电法勘探在水文和工程地质中的应用

阳少天

摘要：本文主要介绍了电法勘探在水文和工程地质中应用的概况，并分别阐述了电法勘探技术中常用的瞬变电磁法、地质雷达、高密度电法、激发极化法以及可控源音频大地电磁法这五种方法的应用。希望为电法勘探工作提供基础的理论指导。

关键词：电法勘探；水文；工程地质；工作

一、电法勘探在水文和工程地质中应用概况

我国的经济自改革开放以来发展迅速。尤其在资源的需求上日益剧增，无论对金属还是能源都具有较强的依赖性。中国作为一个能源消耗的大国，能够满足国民对资源的需求已然成为中国经济发展的一个重要的课题，同样资源的勘探也成为了经济发展的重点和基础，与此同时，它还能够带动我国对地质结构的研究进步。所以勘探技术的优越性越来越能够影响到我们的生活。遇到水文、地质灾害时，利用勘探技术是必不可少的，我国的经济建设和整个社会的发展与勘探技术息息相关。

在科技不断进步的今天，电子计算机在不断地发展为电法勘探的技术提供了良好的保障。目前电法勘探是勘探工作的一个重要组成部分，对国家的经济建设和发展起着重要的作用。

二、电法勘探技术——瞬间变电法

在世界的范围内，电法勘探的运用已经十分广泛。在我国，对电法勘探的研究虽然起步较晚，但是经过几十年的不懈努力，我国对电法勘探的应用与研究的发展越来越趋向完善，如轮是操作技术，还是理论知识，都有着相当明显的进步。目前，我国的电法勘探技术和设备趋向成熟和完善。接下来就要介绍几种常用的电法勘探技术类型。

（一）瞬变电磁法技术概述

这种方法主要是通过让不接地回线或者是接地电线源朝着地下放射出一次脉冲磁场，从而能够探测到介质的电阻率。它的主要运用原理是在空中或是地面设置发射点线圈，引起磁场感应，从而与地下的土质层产生感应电流，这种方式能够对地质的特性进行较好的判断和检测。

对这种方法总结的优点有四点：第一，它的工作效率较高，工作时间短且能够较好地完成数据的记录和传送等。第二，它的工作过程不易受到地形地势的影响，且在勘探地质性能方面具有较强的灵敏性。第三，它在对地质分辨方面具有较强的能力，不同的地质会产生不同的磁场，通过这种方式进行勘探，能够较为准确地进行分辨。第四，反馈的数据信息较为全面。它在勘探过程中对同一地质下的不同地质层进行全面勘探。

把同等深度的视电阻率的值标记在相应的检测点上构成平面图形，可以有效对某一深度岩层横向电性的变化特性反映。出现煤层区域测试地面呈现出非平面的形态，平面图所显示的等值线对煤层底板周围的电性变化不能明确地反映。地震勘探就是要对煤层底板周围的测量等高线给予一定的解释，可以将煤层底板和其深度对应的电阻率在测试点处进行标记，制作的效果如图一。平面图可以对煤层底板对应深度中的电阻率值的相对大小以及异常情况进行反映，有效突出关于二维、三维地点异常体的反映特征。瞬间变电法将水文物勘探的精度和高度又进一步地进行提升，并加强了勘探的效果。

图一

瞬间变电法为煤矿的四采区的布置合理上以及编制采区治水防水方面提供了理论基础，在煤炭的资源安全回采处理上提供有效的地质资料。

三、瞬间变电法的施工技术研究

（一）装置形式

瞬间变电法中的勘探装置主要有发射回线和接受回线，一般情况下在地面使用的勘探测量装置有：①分离回线装置，也可称为偶极装置，接受回线和发射回线需要保持一定的距离，两个回线的尺寸既可以保持一致，也可以不一致；②同点回线装置，这个装置是根据接受线圈和发射线圈的位置差异来运行的，这个装置又可以分为重叠回线和中心回线两个方面；③框一回线装置，可成为大回线定源装置，发射回线使用的是长达数百米的矩形回线，测线布置在回线的内外，利用探头或者小型线圈来进行沿线观测。

