电测深法在新疆某水利工程中的应用探讨

张於祥

（新疆水利水电勘测设计研究院物探队 新疆 昌吉 831100）

随着科技的发展，物探方法和仪器越来越成熟，方法也越来越多。新疆南部地区地层地质情况复杂，河谷狭窄且陡，多有古河槽，覆盖层主要在50～100 m左右，浅层地震折射勘测深度有限，有些区域没有反射波，无法运用浅层地震反射法。单一地运用电测深法虽存在一定局限性和旁侧影响，但在电性差异较大地区，单一地使用电法工作也能达到要求解释精度，其解释中主要影响因素是地层电阻率的确定，通过对地层电阻率的确定可以提高解释精度。

1 工作方法与技术

电测深法是依据目的体与周边介质电阻率差异，在同一测点上逐次增加电极距使得探测深度加深来观测测点处垂直方向的电阻率变化的一种电法勘探方法［1，2］。野外工作中常采用三极或四极温纳装置，MN/AB=1/10，其比值可根据野外实际情况在1/3～1/30间变动，最大供电电极距以能反映目的层为主，点距宜为1/3～1 倍埋深，工程勘察中基岩为泥岩等低电阻岩体时，测试电流流失严重，无法满足规范要求，可根据情况使用组合电极或改变MN与AB之间的比例，一般使用1/5。

野外测量方法采用单次读数法，为保证曲线质量，对曲线畸变点进行重复观测，重复观测的相对误差小于5%，并对测区进行不少于总工作量5%的检查观测，测区均方相对误差小于3.0%，测试结果符合《水利水电工程物探规程》（SL326-2005）的要求[3]。

2 工程概况

新疆某水电站工程坝址左岸阶地至山边长1～1.2 km，地形平缓，表层为碎石土、风积沙，中间层为砂砾石层、局部胶结层或Q2地层，底部为红色泥质砂岩。设计水位高程2363 m。地质勘察库区左岸顺河见1 km宽古河槽，推测下游坝址左岸阶地存在古河槽，深度在80～100 m。现为了查明古河槽具体位置区域，为设计及地质提供准确的资料，在左岸阶地布置一条物探剖面。野外工作试验工区无反射波，不适合采用地震反射波法，主要采用电测深法。本次工作沿坝轴线左岸阶地布置四极电测深点，30～40 m点距，顺河布置供电电极，剖面测试所得典型的电测深曲线见图1、图2。

图1 坝址左岸阶地典型电测深曲线（HK型）

图2 坝址左岸阶地典型电测深曲线（HQ型）

由图1可见，表层电阻率480 Ω·m，推测为干燥碎石土层，中间电阻率40～60 Ω·m，推测为砂土层，中间相对较高电阻率在200～250 Ω·m，推测为砂砾石或Q2地层，尾部下降低电阻率在20～30 Ω·m，推测为目的层泥质砂岩。

由图2可见，表层电阻率755 Ω·m，推测为干燥碎石土层，中间电阻率160～200 Ω·m，推测为砂砾石层，中间相对较高电阻率在500～600 Ω·m，推测为砂砾石层，中间相对较低电阻率在200～300 Ω·m，推测为Q2地层，尾部下降低电阻率在15～25 Ω·m，推测为目的层泥质砂岩。

3 测试成果及分析

本次物探工作根据电测深点解释0+200～1+125 桩号段为古河槽位置，古河槽最深处在0+760桩号处，埋深在90 m。根据物探提供剖面，在剖面上布置了3 个钻孔，钻孔揭露与物探测试结果有一定误差，其中ZK1 号钻孔物探测试38 m，钻孔揭露31 m；ZK2 号钻孔物探测试91 m，钻孔揭露81.5 m；ZK3 号钻孔物探测试31 m，钻孔揭露29.8 m。钻孔处电测深解释曲线图见图3～图5。

