1、高密度電法勘探在長輸管道工程的應用和問題摘要：電阻率法勘探是電法勘探中的一個主要分支，以其消費本錢低，工作效率高等特點，目前在水文工程地質問題中得到了廣泛的應用。是開展比擬成熟的一種地球物理勘探方法，具有簡便、快速、經濟、成果直觀、適用場地小等優點，已在許多領域得到應用，并獲得了良好的應用效果。文章介紹了高密度勘探技術的應用、探測原理、工作方法，對其應用范圍及目前存在的問題作了說明，并給出一個應用實例。關鍵詞：高密度勘探；輸氣管道工程；溫納裝置；斷裂構造1前言我國的工程勘察是建國初期按照前蘇聯形式建立起來的，包括工程測量、水文地質勘察、工程地質勘察3個專業。我國的長輸管道工程勘察是自50年代開

2、場隨著管道建立的興起而逐漸開展起來的，當今隨著對外技術交流的廣泛深化和涉外管道工程的建立，尤其是全球高新技術的飛速開展和中國管道建立的又一個高潮的到來，對長輸管道的工程勘察也提出了更高的要求。長輸管道工程勘察相對于建筑、水電、鐵路等工程勘察有其特殊性，中國石油天然氣管道工程進展了一些非常有益的嘗試，獲得了很好的社會效益。以下筆者就對高密度電法勘探在長輸管道工程勘察技術的應用和問題談一些看法。電法勘探是綜合地球物理勘探方法中的根本方法之一。電法勘探是以地下巖(礦)石之間的電性差異為根底，根據地面測定和研究人工或天然電場或電磁場的分布特點和變化規律來推斷地下電阻率分布，從而推斷地質構造和礦產資源的

3、分布狀況，即電法勘探中的反問題。近十年來，高密度電阻率法在工程勘察中的應用越來越廣泛，尤其在巖溶、水文、構造、檢測等領域，高密度電法的應用效果，已遠遠超過了理論上的預期。2勘探原理高密度電法是八十年代國際上興起的一種電法勘探方法，其原理與常規的電阻率法根本一樣。不同的是前者在探測剖面上同時布置多道電極，由人工控制向地下發送電流，使地下形成穩定的電流場，通過自動控制轉換裝置對所布設的剖面進展自動觀測和記錄。高密度電法可進展二維地電斷面測量，兼具剖面法和測深法的功能，是進展地層劃分、探測隱伏斷層構造、巖溶空洞以及地質滑坡體等的一種有效手段。相對而言，高密度電法具有測點密度大、信息量大、工作效率高等

4、特點，測量過程中，通過轉換裝置控制電極間的不同排列組合，可以實現直流電法勘探中的各種裝置形式的探測，可以提供更多的地電斷面信息，有利于比照分析，因此充分發揮了物探技術在勘探中的優勢。3工作方法高密度電阻率法實際上是一種陣列勘探方法，關于陣列電探的思想早在70年代末就有人開場考慮施行，英國學者所設計的電測深偏置系統實際上就是高密度電法的最初形式。在現場測量時，它只需在預先選定的測線和測點上，將全部電極設置在一定間隔的測點上，然后通過特制的電極轉換裝置根據需要，將這些電極組合成指定的電極裝置和電極距，快速完成多種電極裝置和多電極距在觀測剖面的多個測點上的電阻率法(視電阻率)觀測。再配上相應的數據處

5、理、成圖和解釋軟件，便可及時完成給定的地質勘查任務。其中，高密度電法勘探溫納裝置排列。最小間隔系數nIN=1，最大間隔系數為nAX=16。每個斷面的探測參數如下：排列方式：排列電極：60電極間距米：5最小間隔系數：1最大間隔系數：16供電電壓：180V1數據處理數據處理是中南大學研制的激電法反演軟件IPInv。數據處理主要包括兩大部分，即數據預處理和數據反演處理。2數據預處理數據預處理主要包括：1編輯視電阻率值，對突變點和噪聲引起的畸變數據進展剔除；2對由多個測量斷面組成的剖面進展拼接；3把各電極所對應的平面坐標添加到數據文件中；4對于地形起伏較大的剖面，把高程坐標添加到數據文件中，以備反演處