中心回线装置使用较为轻便的小型接收器安置在发射回线中心进行观测，设备装置和探测的对象能够达到完美的结合，具体表现为地电幅度大、形态简单、不易受旁物干扰且横向的分辨率较高。在瞬间变电法里使用最为广泛的装置就是中心回线装置。不过它也存在一定的缺点，发射回线的边长越长，野外施工的困难就会加大。工作装置需要从工作需求、勘探的目的以及施工的环境条件等因素来综合考虑。比如地下勘探的深度在几百米，这就需要较高的分辨率，使用装置上可以采用同点回线装置。随着发射回线和接受回线的数值不断加大，其接受的信号强度也再不断加强，还可以延续信号的显示实践，对进一步更深层次地区的勘探很有帮助。但是由于二者的使用会让野外勘探的难度加大，勘探体积效应不断地加大，横向分辨里会相应降低，所以，预定勘探深度要得到保证，并且最好选择长度较小的回线。

目前煤炭地区地质勘探的瞬间变电法主要运用的装置有中心回线装置、 重叠回线装置、以及大回线定源装置。

（二） 测网布置

通常情况下，装置所采用的形式能够对网度造成一定影响，勘探中对分辨率高低的要求也会决定网度的大小。在三维地震勘探测区，需要同时要根据三维地震勘探CDP网格大小来进一步确定回线的边长以及侧线的点距、线距。中心回线的装置形式以及重叠回线装置形式，一般情况下，回线是落在四个地震的侧线上，这样能够有利于野外测点和边框位置的确定，从而节约消耗，提高工作的效率。利用滚动式的测量方法，根据图二所示，在测量8—2测点（其回线四边为A1，B，C，D）与此同时，要对下一个监测点所对应的前边框进行铺设。A。，A。，A。，…，8—3测点对应A。8—4测点对应A5.按照这个规律推算更多。这样对下一个测点测量时可以只拖动在回线两侧边框B，D对B，D的推动还可以采用滚动式。遇到不同的地震侧线布置和地形测量问题，都可以利用此方法灵活应用。

图二

四、瞬间变电法的应用成果

在水文和工程地质勘查中取得了非常好的应用效果，如杨文钦（2002）、张保祥（2002）、郁万彩（2001）、蒋文（2004）等使用瞬变电磁法查明断层及顶板砂岩的导水性及富水性、勘查地下水资源及界定地百水位、评价断层空间位置及含水性和寻找地下含水构造；刘继东（1999）、李貅（2000）、袁江华（2002）、阎述（1999）等使 用瞬变电磁法探测煤柱及圈定老窑采空区、勘察煤田矿井涌水通道、探测小浪底水库库区煤矿采空区和探测地下洞体的存在：刘羽（1995） 用瞬变电磁法评价塌陷成因及危害性、评价防渗帷幕稳定性、探测高层建筑地基和评价大桥桥址稳定性；郭玉松（1998）使用瞬变电磁法探测堤防工程隐患、勘查水库坝址；薛国强（2003）使用瞬变电磁法探测公路隧道工程中的不良地质构造。

结语：电法勘探技术与我们生活中的各个领域息息相关，它的工作技术对许多工程项目都有着促进作用，且呈现出良好的发展势头。我国的勘探技术和发达国家还存在一定的差距，需要不断地努力进行完善。

参考文献：

[1]杨志鹏.浅议水文和工程地质中电法勘测的应用[J]科协论坛：2007（ 03 ）

[2] 董浩斌.王传雷.许刚林.分布式智能化高密度电法仪的研制[J].地球科学中国地质大学学报.2001.（26）增刊D：17

[3]顾光跃，孙晓辉.电法勘探在寻找地下水中的应用[J].中州煤炭2009（06）

[4]静恩杰，李志聃.瞬变电磁法野外工作方法[J].中国煤田地质，1995，73）endprint

摘要：本文主要介绍了电法勘探在水文和工程地质中应用的概况，并分别阐述了电法勘探技术中常用的瞬变电磁法、地质雷达、高密度电法、激发极化法以及可控源音频大地电磁法这五种方法的应用。希望为电法勘探工作提供基础的理论指导。

