高密度电阻率法

3.3.6.1 方法简介

高密度电阻率法，是近几年才开发使用的一种新装置，是一种阵列式勘探方法。具有成本低、效率高、信息量丰富、分辨率高、解释方便等优点。

3.3.6.1.1 基本原理

是以地下岩(矿)石的电阻率差异为基础，研究在供电电场作用下地下传导电流的分布规律，从而达到勘探地质体的目的。野外测量时将全部电极(几十至上百根)一次性布设于测点上，然后通过程控多路电极转换器选择不同的电极组合方式和不同的极距间隔，从而完成野外数据的快速采集，测量结果送入微机后，即可对数据进行处理并给出关于地电断面的各种图示结果。

3.3.6.1.2 应用范围及适用条件

常用于探查洞穴、岩溶破碎带、隐伏断层、地下暗河通道及基底起伏情况。

被探测的目标体与围岩电性差异明显并有一定的宽度和延伸长度，视电阻率异常能从干扰背景中分辨。覆盖层薄，地形无剧烈变化。目的层上方无极低、极高的电阻率屏蔽层，无严重的工业游散电流和大地电流干扰。

3.3.6.1.3 工作布置原则与观测方法

测线应尽量垂直于勘查对象的走向，并尽可能避免或减小地形影响和其他干扰因素的影响。极距的选择要保证最大隔离系数AB/2大于勘探目标埋深的1.5倍。

常采用的电位电极系有温纳四极(α)、偶极(β)、微分(γ)、联合三级四种排列装置。

3.3.6.1.4 资料整理及成果解释

通过微机对输入的观测结果进行统计、滤波、正反演模拟计算后，形成视电阻率参数的等值线断面图及灰度图，结合水文地质条件，编制推断解释成果图。

成果解释时，要了解当地的地质及物性特征，充分研究已知点异常特征，从已知到未知进行解释。以定性解释为主，正确区分正常场和异常场，确定异常性质，阐明异常的地质因素，最终作出地质推断解释。

3.3.6.2 试验情况

实验工作布置在天然出露的岩溶水源地皮家寨工区，目的是探查皮家寨泉点与北部坝心泉点岩溶地下水径流管道位置，了解工区内盖层结构、土洞发育情况，盖层与基底界面起伏情况等，共布置了12条剖面，总长7995m，工作布置见图3-16。工作结果经16个钻孔的验证，推测的地表粘土层厚度与钻孔验证的厚度相接近，推断的岩溶发育带均已见水，吻合性较好。

本次试验使用WDJD-2型多功能数字激电仪、WDZJ-1多路电极转换器，装置选择温纳装置α和α2排列，点距5～10m，电极距10m。

3.3.6.3 主要成果

根据测区内地层岩性特征及以往电性测定结果，水体 ρ_S=12～20Ω·m，平均15Ω·m；红土(干燥)ρ_S=80～150Ω·m，平均120Ω·m；红土(潮湿)ρ_S=15～30Ω·m，平均20Ω·m；白云岩(完整)ρ_S=2400～4200Ω·m，平均3620Ω·m。可见地表粘土层、岩溶破碎带及粉砂质泥岩均为低阻体，完整灰岩为高阻体。

施测结果，以皮家寨泉点南部18线为界，南北电性层差异明显(图3-17)，南部视电阻率断面成层状分布，电性层结构稳定，推断岩溶不发育、岩石较完整；北部视电阻率断面横向变化大，高低阻相间排列，显示出电性层结构变化复杂、不稳定，岩溶较为发育。

经钻孔验证，北部岩溶发育强烈，岩心破碎，RQD小于40%，以溶隙、溶孔、溶洞为主，钻孔遇洞率76.9%，溶洞直径一般0.2～1.5m，最大4.7m，粘土半充填，并且越向上游岩溶的成层性越明显；大泉南段岩溶发育相对较弱，岩心完整，RQD 为63%～77%，以溶隙为主，部分为粘土充填，钻孔遇洞率66.7%，溶洞少而小，一般直径0.2m左右，最大0.6m，形成一条弱透水的隔水带。

图3-16 泸西小江流域皮家寨工区高密度电法工作布置及物探推断成果图

1—电法剖面及测线号；2—推断地下水径流管道；3—验证钻孔；4—上升泉，流量(L/s)

图3-17 泸西小江流域皮家寨工区高密度电法视电阻率剖面图

综合分析认为皮家寨工区，盆地覆盖层厚度中部深，东西两侧逐渐变浅，无局部突变现象，结构均一，浅部无洞穴发育。泉点附近存在多个强径流带，可分为南北向四条，大致沿90、120、140、160号点附近，东侧管道向南延伸，其他三条均向皮家寨大泉汇集，强径流带埋深约10～30m。

该区实施了16个验证钻孔，推测的地表粘土层厚度与钻孔验证的厚度相接近，最大误差4.2m，最小仅0.1m。推断的岩溶发育带经钻孔验证均已见水，如38线100号点附近推测地下2～40m为强岩溶发育带，经99号点ZK6号钻孔验证，0～2.1m为红粘土；2.1～20.8m为灰岩，其中6.8～7.2m为粘土充填的溶洞，12m见无充填的溶洞，27～35m见溶孔；35.1m以下为白云岩，多见溶孔及溶蚀面。2.1～40.1m，岩溶发育，富水性强，与推断结果吻合。

综合分析研究视电阻率剖面成果及钻孔资料得出：浅部粘土、砂质层，视电阻率值ρ_S小于70Ω·m，破碎含水的灰岩层，视电阻率值在50～400Ω·m之间。当溶洞、溶孔由粘土充填或由水充填时，电性特征是一致的，如ZK13号，粘土层厚13.79m，视电阻率断面图中反映的是ρ_S小于50Ω·m的低阻带，13.79～30.12m为泥质充填的灰岩破碎带，富水性差，对应的视电阻率剖面ρ_S值为50～200Ω·m。

3.3.6.4 结论

综上所述，高密度视电阻率测深，基本查明了该区70m以内电性层分布情况，划分了岩溶发育带，推断了岩溶管道位置，提出18线以南岩体相对较完整，是束流调压壅水工程较为理想之地，为该工程的实施提供了重要依据。

根据测区实测剖面反演的视电阻率结果，结合验证钻孔资料，得出了不同岩层的视电阻率参数值的变化范围，地表粘土、砂质层视电阻率值ρ_S=10～70Ω·m，破碎含水的灰岩层，视电阻率值一般在100～400Ω·m之间。当溶洞、溶孔由粘土充填或由水充填时，均反映为低阻电性特征。

高密度电阻率法对埋深不大的岩溶地下水探测效果较好，工作效率高，但同样无法区分泥质或水充填的岩溶低阻层，与核磁共振方法配合可有效地解决岩溶的富水性。