电法勘探方法在水文与工程地质中之应用

【摘   要】文章简要叙述了我国目前发展较快之几种主要电法勘探方法之发展概况及其在工程和水文地质中之应用。阳光电子学校维修专家分析认为：
　　【关键词】电法勘探；高密度电法；激发极化法；CSAMT；瞬变电磁法；地质雷达
   
      一、引言
　　电法勘探方法可以追溯到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100多年之历史。阳光电子学校维修专家分析认为：我国电法勘探始于20世纪30年代，由当时北平研究院物理研究所之顾功叙先生所开创。阳光电子学校维修专家分析认为：经过70余年之发展，我国之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之进展，使电法成为应用地球物理学中方法种类 多、应用面 广、适应性 强之一门分支学科。阳光电子学校维修专家分析认为：同时，经过广大地球物理工作者不懈努力，在深部构造、矿产资源、水文及工程地质、考古、环保、地质灾害、反恐等领域，电法已经和正在发挥着重要作用。阳光电子学校维修专家分析认为：限于篇幅，本文仅对其中几种主要方法，如高密度电法、激发极化法、CSAMT、瞬变电磁法和地质雷达等作简要介绍，并就这些方法在水文和工程地质中之应用进行阐述，供广大水文和工程地质、工程物探人员参考。阳光电子学校维修专家分析认为：
　　二、高密度电法
　　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，所不同之是在观测中设置了高密度之观测点，是一种阵列勘探方法。阳光电子学校维修专家分析认为：关于阵列电法勘探之思想源于20世纪70年代末期，英国人设计之电测深偏置系统就是高密度电法之 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之数据采集。阳光电子学校维修专家分析认为：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之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、重庆之有关仪器厂家研制成了几种类型之仪器。阳光电子学校维修专家分析认为：
　　高密度电法野外测量时将全部电极（几十至上百根）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、不同电极排列方式之数据快速自动采集。阳光电子学校维修专家分析认为：与常规电阻率法相比，高密度电法具有以下优点：１．电极布置一次性完成，不仅减少了因电极设置引起之故障和干扰，并且提高了效率；２．能够选用多种电极排列方式进行测量，可以获得丰富之有关地电断面之信息；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。阳光电子学校维修专家分析认为：此外，随着地球物理反演方法之发展，高密度电法资料之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之解释精度。阳光电子学校维修专家分析认为：
　　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之坝体稳定性评价、坝基渗漏勘查、堤坝裂缝检测上见到了好之应用效果；严文根（2002）将高密度电法用在电厂大坝之基岩面起伏及其强度特性评价上；王文州（2001）、王玉清（2001）、侯烈忠（1997）等将高密度电法用在高速公路高架桥、高层建筑选址、机场跑道之地基勘探中；郭秀军（2001）采用高密度电法探测防空洞、涵洞、溶洞、地下局部不明障碍物等物理性质有别于周围介质之地下有形体；杨湘生（2001）在湘西北岩溶石山区找水中应用高密度电法确定 佳井位方面取得了好之效果；解爱华（2003）采用高密度电法与瞬态瑞雷面波法完成了国际机场扩建工程中之岩土工程勘察问题，查明古河道、墓穴和洞穴之分布及埋深，利用土层之剪切波速划分场地类别。阳光电子学校维修专家分析认为：此外，何门贵（2002）、刘晓东（2001）、王士鹏（2000）在寻找地下水、管线探测、查明采空区、调查岩溶及地质灾害等工程物探中使用了高密度电法。阳光电子学校维修专家分析认为：
　　三、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之瞬间，在测量电极之间总能观测到随时间缓慢变化之附加电场，称为激发极化效应。阳光电子学校维修专家分析认为：激发极化法（或激电法）就是以岩、矿石激发极化效应之差异为基础来解决地质问题之一类勘探方法。阳光电子学校维修专家分析认为：激电法是20世纪50年代末在我国开始研究和推广之，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之变化——即复视电阻率之频谱。阳光电子学校维修专家分析认为：由于该方法测量之是二次场，具有不受地形起伏和围岩电性不均匀之影响、可测量之参数多等优点。阳光电子学校维修专家分析认为：
　　在实际地质应用方面，初期之激电法主要用于勘查硫化金属矿床，后来发展到诸多领域，如氧化矿床、非金属矿床、工程地质问题等。阳光电子学校维修专家分析认为：近年来，激电法找水效果十分显著，被誉为“找水新法”。阳光电子学校维修专家分析认为：早在上世纪60年代，国外学者Victor Vacquier（1957）等提出了用激电二次场衰减速度找水之思想。阳光电子学校维修专家分析认为：在该思想之启迪下，我国也开展了有关研究，并将激电场之衰减速度具体化为半衰时、衰减度、激化比等特征参数，这些参数不仅能较准确地找到各种类型之地下水资源，而且可以在同一水文地质单元内预测涌水量大小，把激电参数与地层之含水性联系起来。阳光电子学校维修专家分析认为：目前，我国已有北京地质仪器厂、重庆地质仪器厂和山西平尧地质仪器厂生产出适合寻找地下水之仪器。阳光电子学校维修专家分析认为：
　　在找水方面之具体应用有：杨进（1997）用回归系数之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之地下水源，而且解决了干扰地下施工之漏水带；龙凡（2002）使用激电法中视激化率和半衰时参数在砂页岩地区、灰岩地区、花岗岩地区和玄武岩地区找到了地下水资源，并且用回归直线法预测了单井涌水量；王聿军（2001）使用激电法在贫水山区进行找水；王俊业（2000）用激电参数和电阻率参数对地层之富水性进行评价，取得了好之结果；李金铭（1993）、金学名（1993）使用激电法之偏离度参数寻找地下水资源；李茂塔（2001）、李金铭（1990、1994）对激电法找水之基础理论进行了研究；周立功（2001）使用激电法在重力土坝稳定性检测中查明 大下沉段堤下介质赋水情况。阳光电子学校维修专家分析认为：
　　值得一提之是，利用激电法找水或确定地层之含水性， 好与高密度电阻率法相结合，这样可以降低地球物理解释之多解性，提高找水之成功率。阳光电子学校维修专家分析认为：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，湖南阳光电子学校维修专家认为：也许是由于泥岩引起地层之电阻率下降。阳光电子学校维修专家分析认为：湖南阳光电子学校维修专家认为：可以通过使用激电法来区分含水地层和泥岩，因为激电二次场与岩石之孔隙有关，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，此外二次场之衰减速度也与孔隙之大小、形状和宽窄有关，这就是激电法找水之机理所在。阳光电子学校维修专家分析认为：
　　四、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）基础上发展起来之一种可控源频率测深方法。阳光电子学校维修专家分析认为：CSAMT是1975年由Myron Goldstein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之关系，并且根据电磁波之趋肤效应理论得出电磁波之传播深度（或探测深度）与频率之间之关系，这样可以通过改变发射频率来改变探测深度，达到频率测深之目之。阳光电子学校维修专家分析认为：目前，已商业化

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