关键词：电法勘探；水文；工程地质；工作

一、电法勘探在水文和工程地质中应用概况

我国的经济自改革开放以来发展迅速。尤其在资源的需求上日益剧增，无论对金属还是能源都具有较强的依赖性。中国作为一个能源消耗的大国，能够满足国民对资源的需求已然成为中国经济发展的一个重要的课题，同样资源的勘探也成为了经济发展的重点和基础，与此同时，它还能够带动我国对地质结构的研究进步。所以勘探技术的优越性越来越能够影响到我们的生活。遇到水文、地质灾害时，利用勘探技术是必不可少的，我国的经济建设和整个社会的发展与勘探技术息息相关。

在科技不断进步的今天，电子计算机在不断地发展为电法勘探的技术提供了良好的保障。目前电法勘探是勘探工作的一个重要组成部分，对国家的经济建设和发展起着重要的作用。

二、电法勘探技术——瞬间变电法

在世界的范围内，电法勘探的运用已经十分广泛。在我国，对电法勘探的研究虽然起步较晚，但是经过几十年的不懈努力，我国对电法勘探的应用与研究的发展越来越趋向完善，如轮是操作技术，还是理论知识，都有着相当明显的进步。目前，我国的电法勘探技术和设备趋向成熟和完善。接下来就要介绍几种常用的电法勘探技术类型。

（一）瞬变电磁法技术概述

这种方法主要是通过让不接地回线或者是接地电线源朝着地下放射出一次脉冲磁场，从而能够探测到介质的电阻率。它的主要运用原理是在空中或是地面设置发射点线圈，引起磁场感应，从而与地下的土质层产生感应电流，这种方式能够对地质的特性进行较好的判断和检测。

对这种方法总结的优点有四点：第一，它的工作效率较高，工作时间短且能够较好地完成数据的记录和传送等。第二，它的工作过程不易受到地形地势的影响，且在勘探地质性能方面具有较强的灵敏性。第三，它在对地质分辨方面具有较强的能力，不同的地质会产生不同的磁场，通过这种方式进行勘探，能够较为准确地进行分辨。第四，反馈的数据信息较为全面。它在勘探过程中对同一地质下的不同地质层进行全面勘探。

把同等深度的视电阻率的值标记在相应的检测点上构成平面图形，可以有效对某一深度岩层横向电性的变化特性反映。出现煤层区域测试地面呈现出非平面的形态，平面图所显示的等值线对煤层底板周围的电性变化不能明确地反映。地震勘探就是要对煤层底板周围的测量等高线给予一定的解释，可以将煤层底板和其深度对应的电阻率在测试点处进行标记，制作的效果如图一。平面图可以对煤层底板对应深度中的电阻率值的相对大小以及异常情况进行反映，有效突出关于二维、三维地点异常体的反映特征。瞬间变电法将水文物勘探的精度和高度又进一步地进行提升，并加强了勘探的效果。

图一

瞬间变电法为煤矿的四采区的布置合理上以及编制采区治水防水方面提供了理论基础，在煤炭的资源安全回采处理上提供有效的地质资料。

三、瞬间变电法的施工技术研究

（一）装置形式

瞬间变电法中的勘探装置主要有发射回线和接受回线，一般情况下在地面使用的勘探测量装置有：①分离回线装置，也可称为偶极装置，接受回线和发射回线需要保持一定的距离，两个回线的尺寸既可以保持一致，也可以不一致；②同点回线装置，这个装置是根据接受线圈和发射线圈的位置差异来运行的，这个装置又可以分为重叠回线和中心回线两个方面；③框一回线装置，可成为大回线定源装置，发射回线使用的是长达数百米的矩形回线，测线布置在回线的内外，利用探头或者小型线圈来进行沿线观测。