6、理時進展地形校正處理。3反演處理野外采集的數據經過反演計算，轉換為深度電阻率的關系，以獲得地下地電斷面的特征。反演處理主要包括：根據地質調查資料建立初始的二維地電模型、選擇反演參數阻尼系數、迭代次數、收斂極限等，然后采用最小二乘法進展反演計算，查看反演結果，最后進展地形校正，獲得最終的地下地電斷面，用于地質解釋。4工程應用西氣東輸二線管道是確保國家油氣供給平安的重大骨干工程。它將中亞天然氣與我國經濟最興旺的珠三角和長三角地區相連，同時實現塔里木、準噶爾、吐哈和鄂爾多斯盆地天然氣資源聯網，有利于改善我國能源構造，保障天然氣供給，促進節能減排，推動國際能源合作互利共贏，意義重大。西氣東輸二線管道西

7、起新疆的霍爾果斯，經西安、南昌，南下廣州，東至上海，途經新疆、甘肅、寧夏、陜西、河南、安徽、湖北、湖南、江西、廣西、廣東、浙江和上海13個盛自治區、直轄市。干線全長4859k，加上假設干條支線，管道總長度超過7000k。工程物探組共承當了以下四條隧道的初步工程物探反射波地震勘探和高密度電法工作：密嶺一號隧道，長1224.72；密嶺二號隧道，長1605.93；楊家村一號隧道，長219.15；楊家村二號隧道，長1891.50。這四個隧道分散在兩個測區，前兩條隧道位于江西省吉安市遂川縣枚江鎮和巾石鄉境內，后兩條隧道位于江西省南康市赤土鄉和大余縣新城鎮境內，工區交通便利，附近有105國道，323國道以

8、及其它公路通過，如圖1。四條隧道屬于丘陵-低山地貌，其中圖2為密嶺二號隧道測線示意圖，地形起伏大，地面黃海高程變化在150至800之間，山比擬陡；當地雨水充足，使得測區范圍內植被覆蓋良好，樹木茂盛，茅草叢生。根據該段高密度電阻率二維反演斷面成果圖，見圖3，該隧道沿縱剖面電阻率異常形態復雜，大致可分為三段。樁號2A+02A+320段在整條剖面上電阻率值相對較低，根本在1000歐姆米以下，部分有高阻體出現。在樁號2A+3202A+1040范圍內電阻率值表現為高阻低阻相間分布，高阻體電阻率值一般在3000至10000歐姆米以上，推測對應區間內基巖面埋深較淺，而此段內有多處低阻異常帶，電阻率值最低處僅

9、為幾十歐姆米，推測為巖體破碎帶。在樁號2A+1040隧道出口，電阻率值普遍在3000歐姆米，部分低阻異常值也在700歐姆米以上，推測巖體較為完好，僅有部分破碎帶存在。對整個剖面內多處低阻異常帶分析如下：在樁號為2A+2922A+348段出現了阻值小于200歐姆米的低值異常，埋深在15以下并向下延伸；樁號為2A+4002A+480段內出現一組低阻圈閉異常，其電阻率值為100歐姆米以下，推測為構造破碎帶；樁號為2A+6402A+750段，埋深30以下出現了規模較大的低阻體，其阻值最低處小于100歐姆米，推測為低阻充填物；樁號2A+7642A+828之間出現低值異常帶，電阻率值最低處缺乏100歐姆米

10、，與高阻圍巖阻值差異明顯，可能有破碎帶存在；樁號2A+9162A+945范圍內出現了條帶狀異常，產狀近乎直立，電阻率值在150歐姆米左右，可能為構造破碎帶；樁號2A+9882A+1026及2A+13082A+1344范圍內較高阻圍巖的阻值差異明顯，但這兩處電阻率均在500歐姆米以上，推測為破碎帶，但低阻充填物存在的可能性不大。測區地形條件復雜、高差起伏大，工作條件相對較差，這些因素在一定程度上影響物探探測精度。本次高密度電法工作成果提交后布置兩鉆孔進展驗證，均在預測位置發現破碎帶，獲得了較好的勘探效果。5存在的問題雖然高密度探測技術在工程中的應用已很廣泛，但實際工作中還存在以下問題：5.1有效

