電法在水工環(huán)地質(zhì)勘察中的作用范文

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《吉林地質(zhì)》2017年第2期

摘要：我國(guó)的地域遼闊，地貌特征多種多樣，對(duì)其進(jìn)行勘測(cè)有一定難度。但國(guó)家的發(fā)展需要對(duì)各地的信息進(jìn)行全面的采集，運(yùn)用一些技術(shù)就可以在一定程度上解決這些問(wèn)題。在水工環(huán)地址勘測(cè)中使用電法就適應(yīng)了這一環(huán)境的特殊性，并且能夠滿足勘測(cè)精度，豐富其內(nèi)容。本文主要從水工環(huán)地質(zhì)檢測(cè)的現(xiàn)狀出發(fā)，總結(jié)了其特點(diǎn)，并結(jié)合電法的基本原理，對(duì)電法在地質(zhì)勘測(cè)上的運(yùn)用進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：電法；水工環(huán)；地質(zhì)勘察；運(yùn)用

我國(guó)的資源豐富，地貌多變，需要通過(guò)一些勘察技術(shù)進(jìn)行信息的采集，配合資源的開采分配以及為建筑工程的發(fā)展方向確定提供參考。傳統(tǒng)的水工環(huán)的勘察方式比較少，對(duì)其信息的采集工作開展不順利。另外，新技術(shù)的運(yùn)用在初期會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題，對(duì)我國(guó)的地質(zhì)勘察有不利影響。目前，電法在這一種地質(zhì)勘察中運(yùn)用較多，對(duì)其進(jìn)行研究有利于相關(guān)工作的順利進(jìn)行。以下是我們對(duì)電法在水工環(huán)勘察中運(yùn)用的簡(jiǎn)單研究。

一、水工環(huán)勘察現(xiàn)狀

（一）水工環(huán)現(xiàn)狀。水工環(huán)包括3個(gè)內(nèi)容：第一是水文地質(zhì)，它指的是自然環(huán)境中地下水的狀況。一般主要考慮其變化或運(yùn)動(dòng)的情況，對(duì)其本身的性質(zhì)也進(jìn)行一定勘測(cè)。第二是工程地質(zhì)，它指的是與工程有關(guān)的地質(zhì)屬性，它的地質(zhì)勘測(cè)是一個(gè)發(fā)現(xiàn)、分析和解決建筑工程中問(wèn)題的過(guò)程。其主要內(nèi)容是對(duì)巖土的物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)查，結(jié)合施工進(jìn)行分析；對(duì)其化學(xué)性質(zhì)也進(jìn)行分析，研究周圍的環(huán)境屬性。第三是環(huán)境地質(zhì)，它指的是對(duì)環(huán)境進(jìn)行評(píng)估，我國(guó)目前污染較為嚴(yán)重，這一工作的開展有較為重要的意義，需要注意的是環(huán)境地質(zhì)是對(duì)環(huán)境的評(píng)估，不是對(duì)周圍空間的調(diào)查。例如，它包括了噪音污染這一項(xiàng)調(diào)查。我國(guó)的相關(guān)工作從建國(guó)之后才開始大量系統(tǒng)的開展，目前已經(jīng)取得了一定的成效。它為我國(guó)的建筑工程提供了大量的參考資料，而且通過(guò)全面的調(diào)查，有助于國(guó)家實(shí)現(xiàn)宏觀的工程把控，更好地制定發(fā)展策略。電法的運(yùn)用已經(jīng)有一段時(shí)間，它操作簡(jiǎn)單，效果好，效率也較高，已經(jīng)形成了較為成熟的體系，發(fā)展空間較大。

（二）水質(zhì)勘測(cè)。對(duì)水質(zhì)的勘測(cè)主要有兩個(gè)方面：第一是對(duì)其物理性性質(zhì)進(jìn)行勘測(cè)，包括對(duì)其流向、分布結(jié)構(gòu)等屬性進(jìn)行勘測(cè)；第二是對(duì)其化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行勘測(cè)，包括對(duì)其電化學(xué)性質(zhì)、pH值、受污染程度等因素的調(diào)查分析。這兩種方法結(jié)合運(yùn)用對(duì)水質(zhì)的勘測(cè)效果較好，相關(guān)工作人員要考慮具體的環(huán)境和需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)行全面有效的勘測(cè)。目前主要有以下的方法進(jìn)行水工環(huán)測(cè)試：原子吸收光譜；發(fā)射光譜；原子熒光；電化學(xué)；色譜法；同位素法；電法。