中心回线装置使用较为轻便的小型接收器安置在发射回线中心进行观测，设备装置和探测的对象能够达到完美的结合，具体表现为地电幅度大、形态简单、不易受旁物干扰且横向的分辨率较高。在瞬间变电法里使用最为广泛的装置就是中心回线装置。不过它也存在一定的缺点，发射回线的边长越长，野外施工的困难就会加大。工作装置需要从工作需求、勘探的目的以及施工的环境条件等因素来综合考虑。比如地下勘探的深度在几百米，这就需要较高的分辨率，使用装置上可以采用同点回线装置。随着发射回线和接受回线的数值不断加大，其接受的信号强度也再不断加强，还可以延续信号的显示实践，对进一步更深层次地区的勘探很有帮助。但是由于二者的使用会让野外勘探的难度加大，勘探体积效应不断地加大，横向分辨里会相应降低，所以，预定勘探深度要得到保证，并且最好选择长度较小的回线。

目前煤炭地区地质勘探的瞬间变电法主要运用的装置有中心回线装置、 重叠回线装置、以及大回线定源装置。

（二） 测网布置

通常情况下，装置所采用的形式能够对网度造成一定影响，勘探中对分辨率高低的要求也会决定网度的大小。在三维地震勘探测区，需要同时要根据三维地震勘探CDP网格大小来进一步确定回线的边长以及侧线的点距、线距。中心回线的装置形式以及重叠回线装置形式，一般情况下，回线是落在四个地震的侧线上，这样能够有利于野外测点和边框位置的确定，从而节约消耗，提高工作的效率。利用滚动式的测量方法，根据图二所示，在测量8—2测点（其回线四边为A1，B，C，D）与此同时，要对下一个监测点所对应的前边框进行铺设。A。，A。，A。，…，8—3测点对应A。8—4测点对应A5.按照这个规律推算更多。这样对下一个测点测量时可以只拖动在回线两侧边框B，D对B，D的推动还可以采用滚动式。遇到不同的地震侧线布置和地形测量问题，都可以利用此方法灵活应用。

图二

四、瞬间变电法的应用成果

在水文和工程地质勘查中取得了非常好的应用效果，如杨文钦（2002）、张保祥（2002）、郁万彩（2001）、蒋文（2004）等使用瞬变电磁法查明断层及顶板砂岩的导水性及富水性、勘查地下水资源及界定地百水位、评价断层空间位置及含水性和寻找地下含水构造；刘继东（1999）、李貅（2000）、袁江华（2002）、阎述（1999）等使 用瞬变电磁法探测煤柱及圈定老窑采空区、勘察煤田矿井涌水通道、探测小浪底水库库区煤矿采空区和探测地下洞体的存在：刘羽（1995） 用瞬变电磁法评价塌陷成因及危害性、评价防渗帷幕稳定性、探测高层建筑地基和评价大桥桥址稳定性；郭玉松（1998）使用瞬变电磁法探测堤防工程隐患、勘查水库坝址；薛国强（2003）使用瞬变电磁法探测公路隧道工程中的不良地质构造。

结语：电法勘探技术与我们生活中的各个领域息息相关，它的工作技术对许多工程项目都有着促进作用，且呈现出良好的发展势头。我国的勘探技术和发达国家还存在一定的差距，需要不断地努力进行完善。

参考文献：

[1]杨志鹏.浅议水文和工程地质中电法勘测的应用[J]科协论坛：2007（ 03 ）

[2] 董浩斌.王传雷.许刚林.分布式智能化高密度电法仪的研制[J].地球科学中国地质大学学报.2001.（26）增刊D：17

[3]顾光跃，孙晓辉.电法勘探在寻找地下水中的应用[J].中州煤炭2009（06）

[4]静恩杰，李志聃.瞬变电磁法野外工作方法[J].中国煤田地质，1995，73）endprint

摘要：本文主要介绍了电法勘探在水文和工程地质中应用的概况，并分别阐述了电法勘探技术中常用的瞬变电磁法、地质雷达、高密度电法、激发极化法以及可控源音频大地电磁法这五种方法的应用。希望为电法勘探工作提供基础的理论指导。

