高密度电阻率法在核电勘察中的应用

付丽丽，丁鹏飞

(郑州中核岩土工程有限公司，河南郑州450002)

核电勘察作为核电工程的先行兵，具有极其重要的地位，尤其在初步可行性研究阶段(选址)和可行性研究阶段.高密度电阻率法作为一种地质普查手段，与地震勘探相比，具有成本低、野外作业快、成果解释形象直观等优点，在核电勘察中渐为普及.随着我国能源结构的逐渐转变，核电事业的发展势在必行且越显迫切，而高密度电阻率法在技术方法方面的不断创新和渐趋成熟，其在核电勘察领域的应用前景将更为广阔.

1 高密度电阻率法介绍及数据采集

高密度电阻率法是一种阵列勘探方法，通过高密度电法测量系统中的软件，控制着在同一条多芯电缆上布置连结的多个(60～120)电极，使其自动组成多个垂向测深点或多个不同深度的探测剖面，根据控制系统中选择的探测装置类型，对电极进行相应的排列组合，按照测深点位置的排列顺序或探测剖面的探测顺序，逐点或逐层探测，实现供电和测量电极的自动布点、自动跑极、自动供电、自动观测、自动记录、自动计算和自动存储.野外实际测量中，先根据勘测目的、勘测区域的大小及地质条件确定需要采用的电极装置类型及测量布置方案，并按照测量顺序准备好测量电极文件，然后进行电极的布置.安置电极时要注意使电极与介质充分接触，尽可能减小接地电阻，同时要注意防止勘测中出现电极极化现象，宜采用不极化电极［1－2］.

所选工程实例主要采用α排列(温纳装置AMNB)，该装置适用于固定断面扫描测量，电极排列如图1所示.

图1 高密度电阻率法α排列观测方式示意图

测量时，AM=MN=NB为一个电极间距，A，B，M，N逐点同时向右移动，得到第一条剖面线;接着AM，MN，NB 增大一个电极间距，A，B，M，N 逐点同时向右移动，得到另一条剖面线.不断扫描测量下去便得到倒梯形断面.点距的选择主要依据探测精度，精度要求越高，点距越小;最大电极距大小决定于预期探测深度，探测深度越深，最大电极距越大.

数据采集是进行解释的基础，数据采集工作的好坏直接影响到解释成果的准确性.所选实例中，地面高密度二维电法勘探数据采集使用的是WGMD-3高密度电阻率测量系统.

2 数据处理

高密度电阻率法的数据处理工作全部在计算机上进行，一般分为预处理(如接收数据、数据圆滑、剖面调换、数据格式转换等)、反演处理(包括地形校正和反演计算等)和剖面成图(包括图形显示、色标选择、图形输出和打印等)3步［3］.

数据接收与格式转换使用BTRC2004软件;高密度电阻率法反演使用2D-RES反演程序.

3 应用实例

3.1 在判别地层方面的应用

拟建徐州核供热项目包括2个候选厂址，安然是其中之一.此厂址位于徐州市经济技术开发区大庙镇安然村的驮蓝山西北侧.厂址地貌特征主要为剥蚀丘陵地貌;地层岩性主要分布为第四系地层、奥陶系下统(O1)、寒武系(ε)和震旦系(Z)地层4大类，表现为坡积粉质粘土、白云岩和灰岩.

图2为安然厂址中使用高密度电阻率法所测的测线之一.由图可知，随着深度的增加，电性变化明显;结合钻探和地质资料，易划分覆盖层、强风化基岩和弱风化基岩;电阻率曲线较平整，无低阻现象，可判断在此测线测区内无断裂和异常构造.

图2 安然厂址高密度电阻率法拟断面电性图

3.2 在判别溶洞方面的应用

拟建中核湖南第二核电项目有2个候选厂址，衡东三樟乡是其中之一，位于湖南省衡东县三樟乡楠木塘，湘江右岸.测区地貌形态主要为:由构造剥蚀形成的丘陵和河谷阶地;地层岩性主要为第四系土层，白垩系砾岩、钙质泥岩、粉砂岩，侏罗系粉砂岩、灰质砾岩，石炭系泥质灰岩、灰岩和石英砂岩.

图3为三樟乡厂址中使用高密度电阻率法所测的测线之一.由图可知，随着深度的增加，电性变化明显，但是与图2相比，电阻率曲线紊乱，不易划分覆盖层和基岩.并且，图3具有明显低阻带，结合钻探和地质资料，可判断这些低阻带主要为有泥质等填充的溶洞.异常位置如图3所示.

图3 三樟乡厂址高密度电阻率法拟断面电性图

3.3 在判别断层方面的应用

拟建国电河南核电项目包括2个候选厂址，平顶山七棵树为其中之一.此厂址位于平顶山市叶县辛店乡刘文祥村七棵树自然村，其北侧为燕山水库.测区地貌以剥蚀丘陵为主，周边发育沟谷;地层岩性简单，主要分布第四系地层和元古代蓟县系汝阳群云梦山组(Pt2jy)石英砂岩夹粉砂质页岩2大类，在厂区东部浅层分布有半成岩状态的第三系粘土质砂岩及砂砾岩.

图4为七棵树厂址中使用高密度电阻率法所测的测线之一.由图4可知，随着深度的增加，电性变化明显，但是与图2相比，电阻率曲线不是很平整，较难划分覆盖层和基岩.并且，图4在215～260 m处低阻带明显，结合地质资料，可判断此低阻带为断层.异常位置如图4所示.

图4 七棵树厂址高密度电阻率法拟断面电性图

3.4 在判别软弱夹层方面的应用

拟建湖北松滋核电厂工程位于湖北省荆州市松滋市陈店镇马峪河林场附近，长江及松滋河交汇处的南侧.测区地貌主要为侵蚀堆积丘陵岗地地貌，为长江三级阶地;地层岩性由第四系地层和下第三系始新统牌楼口组基岩2大部分共7层组成，主要表现为粉质粘土、卵石、砂岩和泥岩.

图5为湖北松滋核电厂中使用高密度电阻率法所测的测线之一.由图5可知，随着深度的增加，电性变化明显，但与图2相比，电阻率曲线较紊乱，较难划分覆盖层和基岩.并且，图5在215～260 m处低阻带明显，结合钻探资料，可判断此低阻带为泥岩夹层.异常位置如图5所示.

图5 松滋核电厂高密度电阻率法拟断面电性图

4 结语

a.高密度电阻率法经济实用、效率高、异常现象直观，在核电勘察领域有较广阔的应用前景.

b.高密度电阻率法有助于划分地层，主要为上覆盖层和下层基岩;对异常构造体、软弱夹层和断层有较准确的判别，若结合钻探和地质资料，可得出更准确的解释.

［1］李玉东，牛淑敏.高密度电法在煤矿采空区探查中的应用［J］.中国煤炭地质，2010，22:79 －82.

［2］杨发杰，巨妙兰，刘全德.高密度电阻率探测方法及其应用［J］.矿产与地质，2004，18(4):356－360.

［3］刘晓民，刘廷玺，万峥.高密度电阻率法在水文地质勘查中的应用［J］.中国水利水电科学研究院学报，2007，2(2):154－157.