11、數據的分辨這是個最根本的問題。不僅是本方法，其它的物探方法也是如此。在數據采集的現場，我們必需能有效地分辨：采集到的數據是不是有效的數據，用句簡單的話就是：原始數據是否真實？一般而言，有效的高密度電阻率法成果數據有如下特征：等值線較為平緩，沒有突變起伏點，高阻、低阻區的變化是漸變的；視電阻率數值上沒有孤值畸變異常，反響到等值線上是沒有“漩渦異常獨立的漩渦狀異常是可以通過編輯原始數據來解決，密集的，如出現較多的漩渦狀異常那么需要重測；等值線上沒有出現規律的“八字異常及其演變而成的“半八字或“雙八字異常。5.2觀測方式對數據成果的影響目前，高密度電阻率法儀器開展得相當快，幾乎所有的電阻率法觀測裝置

12、都可以在高密度儀器中實現?？傮w而言，筆者傾向于將高密度電阻率法的觀測方式分為兩大類：剖面類觀測方式和測深類觀測方式。在不少技術人員的眼里，這兩種方法是等效的，其實不然。設計現場作業及處理時，應按如下原那么選擇觀測裝置：只要場地條件答應，盡量采用剖面類觀測方式，尤其是首選四極剖面裝置，因為這種觀測方式是真正集中了電剖面和電測深法的優點，其采集點分布更均勻合理，在不少場合、不同要求的勘探工程中都可以獲得好的效果。在剖面烴觀測時，其資料的反演解釋時應以二維剖面為主，單點測深、程度曲線分析為輔。而在場地限制只能采用測深類裝置時，要盡可能改善各點的接地條件，資料反演解釋時應以單點測深反演為主，二維剖面為

13、輔，尤其是解釋出直立狀接觸帶時，一定要慎重，以免貽笑大方。5.3錯誤對待反演成果在和不少消費單位接觸的過程中，筆者發現有一種傾向危害很大：有一些單位和技術人員非常迷信反演軟件的力量，每一條剖面都經過反演，甚至于在資料解釋時只看反演剖面不看原始剖面，最終的報告也只附反演成果，這是非常幼稚的，常常會遭至較大的失敗。5.4視電阻率的負值異常問題在電法勘探中經常會遇到視電阻率的負值異常問題，高密度電阻率法也不例外。一般而言，視電阻率是不應該出現負值的，有負值就說明有問題。引起負值的原因很多，大致有：首先是儀器，假如儀器的阻抗低，抗干擾才能弱，極化補償才能差，其測試中負值出現的時機就比擬大。另外，較大的

14、自然干擾電場也會產生負值異常。6完畢語高密度電法勘探作為一種比擬成熟的地球物理勘探方法，具有簡便、快速、經濟、適用場地孝應用范圍廣等優點，但對高密度電法勘探理論的研究以及實際應用等有待進一步的深化和開拓，使之在消費理論中不斷總結、完善和進步。參考文獻:1王興泰.高密度電阻率法及其應用技術研究J.長春地質學院學報.Vl.21,N.3,1991.2王緒本，羅建群.環境地球物理勘探.成都理工學院，1996.3羅延鐘，張桂青主編.電子計算機在電法勘探中的應用.武漢地質學院出版社.4羅延鐘，孟永良.關于用有限單元法計算二維構造點電源場的兒個問題J，地球物理學報V1.29,N.6,1986.5段本春，朱永盛電法二維有限元正演計算的假設千新結果J.物探化探計算技術Vl.16,N.I，1994.6王文龍，陳天建.淺論高密度電阻率法在工程勘測中的應用效果J.物探化探V1.19,N.3，1995.7王興泰，王勁松.二維電阻率圖像重建的一種新方法7.物探化探V1.19,N.l，1995.8底青云，王妙月.穩定電流場有限元法模擬研究131.地球物理學報Vl.41,N.2,1998.9底青云，王妙月.二維電阻率成像的有限元解法J.巖石力學與工程學報Vl.18,N.3，1999.10周熙襄等.有限單元法在直流電法勘探正問題中的應用J，物化探電子計算技術，N.3,1980.11hunduru,R.K,Se