Электротомография

Метод электрических сопротивлений основан на изучении удельных электрических сопротивлений горных пород и грунтов. В окружающей среде появляется электрическое поле в результате пропускания тока через питающие электроды (электроды С1 и С2 как правило выполняют из металлических штырей). На направлении, соединяющем питающие электроды, располагаются приемные электроды (Р1 и Р2). Между этими электродами измеряют разность потенциалов V.

Для измерения электрического сопротивления могут использоваться различные установки. Эти установки отличаются друг от друга числом и расположением токовых и измерительных электродов. Тип используемой установки определяют особенностями задачи и геоэлектрическим разрезом исследуемого объекта. Измеряемое сопротивление называют «кажущимся сопротивлением».

Увеличение расстояния между токовыми электродами ведет к увеличению глубины исследуемых объектов. Это обусловлено тем, что расстояние между этими электродами определяет глубину проникновения электрического тока в грунт.

Почти все геологические, геоинженерные и геоэкологические объекты являются трехмерными, однако, до середины девяностых годов прошлого столетия широкое применение имели одномерные электродные установки. Поэтому все исследования проводились в виде вертикальных электрических зондирований (ВЭЗ), либо в виде профилирований. При проведении ВЭЗ постепенно увеличивают расстояние между питающими элементами (при этом положений центра установки остается неизменным). Таким образом, глубина измерений увеличивается. Смысл профилирования заключается в замерах кажущегося сопротивления при помощи установок постоянного размера вдоль заданных направлений (профилей).

Развитие компьютерной техники и программного обеспечения позволили перейти к двумерным и трехмерным измерительным схемам.

Двухмерные и трехмерные измерения основаны на использовании мультиэлектродных установок, а не четырехэлектродных. В таком случае весь измерительный комплекс состоит из источника тока, измерителя тока, разности потенциалов как минимум 15 соединенных в одну цепочку электродов и центрального компьютера. Центральный компьютер управляет всей системой. Он обращается к четверке электродов и измеряет электрическое сопротивление грунта. После этого компьютер переключает работу системы на следующую четверку электродов. Согласно программе, компьютер выполняет это действие, пока не будут задействованы все возможные комбинации электродов. Двухмерные и трехмерные схемы представляют собой комбинацию большого количества ВЭЗ и профилирований. Все измерения производятся автоматически. Этот метода называется электротомографией. Важная особенность электротомографии – это увеличение производительности и качества работ, а также применение эффективных алгоритмов инверсии для двумерных и трехмерных объектов.

Использование метода электротомографии рекомендовано Госстроем России (СП 11-105-97б 2004) при любых детальных геофизических исследованиях во время инженерно-геологических изысканий. Особенно этот метод эффективен в зонах тектонических нарушений и в зонах городской застройки.

Для электротомографических исследований наша компания использует оборудование Sting R1, США. Это оборудование состоит из источника тока, измерителей тока, разность потенциалов 30 электродов, соединенных в цепь, и центрального компьютера. Обработка полученных полевых наблюдений проводится программой для двух или же трехмерных инверсий (EarthImager 2D, 3D). Этот современный комплекс позволяет точно выделять отдельные геологические единицы в разрезе, а также определять зоны тектонических нарушений и зон с вероятностью оползней.