关键词：电法勘探；水文；工程地质；工作

一、电法勘探在水文和工程地质中应用概况

我国的经济自改革开放以来发展迅速。尤其在资源的需求上日益剧增，无论对金属还是能源都具有较强的依赖性。中国作为一个能源消耗的大国，能够满足国民对资源的需求已然成为中国经济发展的一个重要的课题，同样资源的勘探也成为了经济发展的重点和基础，与此同时，它还能够带动我国对地质结构的研究进步。所以勘探技术的优越性越来越能够影响到我们的生活。遇到水文、地质灾害时，利用勘探技术是必不可少的，我国的经济建设和整个社会的发展与勘探技术息息相关。

在科技不断进步的今天，电子计算机在不断地发展为电法勘探的技术提供了良好的保障。目前电法勘探是勘探工作的一个重要组成部分，对国家的经济建设和发展起着重要的作用。

二、电法勘探技术——瞬间变电法

在世界的范围内，电法勘探的运用已经十分广泛。在我国，对电法勘探的研究虽然起步较晚，但是经过几十年的不懈努力，我国对电法勘探的应用与研究的发展越来越趋向完善，如轮是操作技术，还是理论知识，都有着相当明显的进步。目前，我国的电法勘探技术和设备趋向成熟和完善。接下来就要介绍几种常用的电法勘探技术类型。

（一）瞬变电磁法技术概述

这种方法主要是通过让不接地回线或者是接地电线源朝着地下放射出一次脉冲磁场，从而能够探测到介质的电阻率。它的主要运用原理是在空中或是地面设置发射点线圈，引起磁场感应，从而与地下的土质层产生感应电流，这种方式能够对地质的特性进行较好的判断和检测。

对这种方法总结的优点有四点：第一，它的工作效率较高，工作时间短且能够较好地完成数据的记录和传送等。第二，它的工作过程不易受到地形地势的影响，且在勘探地质性能方面具有较强的灵敏性。第三，它在对地质分辨方面具有较强的能力，不同的地质会产生不同的磁场，通过这种方式进行勘探，能够较为准确地进行分辨。第四，反馈的数据信息较为全面。它在勘探过程中对同一地质下的不同地质层进行全面勘探。

把同等深度的视电阻率的值标记在相应的检测点上构成平面图形，可以有效对某一深度岩层横向电性的变化特性反映。出现煤层区域测试地面呈现出非平面的形态，平面图所显示的等值线对煤层底板周围的电性变化不能明确地反映。地震勘探就是要对煤层底板周围的测量等高线给予一定的解释，可以将煤层底板和其深度对应的电阻率在测试点处进行标记，制作的效果如图一。平面图可以对煤层底板对应深度中的电阻率值的相对大小以及异常情况进行反映，有效突出关于二维、三维地点异常体的反映特征。瞬间变电法将水文物勘探的精度和高度又进一步地进行提升，并加强了勘探的效果。

图一

瞬间变电法为煤矿的四采区的布置合理上以及编制采区治水防水方面提供了理论基础，在煤炭的资源安全回采处理上提供有效的地质资料。

三、瞬间变电法的施工技术研究

（一）装置形式

瞬间变电法中的勘探装置主要有发射回线和接受回线，一般情况下在地面使用的勘探测量装置有：①分离回线装置，也可称为偶极装置，接受回线和发射回线需要保持一定的距离，两个回线的尺寸既可以保持一致，也可以不一致；②同点回线装置，这个装置是根据接受线圈和发射线圈的位置差异来运行的，这个装置又可以分为重叠回线和中心回线两个方面；③框一回线装置，可成为大回线定源装置，发射回线使用的是长达数百米的矩形回线，测线布置在回线的内外，利用探头或者小型线圈来进行沿线观测。

