水文地質與工程地質中的高密度電法

■　黃雪林

（四川省冶金地質勘查局六〇五大隊四川眉山620860）

水文地質與工程地質中的高密度電法

■黃雪林

（四川省冶金地質勘查局六〇五大隊四川眉山620860）

在地質勘探中，高密度電法因效率高、探測數據可靠等優點在逐漸被廣泛應用。其工作原理是點剖面及電探測法的有機結合，測量面多、自動化程度高。本文從高密度電法的工作原理及其在水文、工程等處應用實例上做了簡單介紹。

水文地質工程地質高密度電法

0　前言

在工程、水文地質探測中，降低故障概率、避免各類干擾一直是人們所關注的重點問題。高密度電法作為較新的探測法，可較好的解決此類問題。日前，此法在不斷發展及成熟著。可以說，地質探測中、高密度電法具有較高的應用價值。

1　高密度電法基本工作原理

高密度電法和一般的電阻率法原理比較相像，其是電剖面及電探測法的有機結合。此法的特色在于：高密度點被以陣列勘探的方式安在了觀測處；即全覆蓋測量，采用的是搭配電極結合靈活組合法。測量要在全部電極應被安放在剖面測點后才可順利完成。同時，為保證搜集完備的測量信息，在測量時要同時操作電測器及程控電極。在相同剖面的相異電極排列及其間距取得各類測量信息為搜集對象。高密度電法的優點是：第一，使測量工作富于效率。此法一次即可完成預期任務，耗時短、設備的使用壽命被大大延長，保證了地質測量的高效完成；第二，選擇測量面的方式趨于多樣。此法可在變換電極排列時呈現各種測量方法、靈活性強。這樣有助于從多角度取得數據；第三，自動化程度較高。應用此法可實現野外工作的半自動，降低了人力、物力消耗，也節省了時間。

2　應用高密度電法介紹

直流電阻率是為其本質屬性；供電時多用低頻交流電式、20—30HZ為其合適頻率。1米到2米為測量中的最佳測點距；剖面及測深任務可在測量時同時進行。因此，比起一般的電阻率法，該法的信息量非常之多。研究者在分析高密度電法時，可使用“溫奈爾”來具體觀察及研究。在下圖中，測量電極為P1和P2，供電電極為C1和C2。現設此三角形ABC中，角B為其直角、BA、BC二邊相等。C2、P2間中點為C，C1、P1間中點為A，B點為確定的觀測點。打N個電極在測線處、并多次測量，各測量點間距為a。由此可算出B1a、B2a—B（N-3）a的阻值。若仍依此法在改換電極間距后計算、還會得出相應的電阻值。在得出各類電阻率值后分析，可發現倒梯為其斷面樣狀。在匯總、整理算出的電阻率值后，可繪出斷面圖。研究者在了解地質構造、地層分布等信息時從斷面圖中觀察、獲取。

圖1　以溫奈爾裝置研究高密度電法的測定

3　實踐中應用高密度電法分析

3.1查找大壩滲透點

圖2為四川省A市水庫大堤的反演色譜圖，以高密度電法繪制。檢查有無滲漏點為其探測任務，其水位為189m。堤壩厚為55cm、澆筑混凝土為C10的方式。由圖2可知，DS29—DS32處的高程為176—183m；低阻閉合圈在水量充足時出現。對電阻等值改變狀況分析后，可看到分析與實際狀況一致。由此可知，本處為富水區域；此外，在小于193m各處，研究者并沒有測出低阻異常現象[1]。

圖2　水庫大堤的反演色譜圖

3.2探測大壩基巖溶

探測對象的確定為研究者隨機選取的一水庫主壩[2]。在測量基巖溶時采用了高密度電法，并以此得出專門色譜圖.

3.3深層探測海防大堤砌體

探測處的確定為對一海大堤砌石體的隨機選擇。在探測深度時，研究者以高密度電法畫出色譜圖，如下圖所示：

圖3　海防大堤砌體的反演色譜圖

建筑者在拋石以上建出海防大堤。砌石山墻為其親水面，中細砂層及淤泥是其填土土基。三層電阻分布、各層間連接平順的情況可從圖中顯示出來。依上圖所示，填土層在二米至四米之間、砌石層為六米，砂層及淤泥在二米高程下。

3.4應用滑坡體分界面

在分析如何應用滑坡體分界面時，研究者抽取四川A市某水利工程來加以研究。為制成科學色譜圖，研究者們對沿岸滑坡進行了探查、測量。見下圖：

圖4　滑坡體的反演色譜

上圖中，色系呈無規律分布、層次區分也不大。上區中低阻帶居多、同時斷裂清晰可見；DS34及DS10處高阻反應明顯，呈凸起狀。經實地驗證，此處為滑坡體、以上研究全面、有效。由此可見，高密度電法是一種效率高、準確性佳的探測方法。

3.5水電站壩基滲透探測

探測對象為四川省A市大壩壩基，并畫出由下圖所示的反演色譜圖：

水電站壩體廊道中的鋪設為本測線。由上圖可知，高低層顯著為電阻率的分布情況，且分界處波動并不小。研究者調查及總結了大壩地質勘查資料后發現：一層電阻率在二百以上，且閉合圈清晰可見。其原因就在于大壩混凝土層的存在。因有大壩基地巖，一層電阻率大于二層電阻率。此外，15—50、110—130、160—195的樁號中，有半閉合及低阻異常閉合圈的存在。

圖5　水電站壩基的反演色譜圖

4　結論

應用高密度電法的優點在于：耗時短、靈活度高、且具較高的自動化程度。信息量大、測點密集為其顯著特征。本文結合四川省地質工程應用高密度電法實例，在研究、分析后得出：應用此法實效性佳、值得進一步的推廣應用。

[1]陽少天.高密度電法在水文地質和工程地質中的應用[J].環球人文地理，2014，22（3）：32-33.

[2]陶君宏.高密度電法在水文地質和工程地質中的應用[J].科技致富向導，2015，06（2）：35.

[3]陳金.高密度電法在水文地質和工程地質中的應用[J].門窗，2015，01 （6）：242.

P624[文獻碼]B

1000-405X（2016）-3-201-1