高密度電法在工程物探中的應用

張仲斌

摘 要：高密度電法作為當前工程物探中常用的方法，具有點距小、數據采集密度大、施工效率高的特點，廣泛應用在物探找水、管線探測、巖溶及地質災害調查等工程物探中。文章結合高密度電法在工程物探中的相關應用實例，具體分析高密度電法在工程物探中的重要價值。

關鍵詞：高密度電法；工程物探；應用

引言

目標體埋深不大、規模較小等是當前工程地質勘察中常遇到的問題，傳統常規的在敷設一次導線后只完成一個記錄點的數據觀測的電剖面法或電測深法，不能滿足地下管道、防空洞、巖溶等對于電法勘察的小點距、高數據采集密度的要求。和常規的電法勘察相比，高密度電法具有施工效率高的優勢，進行地電斷面測量能夠實現兼具剖面法與測深法的二維測量，能夠實現完后一次導線敷設后進行數千個記錄點的數據觀測工作。近年來，高密度電法發展較為迅速，在工程物探工程的各個方面得到了廣泛應用。

1 高密度電法概述

高密度電法的基本工作原理及優勢：高密度電法和傳統的物探方法相比在工作原理上并沒有很大的不同，其屬于列陣勘探方法，對高密度的測量點進行了特殊設置，在間隔的測量點上進行電極固定，點距小、施工效率較高、采集的數據準確性高等是高密度電法的主要特點。

高密度電法實現了與當代信息技術的有效結合，利用計算機技術進行數據的采集和處理，自動化程度高。與此同時，減少了人力工作量，大大降低了人力工作可能造成的誤差，同時將人力資源負擔大大減輕。

2 高密度電法具體工作方法

低頻交流電為高密度電法的主要供電模式，地層視電阻率是其測量結果，由此可見，高密度電法實際上屬于直流電阻率法。圖1為高密度電法的具體工作框圖。

2.1 高密度電法數據采集系統簡述

主機、多路電極轉換器、電極系組成了高密度電法的數據采集系統。主機的主要任務是接收、存貯測量數據，是通過通訊電纜、供電電纜完成向多路電極轉換器發出工作指令，同時向電極供電實現的；多路電極轉換器借助電纜實現對電極系各電極的供電與測量狀態的控制。鑒于高密度電法在野外工作時具有較多的工作裝置形式，因此，電極數、點距的選擇和設置要緊密結合場地條件與勘察深度，以實際需要為依據設置。對采集的數據結果的處理采取的方式由兩種，一是固定斷面掃描測量方式，通過將電阻率斷面視為一倒梯型剖面的方式實現；二是變斷面連續滾動掃描測量方式，通過將電阻率斷面視為一平行四邊形剖面的方式實現。

2.2 高密度電法數據處理流程

首先將數據采集結果自動存入主機，再利用通訊軟件將原始數據傳輸給計算機，計算機接收到數據后，根據軟件對于數據處理格式的要求進行數據處理，并按照軟件對版塊的要求完成相應模塊的剔除畸變點、校正地形等預處理工作，最后可實現二維反演、成圖。

3 高密度電法在工程物探中的應用實例分析

3.1 物探找水

首先對該校的地層進行勘察分析，得知該地地層相對簡單，表層為第四系，基巖由二疊系樂平組老山段砂巖及泥巖、常夾薄煤層構成。具體的物探找水方法為：以實際的地形與障礙物情況為依據，在東西、南北向布置高密度電法剖面各一條，電極數為120根，點距設為3m。電性測量結果為南北向剖面基巖具有相對均勻的電性，顯示無異常；東西向剖面存在異常，位于100至160樁號基巖內部，出現相對低阻異常區。電阻率值小于150Ω·m是第四系的基本狀況；基巖風化層的電阻率值大于150Ω·m；電阻率值在600Ω·m以上為基巖。推斷是由基巖構造裂隙含水或地層中所夾薄煤層引起的基巖區出現的相對低阻異?，F象。經過探井得知低阻異常部位基巖面深28m，52m終孔，使得由含水裂隙導致的異常現象得到證實，5.5t/h為最終成井水量，與校方要求相符。

3.2 管線探測

高密度電法應用在管線探測中應用效果良好，對于常規的金屬管線探測儀而言，和高密度電法相比，雖然也能較好的完成探測電纜、金屬水管等工作，但是對于下水道、水泥管等的探測工作卻不能高效完成。因此，高密度電法或探地雷達的應用是實踐的要求。下水道、水泥管的管道為混凝土質的特點，較之圍巖，電阻率高且易形成高阻異常。

3.3 劃分地層

某縣的堤壩曾經出現部分堤段滑塌的事故。在事故發生后，為了分析滑塌地質原因，相關單位進行了物探勘察，積累了基礎地質資料。該縣堤壩體填土層約7m，下部泥層為淤泥質粘土層與淤泥層，泥盆系五通組砂巖是淤泥層下部的組成部分。

3.4 巖溶調查

某地區為巖溶發育區，位于一斷陷盆地東段，倒向斜由石炭系、二疊系地層組成，二疊系為軸部地層?；規r、白云巖為主要的區內基巖巖性，具有高達幾百至數千Ω·m的電阻率；第四系為粘土層，為幾十Ω·m較低的電阻率；在第四系更新的統砂土、礫石層電阻率較高，為500～800Ω·m?；鶐r出現巖溶發育現象，一旦雜物填充巖溶，將形成電阻率的低電性異常，高電位性異常會在出現空洞時發生。圖2代表的是高密度電法在本次勘察中得到的斷面，選用電極數為90根，設置點距為3m。該斷面顯示在72～120樁號段基巖淺部存在一較大規模的低電阻率異常，調查得知，84～102樁號段為原塌陷回填區。引發塌陷的重要因素可歸結為在灰巖淺表發生的較大規模的巖溶現象，第四系低阻粘土等雜物填充了塌陷區，導致低電阻率異?，F象的出現。

4 結束語

高密度電法在不斷的應用中得到了發展，大量的試驗與生產工作保留下來較多有意義的資料，越來越成熟的技術方法，自動化程度更高的數據采集系統，越來越完善資料處理軟件，使其在工程物探中的管線探測、巖溶調查、找水、地層劃分等工程中起著越來越重要的作用。即便電性差異在目標體與圍巖之間存在，高密度電法也能借助自身的點距小、信息量大、探測精度高的優勢確保勘察效果良好。

參考文獻

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