Метод электрического зондирования (ЭЗ)

Для применения метода электрического зондирования наиболее благоприятны следующие условия: пологие формы складчатости или подземного рельефа (углы наклона электрических границ до 20°), наличие опорного геоэлектрического горизонта, отсутствие экранирующих (высокого и низкого удельного сопротивления) горизонтов в надопорной толще. Метод вертикального электрического зондирования может применяться также для выявления структур с углами падения до 40—50°. В этом случае используется специальная методика с применением асимметричных установок.

Работы по методу ЭЗ проводятся на стадиях, связанных с геологическим картированием, с поисками и разведкой месторождений полезных ископаемых, при разведке структур, перспективных на нефть и газ, при съемках специального назначения: гидрогеологических и инженерно-геологических, а также при режимных наблюдениях за водными потоками. Результаты зондирования используются для изучения электрических, водно-физических и теплофизических свойств горных пород, а также для введения поправок в гравитационные наблюдения, оценки перспективности литогеохимических аномалий и т. д.

В зависимости от задач, размеров и глубин залегания объектов, наличия топографических карт наблюдения могут производиться по предварительно разбитой сети или с привязкой точек зондирования по карте. Крупномасштабные работы (масштаб 1:25000 и крупнее), как правило, ведутся по заранее разбитой сети.

Наблюдения по методу ЭЗ. выполняются с различными установками. Модификации зондирования и разносы выбираются в зависимости от геологических задач и геоэлектрических условий работ. Работы, связанные с исследованиями на относительно небольших глубинах, ведутся преимущественно по схеме AMNB и реже AMNB_∞. Разнос редко превышает 10 км. При глубинных исследованиях применяются дипольные установки.

Максимальная длина разносов определяется необходимостью отчетливой фиксации на кривой зондирования исследуемого опорного горизонта. Соответствующий этому горизонту прямолинейный участок кривой ВЭЗ, параллельный оси разносов или составляющий с ней угол, близкий к 45°, должен быть охарактеризован не менее чем тремя точками, расположенными не более чем через 2 см на стандартном логарифмическом бланке.

Рекогносцировочные зондирования выполняются с максимально большими разносами, предусмотренными проектом работ.

Направление разносов АВ выбирается с учетом тектонических и геоморфологических особенностей района работ, условий проходимости местности и удобства производства работ. Следует по возможности избегать пересечения проводами резко неоднородных толщ, залегающих вблизи дневной поверхности, железнодорожных рельсов, резких форм рельефа, речек, застроенных участков, трасс высоковольтных линий и т. д.

Положение точек заземлений при работе по схемам AMNB и AMNB_∞ определяется по длине проводов, которые предварительно размечаются в соответствии с принятыми интервалами разносов. При работе с дипольными схемами длина разносов определяется по разбитому пикетажу. Направление линий задается с помощью угломерных инструментов, а положение заземлений по размеченному проводу.

При устройстве заземлений, особенно при работе с большими разносами, должны быть приняты все необходимые меры для уменьшения сопротивления заземлений.

В случае неблагоприятных условий заземления в данном пункте наблюдений положение электродов может быть смещено относительно заданной точки в место, более благоприятное для устройства заземления (например, с увлажненной почвой). Когда такие смещения вызывают изменения разносов и значений ρ _к не более чем на 1—2 %, они не учитываются. При больших смещениях вносятся соответствующие поправки в значения разносов и коэффициента К.

При работах с установками AMNB или AMNB_∞ смещение заземлений предпочтительно делать перпендикулярно линии разносов. При этом смещение заземлений до значения 0,1 l _AO может не учитываться. При дипольных зондированиях смещение точек питающих и приемных заземлений от заданного направления не должно превышать 0,02 l _AB и 0,02 1 _MN.

Заземления питающих линий устраиваются с помощью стальных или железных, а приемных при работе на постоянном токе — с помощью медных или латунных электродов.

В районах, где поверхностные рыхлые отложения имеют высокое удельное сопротивление, при больших разносах рекомендуется устраивать заземления на достаточно большой глубине, где действие пород высокого удельного сопротивления (например, мерзлых пород) ослаблено.