二、電法概述

（一）電法的基本原理。這一勘測(cè)方法是利用檢測(cè)指標(biāo)的化學(xué)性質(zhì)不同，其同樣條件的化學(xué)變化的表現(xiàn)也不同，從而探測(cè)其3點(diǎn)性質(zhì)的不同：水文地質(zhì)；環(huán)境地質(zhì)；工程地質(zhì)。主要方法是觀測(cè)地質(zhì)的電學(xué)屬性，可以通過(guò)人工施加電壓觀察其變化來(lái)判定其巖土或水質(zhì)的參數(shù)；也可以通過(guò)觀察其自然的電場(chǎng)來(lái)判斷其地質(zhì)屬性。

（二）電法的簡(jiǎn)單分類。目前我國(guó)的電法主要有以下幾種：電阻率法通過(guò)探測(cè)相關(guān)物質(zhì)的電阻來(lái)判斷其地質(zhì)性質(zhì)；充電法通過(guò)判斷其對(duì)電力的吸收情況來(lái)判斷其地質(zhì)性質(zhì)；激發(fā)極化法通過(guò)一些處理，觀察相關(guān)物質(zhì)的電極排列來(lái)分析其地質(zhì)情況；自然電場(chǎng)法通過(guò)觀察物質(zhì)本身具有的電場(chǎng)來(lái)分析其地質(zhì)性質(zhì)；電磁感應(yīng)法通過(guò)施加電壓觀察物質(zhì)周圍的磁場(chǎng)分布來(lái)判斷其地質(zhì)性質(zhì)，也可以通過(guò)改變其磁場(chǎng)環(huán)境，觀察其電流的變化，來(lái)判斷其地質(zhì)情況。

三、地質(zhì)勘察的常用方法

（一）電法勘測(cè)。這一方法是通過(guò)檢測(cè)物質(zhì)分布方向上的電阻變化，從而判定地質(zhì)的變化方向，形成較為準(zhǔn)確的地質(zhì)信息。這一方法一般在地質(zhì)分層分布時(shí)使用較多，它需要地質(zhì)環(huán)境變化較為明顯，能夠通過(guò)電阻的變化表現(xiàn)出來(lái)。它主要運(yùn)用在結(jié)構(gòu)較為明顯的勘察中，一旦分布呈無(wú)規(guī)則曲線，或傾斜角較大且多變，就會(huì)造成測(cè)量數(shù)據(jù)分析工作難以進(jìn)行的現(xiàn)象。

（二）電剖面法。這一方法與電法勘測(cè)的原理相同，都是通過(guò)施加電壓來(lái)研究地質(zhì)結(jié)構(gòu)。不同的是，這一方法對(duì)地質(zhì)的斷面擁有更好的觀測(cè)效果。它主要通過(guò)對(duì)稱四極法來(lái)研究地質(zhì)中物質(zhì)流向引發(fā)的電學(xué)性質(zhì)變化。這一方法主要研究沉積巖的電學(xué)性質(zhì)，水分在巖土中的含量；水分含礦物質(zhì)的量；水存在的狀態(tài)（液體、冰或者溶液、泥漿等）都影響電阻率。

四、電法在水工環(huán)勘察的運(yùn)用

在水工環(huán)的地質(zhì)勘查中，主要有以下的幾種。

（一）頻譜激電法。這一方法在礦資源的探測(cè)上運(yùn)用較多，它主要運(yùn)用激電來(lái)測(cè)量電阻率，一般都是在較低的頻率下進(jìn)行。它主要觀測(cè)的是復(fù)電阻率，通過(guò)其變化進(jìn)行分析，最終得到地質(zhì)變化規(guī)律，從而進(jìn)行有方向的勘測(cè)，最后找到礦資源分布的地方。這一方法對(duì)電磁效應(yīng)的影響進(jìn)行了規(guī)避，精度較高，且激電異常的相關(guān)分析也能夠提供有用的信息，所以這一技術(shù)的發(fā)展受到了關(guān)注。

