度电阻率法中测量得到的数据在处理方 法上采用佐迪法进行二维反演．佐迪法是在对 Ｓｅｈｆｕｍｂｅｒｇｅｒ和Ｗｅｎｎｅｒ法解释的基础上提出的新 方法．它的原理是通过不断调整初始模型参数，使 正演曲线与实际曲线之差达到最小，将由此所得 的最终模型参数作为反演结果，该模型就作为实 际测量所得到的地质模型．视电阻率剖面色谱图， 可形象、直观地反映各测试剖面的地电断面电性 展布趋势． ２高密度电阻率法在防空洞探测中的应用 高密度电阻率法的野外数据采集是通过阵列 电极装置形式来实现的．电极排列的长度和电极 间距的大小直接影响采集数据剖面对空洞的反映 能力．电极间距越小，对目标体的探测精度越高， 但是如果电极数固定不变，随着电极间距的减少， 排列长度也相应减少，从而减少了剖面的探测深 维普资讯 http://www.cqvip.com 罗有春，等：高密度电阻率法在防空洞探测中的应用 度，也影响了对埋深较大的空洞的探测能力．因 １２９ 剥蚀残丘坡麓地带及山间洼地，地势较为平坦，靠 此，在野外作业时，要首先收集相关资料，对空洞 的尺寸和分布深度有大致了解，先做试验，然后设 近耕作区，以种植水稻为主．根据现场工程地质调 查，该区地层主要由上覆第４系坡、残疾亚粘土和 下伏石炭系灰岩、砂岩组成，其中灰岩与砂岩、粉 砂岩为不整合接触关系． ３．３野外施工 计合理的数据采集排列，使探测目标体落在排列 探测区域的有效范围内． 虽然高密度电阻率探测结果具有体积效应， 但是剖面分析的分辨率仍和最小电极距相当．从 １）使用仪器．试验采用重庆奔腾数控技术研 这一点考虑，最小电极距一般应为探测深度的 １／１５～１／１０．如果电极间距小于探测深度的１／１５， 测得的结果就包含一些不稳定随机因素，同时也 容易产生“伪像”． ３实际应用 高密度电法是对许多普通电法的排列、测点 的组合，通常将许多电极（一般为６ｏ个），按一定 极距（一般为１～５ ｍ）￣ｙｌＪ，通过电缆、开关控制箱 与测量仪器相连．测量时测量仪器通过指令控制 开关控制箱，以一定的排列顺序将电极转换成供 电电极或测量电极．根据不同的电极排列方式，可 分为不同的装置方式．实际勘探使用的装置：点距 为１ ｍ，１２０根电极，排列长为１１９ ｍ，滚动覆盖，ａ 排列（温纳装置）． 近年来，高密度电阻率法被广泛应用于大型 工程（如广梧高速公路、探测覆盖层厚度、隧道工 程、岩溶路基勘查等等）中，现以某地区的防空洞 为例，说明其应用效果． ３．１地质及任务概况 抗战时期，为了躲避敌军的炮火以及存储重 要的战略物资，特意修建了众多防空洞，它们在战 争年代起到了巨大的作用，随着战争的胜利，防空 洞逐渐被人们所遗忘，其位置亦不为人所知．但是 随着社会主义现代化建设的进行，特别是一些大 型工程的兴建，不可避免的要考虑到深层地质条 件，因而受有关单位的委托，我们于２００７年６月对 该地区进行了高密度电法勘探，以确定防空洞的 具体位置和所占空间． ３．２测区的地球物理特征 该地区位于成都市某处，地处山前冲击平原、 究所生产的ＷＧＭＤ一２型高密度电阻率测量系统， 该仪器具有存储量大、测量准确快速、操作方便等 优点，可存储４００条剖面数据，并可与计算机串行 通讯进行数据传输．常用电源由日产ＹＡＭＡＨＡ汽 油发电机提供直流电，最大输出电压５００ Ｖ，数据 处理采用ＲＥＳ２ＤＩＮＶ软件． ２）技术参数设置．根据任务对勘探深度的要 求，本次高密度电阻率法采用的是１．