图3 ZK1号钻孔（电2）处电测试解释曲线图

图4 ZK2号钻孔（电11）处电测试解释曲线图

图5 ZK3号钻孔（电19）处电测试解释曲线图

由图3可见，此曲线类型为QHK型曲线，解释0～1.7 m 电阻率583 Ω·m，1.7～6.5 m 电阻率208 Ω·m，推测为表层碎石土层、砂砾石层反映；6.5～12 m电阻率38 Ω·m，推测为砂土层反映；12～38 m电阻率165 Ω·m，推测为砂砾石或Q2地层反映；38 m 以下电阻率40 Ω·m，推测为目的层泥质砂岩反映。后续钻孔揭露31 m见泥质砂岩。

由图4 可见，此曲线类型为HKQ 型，解释0～2 m电阻率400 Ω·m，2～7 m电阻率200 Ω·m，推测为表层碎石土层、砂砾石层反映；7～16 m 电阻率360 Ω·m，推测为砂砾石层反映；16～91 m 电阻率150 Ω·m，推测为砂砾石或Q2地层反映；91 m 以下电阻率37 Ω·m，推测为目的层泥质砂岩反映。后续钻孔揭露81.5 m见泥质砂岩。

由图5 可见，此曲线类型为HKQ 型，解释0～2.5 m电阻率270 Ω·m，2.5～5 m电阻率54 Ω·m，推测为表层碎石土层、砂砾石层反映；5～10 m电阻率160 Ω·m，推测为砂砾石层反映；10～31 m 电阻率60 Ω·m，推测为砂土层或含土砾石层反映；31 m 以下电阻率10 Ω·m推测为目的层泥质砂岩反映。后续钻孔揭露29.8 m见泥质砂岩。

综合图3～图5 分析可知，电测深解释主要是对地层电性的判断，中间层电阻率（砂砾石或Q2地层电阻率）对基岩解释很有帮助，表层地层岩性的划分相对不是太重要。图3、图4 中间层砂砾石或Q2地层解释时电阻率取值150～180 Ω·m，后期钻孔解释偏深，其取值应该在250～350 Ω·m。而图5中间层含砂土多，中间还含有这一相对低电阻率地层，解释时未考虑此情况。对坝址区左岸阶地物探剖面校正解释后成果见图6。

图6 坝轴线左岸阶地物探成果图

由图6可见，表层砂土砾石层厚度10～20 m，电阻率60～840 Ω·m；中间砂砾石或Q2地层厚度20～60 m，电阻率150～300 Ω·m；基岩界面呈“U”型，埋深25～82 m，电阻率13～30 Ω·m。古河槽在0+200～1+125 桩号位置，长约1 km，其基岩界面较平缓，埋深在75～82 m。

工程中间地层为局部胶结砂砾石，其电阻率受砂砾石胶结程度、颗粒大小及成份影响较大，电阻率在120～300 Ω·m。而相对单一稳定的地层，其电阻率相对稳定，特别是含水砂砾石层一般在300～500 Ω·m，解释时偏差会较小，精度高。本次工作通过钻孔揭露可见中间层取值偏低，应根据钻孔时间情况来取值中间层电阻率。剖面1+125～1+370桩号段基岩顶高程2366 m，比正常蓄水位高程高约3 m，直接影响设计方案和坝址的选择。此段测试的准确度要求要高，中间层电阻率的取值影响解释深度，从而影响基岩界面高程。为更好地确定剖面1+125～1+370桩号段基岩界面，建议在1+150桩号（电17与电18之间）处增加钻孔，以确定古河槽边界。

4 结语

单一的物探方法的缺点是精度相对较低，在有条件的情况下运用综合物探方法可以很好地提高物探解释精度，弥补单一物探方法的缺点。普通电测深方法要求地层电性差异大，对工作场地要求高，如本文中覆盖层厚度80 m，需要最少200 m的直线距离，且地形对测试曲线有较大影响。解释时中间层影响较大。新疆南部地层复杂，覆盖层较厚，地层变化大，很难精确取值中间层电阻率且受地形影响大，但相对的古河槽位置还是有较好的测试效果。在浅层地震折射波法、反射波法等其他方法无法进行测试时，合理运用电阻率测井使得能很好确定中间层电阻率，从而能有效地提高物探解释的准确性和可靠性。