（二）瞬變電磁法。這一方法（TEM）是運(yùn)用脈沖電流的傳播情況來(lái)判定其地質(zhì)的變化。一般先產(chǎn)生一段時(shí)間的脈沖電流，然后進(jìn)行斷電操作，根據(jù)脈沖電流的傳播情況來(lái)判斷其地質(zhì)的變化。主要觀察的是傳播波形的衰減周期的變化，來(lái)判斷其物質(zhì)的電學(xué)性質(zhì)。這一方法已經(jīng)有了一段發(fā)展時(shí)間，取得了一些成果，對(duì)分層明顯的地質(zhì)構(gòu)造有較好的勘測(cè)效果。例如，在脈沖電流傳播至水含量較高的地方其衰減周期會(huì)增大，在遇到電力特性不好的巖石時(shí)，其衰減的周期就會(huì)減小。這一方法在時(shí)間層面上實(shí)現(xiàn)了對(duì)空間的勘測(cè)，思路新穎，有較好的學(xué)術(shù)價(jià)值。

（三）音頻電阻法。這一方法（CSAMT）是通過(guò)將測(cè)到的電阻率分布進(jìn)行校正，然后將校正后的數(shù)據(jù)與原數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，分析其差異的產(chǎn)生原因，從而得出地質(zhì)的變化。這一技術(shù)一般運(yùn)用在一維方向的勘測(cè)較多，在三維上對(duì)這一方法的運(yùn)用比較麻煩，但效果較好，規(guī)避了檢測(cè)對(duì)象電學(xué)性質(zhì)分布不均勻?qū)睖y(cè)的影響。我國(guó)在一維、二維上的運(yùn)用較為深入，這種反演的方法以一種逆向思維實(shí)現(xiàn)了對(duì)地質(zhì)的正向分析和思考，降低了檢測(cè)的難度，對(duì)地質(zhì)勘測(cè)的進(jìn)步有較好的促進(jìn)作用。（四）高密度電阻率。高密度電阻法的效果好，運(yùn)用范圍較廣。它與電阻率的方法原理類似，但分布密度更廣，所以可以進(jìn)行較為直觀的分析，降低了數(shù)據(jù)處理難度，增加了地質(zhì)勘測(cè)的可信性。在這些方法中，高密度電阻率勘測(cè)方法運(yùn)用較多，它具有以下的優(yōu)點(diǎn)：1.電極的排布設(shè)定簡(jiǎn)單，一般只需要一次，避免了電極變動(dòng)對(duì)結(jié)果的影響；同時(shí)又提升了工作效率；并且有利于測(cè)量的自動(dòng)化發(fā)展。2.分布密度較高，獲取的信息較為全面。3.能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，通過(guò)圖像等形象的信息展現(xiàn)其特性。4.成本低，能夠使用的地域更寬泛。結(jié)語(yǔ)水工環(huán)地質(zhì)勘測(cè)對(duì)我國(guó)的建筑工程發(fā)展有良好的促進(jìn)作用，對(duì)這些信息的采集有助于國(guó)家實(shí)現(xiàn)宏觀上的發(fā)展把控，同時(shí)對(duì)國(guó)家的軍事力量也是一種提升。另外，資源探測(cè)對(duì)這些信息的運(yùn)用也較多。電法是通過(guò)在被測(cè)對(duì)象上施加電壓的方法觀察其電學(xué)現(xiàn)象的變化，從而判定地質(zhì)的分布變化。這一方法的勘測(cè)過(guò)程較為簡(jiǎn)單，適應(yīng)了我國(guó)廣闊地貌的多種環(huán)境。本文總結(jié)了一些電法的運(yùn)用，并對(duì)其優(yōu)劣進(jìn)行了簡(jiǎn)單探討，目的在于為我國(guó)的勘察工作提供一些幫助。相關(guān)工作人員在選取方法時(shí)，要考慮實(shí)際情況，適應(yīng)探測(cè)的環(huán)境，可以進(jìn)行多種方法的綜合運(yùn)用，也可以進(jìn)行方法上的調(diào)整。

總之，電法的運(yùn)用是為了提升勘測(cè)的精確性和快捷方便性，在選擇時(shí)，主要考慮這兩個(gè)因素。最后，科研人員需要加強(qiáng)對(duì)電法的研究，提升電法的科學(xué)性，并將一些新技術(shù)、新理論進(jìn)行融合運(yùn)用，在科技發(fā)展中提升其效果。

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作者：夏忠君;鄧嫻;李正武 單位：四川省煤田地質(zhì)局一四一隊(duì)