０ ｍ的电极 距，采用的装置形式为Ｐｏｌｅ．Ｄｉｐｏｌｅ，供电时间为１ Ｓ，衡压电源． ３）测线布置．由于现场的条件限制和勘探任 务的要求，一共布置了２条测线，每条测线的长度 根据现场具体的情况有所不同．第一条测线共布 置了６ｏ个电极，设置层数为１６层，长度为１１９ ｍ， 方向为东西方向；第２条测线也为６ｏ个电极，设置 层数亦为１６层，长度也为１１９ ｍ，方向为北西方 向． ４）资料处理．高密度电法资料处理流程首先 将存储在仪器内的测量数据通过传输软件传输到 计算机上，进行坏点切除、地形校正及格式转换等 预处理，然后将数据导入Ｓｕｒｆｅｒ软件，汇成视电阻 率等直线图，依据等直线图上视电阻率值的变化 特征，结合钻探和地质调查资料做出地质解释． ５）成果展示及分析．由实测数据应用高密度 电法专用处理软件进行编辑、计算、分析、反演等 处理后，可获得反演视电阻率剖面图．影响介质电 阻率的因素主要为岩性、含水率、密实度、粒经度 等．对于非饱和第４系土层，含水率、密实度越高， 粒经度越小，电阻率值越低；当含水率、粒经度不 变时，电阻率值大小基本反映了土体密实度的变 化．根据本次勘探的成果，在勘探范围内地基土主 要有第４系全新统和上更新统的冲击、海积物组 维普资讯 http://www.cqvip.com
１３０ 重庆工学院学报 成．根据地基土层的物理力学性质、成因类型和埋 藏条件等，将地基土划分为７个岩土单元，见表１．４结束语 表１测区土层地质埋藏条件 土层名称 平均层厚／ｍ土层的平均埋深／ｍ 高密度电阻率法自动化程度较高，勘探费用 低、效率高，因此可以在构造复杂、不良地质体较 多的区域会起到很好的探查效果．对于探查目标 体来说，如果首先使用高密度电阻率法，将会大大 提高工作效率，与此同时，对高密度电阻率法勘探 来说，其二维工作方式将更加完善，特别是在数据 处理方面．因而，建议在工程地质勘查中，首先使 用高密度电阻率法并辅之以其他物探方法进行普 ｍ 。。。 … 。 … 查，再结合钻探工作，必能起到事半功倍的效果． １ 参考文献： ［１］雷宛，邓一谦，工程与环境物探［Ｍ］，北京：地质出版 社．２００６． ［２］ 邓居智，刘庆成．高密度电阻率法在水坝隐患探测中 的应用［Ｊ］，工程勘查，２００２（６）：６３—６５， ［３］刘晓东．高密度电阻率法在岩溶地质调查中的应用 图２典型的高密度电阻率法反演电阻率剖面 ［Ｊ］．中国地质灾害与防治学报，２００２，１３（１）：４５一镐， ［４］岳建华，徐州朝阳贵邦财富大厦电法勘探报告［Ｒ］． 图２为高密度电阻率法ａ排列反演电阻率剖 徐州：［出版者不详］，２００６， 面，从图中可以看出，地面是高阻的砂石地面，在 ［５］李富，刘树才，曹军．高密度电阻率法在工程勘探中 深度为２．５～４．５ ｍ，坐标为２８．０的位置下面存在 的应用［Ｊ］．工程地球物理学报，２００６，３（２）：Ｉ１９—１２４． 一个明显的高阻，即所探测的防空洞之所在．同时 ［６］王云海．铁矿区采空区勘探及其危害评价研究［Ｊ］． 还可以看到，其他地区没有什么特殊的高阻异常， 中国安全生产科学技术，２００５（１）：１Ｉ一１２． 在坐标为４６．０的位置有一高阻异常出现，那是由 于测量误差或与电面相连通所造成的． （责任编辑陈松）
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