При работах на малых разносах каждое заземление производится с помощью одного электрода. При увеличении размеров установок число электродов увеличивается. Расстояние между двумя соседними электродами должно быть более удвоенной длины заземленной части электродов. Заземление, состоящее из большого числа электродов, выполняется в виде круга, квадрата или прямой линии; в последнем случае электроды следует располагать примерно перпендикулярно направлению разносов. Длина всего заземления (расстояние между крайнимиn электродами) или диаметр круга должны быть не более 0,1 расстояния до ближайшего измерительного или питающего заземления. При малых разносах необходимо следить, чтобы глубина погружения электрода в землю не превышала 0,1 расстояния до ближайших заземлений. Изложенные требования связаны с необходимостью соблюдения точечности заземлений.

При хорошей изоляции проводов и сухой почве контроль утечки в методе ЭЗ по схеме AMNB производится при переходе с минимальной приемной линии, а следующую - и при максимальных разносах АВ. При сырой погоде, влажной почве, низком качестве проводов и в других случаях, когда контрольные измерения показывают заметное влияние утечек, контроль на утечку производится на каждой приемной линии при максимальных разносах АВ для данной линии MN. Влияние утечки считается допустимым, если сумма разностей потенциалов, измеренных при попеременном отключении электродов А и В, не превышает 5 % измеряемой разности потенциалов (наблюденной с обоими включенными заземлениями). В схемах, при которых влияние утечки проверяется при отключении только одного электрода, вместо суммы берется только одна измеренная разность потенциалов. При измерении утечки выполняются требования техники безопасности. Данные при проверке на утечку фиксируются в полевом журнале.

Во всех точках, где нарушается закономерный ход кривых, должны проверяться правильность размеров и ориентировки (при дипольных схемах) линий, браться повторные отсчеты, производиться проверки на утечку в линиях (при работе с установками AMNB и AMNB_∞ особенно при резком изменении сопротивлений заземлений).

При повторных измерениях отклонение значений ρ _к от их среднего арифметического не должно превышать ±5 %. Абсолютная разность средних арифметических значений ρ_к контрольного и основного зондирований для каждого разноса не должна превышать 5 %. На больших разносах при трудных условиях измерений допускается абсолютное значение относительной разности до ±7%.

В случае исследования слабоконтрастных разрезов и при необходимости получить более точно кривую ρ _к проводят съемку повышенной точности с абсолютным значением относительной разности наблюдений до 3 %. Это достигается сгущением интервалов разносов, увеличением числа повторных измерений на одних и тех же разносах и обеспечением соответствующей силы тока.

При зондированиях, выполняемых при решении задач инженерной геологии и гидрогеологии в условиях меняющегося во времени геоэлектрического разреза, для обеспечения абсолютного значения относительной разности наблюдений до 5 % контрольные измерения должны проводиться в максимально сжатые сроки. С этой целью при режимных наблюдениях гидрогеологического характера допускается проведение контрольных измерений одновременно с основными, но по другим приборам. Отклонение от требуемых ±5 % могут составлять закономерные смещения начальных кривых, вызванные промерзанием (оттаиванием) или высыханием (увлажнением) поверхностного слоя пород. Такие участки кривых, если установлены причины смещения, при оценке общей точности наблюдений могут в расчет не приниматься.

Для выяснения возможных искажений, связанных с горизонтальной неоднородностью разреза, должны быть выполнены «крестовые» зондирования в точках, равномерно расположенных по всей площади исследования, а по профилям проведено электропрофилирование. В тех точках, где получены резко различные кривые зондирования, должны быть выполнены вспомогательные наблюдения еще в одном азимуте. Зондирования у скважин, зондирования в процессе рекогносцировочных работ и в других особых случаях должны выполняться при двух взаимно перпендикулярных разносах.

Число крестовых зондирований определяется из условия не менее 3 % к общему числу зондирований, включая обязательные зондирования у всех (или большинства) скважин, находящихся на исследуемой площади. Если таких скважин нет, то необходимо выполнить зондирование у скважин, расположенных поблизости от района работ в сходных геоэлектрических условиях.