中心回线装置使用较为轻便的小型接收器安置在发射回线中心进行观测，设备装置和探测的对象能够达到完美的结合，具体表现为地电幅度大、形态简单、不易受旁物干扰且横向的分辨率较高。在瞬间变电法里使用最为广泛的装置就是中心回线装置。不过它也存在一定的缺点，发射回线的边长越长，野外施工的困难就会加大。工作装置需要从工作需求、勘探的目的以及施工的环境条件等因素来综合考虑。比如地下勘探的深度在几百米，这就需要较高的分辨率，使用装置上可以采用同点回线装置。随着发射回线和接受回线的数值不断加大，其接受的信号强度也再不断加强，还可以延续信号的显示实践，对进一步更深层次地区的勘探很有帮助。但是由于二者的使用会让野外勘探的难度加大，勘探体积效应不断地加大，横向分辨里会相应降低，所以，预定勘探深度要得到保证，并且最好选择长度较小的回线。

目前煤炭地区地质勘探的瞬间变电法主要运用的装置有中心回线装置、 重叠回线装置、以及大回线定源装置。

（二） 测网布置

通常情况下，装置所采用的形式能够对网度造成一定影响，勘探中对分辨率高低的要求也会决定网度的大小。在三维地震勘探测区，需要同时要根据三维地震勘探CDP网格大小来进一步确定回线的边长以及侧线的点距、线距。中心回线的装置形式以及重叠回线装置形式，一般情况下，回线是落在四个地震的侧线上，这样能够有利于野外测点和边框位置的确定，从而节约消耗，提高工作的效率。利用滚动式的测量方法，根据图二所示，在测量8—2测点（其回线四边为A1，B，C，D）与此同时，要对下一个监测点所对应的前边框进行铺设。A。，A。，A。，…，8—3测点对应A。8—4测点对应A5.按照这个规律推算更多。这样对下一个测点测量时可以只拖动在回线两侧边框B，D对B，D的推动还可以采用滚动式。遇到不同的地震侧线布置和地形测量问题，都可以利用此方法灵活应用。

图二

四、瞬间变电法的应用成果

在水文和工程地质勘查中取得了非常好的应用效果，如杨文钦（2002）、张保祥（2002）、郁万彩（2001）、蒋文（2004）等使用瞬变电磁法查明断层及顶板砂岩的导水性及富水性、勘查地下水资源及界定地百水位、评价断层空间位置及含水性和寻找地下含水构造；刘继东（1999）、李貅（2000）、袁江华（2002）、阎述（1999）等使 用瞬变电磁法探测煤柱及圈定老窑采空区、勘察煤田矿井涌水通道、探测小浪底水库库区煤矿采空区和探测地下洞体的存在：刘羽（1995） 用瞬变电磁法评价塌陷成因及危害性、评价防渗帷幕稳定性、探测高层建筑地基和评价大桥桥址稳定性；郭玉松（1998）使用瞬变电磁法探测堤防工程隐患、勘查水库坝址；薛国强（2003）使用瞬变电磁法探测公路隧道工程中的不良地质构造。

结语：电法勘探技术与我们生活中的各个领域息息相关，它的工作技术对许多工程项目都有着促进作用，且呈现出良好的发展势头。我国的勘探技术和发达国家还存在一定的差距，需要不断地努力进行完善。

参考文献：

[1]杨志鹏.浅议水文和工程地质中电法勘测的应用[J]科协论坛：2007（ 03 ）

[2] 董浩斌.王传雷.许刚林.分布式智能化高密度电法仪的研制[J].地球科学中国地质大学学报.2001.（26）增刊D：17

[3]顾光跃，孙晓辉.电法勘探在寻找地下水中的应用[J].中州煤炭2009（06）

[4]静恩杰，李志聃.瞬变电磁法野外工作方法[J].中国煤田地质，1995，73）endprint