高密度電法在水文地質和工程地質中的應用

■胡自遠

（山東省第七地質礦產勘查院　山東　臨沂　276006）

高密度電法在水文地質和工程地質中的應用

■胡自遠

（山東省第七地質礦產勘查院山東臨沂276006）

伴隨中國經濟的飛速發展以及地質勘探技術的跨越式發展，高密度電法成為一種新的探測技術，將廣泛應用于將來的發展中。本文將論述高密度電法的概念、分析高密度電法的操作原理、技術和數據處理方法及具體實例，深入研究高密度電法在水文地質和工程地中中的應用。

高密度電法水文地質工程地質

0　引言

電法勘探迄今已有百年多的歷史。經過人類科學工作者不斷努力，電法勘探技術以經涉及多個領域，如礦產資源、內部構造、水文地質、工程地質、地質災害、考古等多個領域，其應用范圍極其廣泛并發揮著重要作用。高密度電法作為一種全新的電探方式，依據于水文地質和工程地質調查和建設而研究出的。該方法享有較高密度測點、龐大的信息量等優勢，并能夠幫助提升地質勘探的準確性與科學性。

1　高密度電法的概念

高密度電法的工作原理和普通電阻率法相似[1]，其實際上是融合了電剖面法與電探測法，區別在于高密度電法在實際觀測中增加了高密度觀測點，即一種陣列探勘方法，通過靈活組合、搭配電極達到全面覆蓋進行測量的目的。并同時啟動程控電極與微機工程電測儀，進行完成測量數據的采集工作。

其與常規電阻率法相比較，其有以下幾個突出特點：

（1）高效率。高密度電法是一次性布置完成電極布置，這樣不僅節約工作時間，而且大大降低了設備工作時發生故障的概率，更加有效的提高了工作效率。

（2）選擇多樣化。因為高密度電法是能夠靈活排列電極組合方式[2]，不同種類的測量方案能夠使用不同的電極排列方式，并能夠較快的獲取多方面的地電斷面數據。

（3）自動化水平高。當前，高密度電法能夠實現野外勘探作業半自動化或自動化，不僅節省人力資源，而且有效的提高工作效率。

另外，隨著全球地球物理反演技術的發展，高密度電法的電阻率成像水平從一維提升到了三維成像技術，提升了其解釋精度[3]。

2　高密度電法的方法

高密度電法從本質上來講是一種直流電阻率法，但其在實際應用中，所采用的則是低頻交流電供電，供電頻率一般在20～30HZ之間。其在實際測量時，其測點點聚縮小到1～2m，并同時有探測和剖面兩個功能[4]。因此，高密度電法所采集的信息量是常規電子率法采集信息量的百倍之多。

3　高密度電法在水文、工程地質中的具體應用方法

3.1高密度電法探尋異物

3.1.1實驗概況

已知地下異常體的走向和大概的深度，判斷異常體的具體位置，電阻性質。

3.1.2實驗方案

將56個電極垂直異常體走向布設，電極距為0.5米。另將一個電極接在儀器上作為接地電阻。先測量接地電阻，無異常后，進行視電阻率的測量，儀器工作完畢，測量結束。由于時間限制，未進行第二條測線的布設及測量。

測線排列的位置坐標（RTK測量）：

起點 (第 1個電極的位置)：X=4003159.244 Y=544036.212 H=64.806

中間點 (第28個電極的位置)：X=4002171.428 Y=544041.923 H=64.587

終點 (第56個電極的位置)：X=4003184.042 Y=544047.734 H=64.806

3.1.3實驗分析

實驗過程中，按垂直于異常體的走向方向布線。由于埋藏深度不超過10米。所以我們將電極距設置為0.5米，56個電極距可以測量18層。這樣可以測量出地下9米之內的視電阻率情況。首先，我們對起伏較大的壞點進行了剔除。

圖1　

圖2　迭代四次后所得的圖像

3.1.4實驗結論

從圖2中可看出，在距離原點16米到20米地區域，深度1到4米之間出現藍色低阻區域，所以推測在17米到18米范圍內，深度1.59米到2米之間，有低阻異常體的存在。推測可能是鋪設的供水或供暖管道，設計鋪設線路時應避開此處。

3.2高密度電法勘探地下水

（1）任務與目的：山東某市，由于受到廢水污染，致使當地村民不能正常飲水。為了解決百姓的飲水問題，需要在當地打一口深井，需要先對基巖縫隙中的水進行提取、檢驗分析。水質必須符合國家飲用水標準。

（2）測區主要概況：測區是屬于丘陵地帶，地質構造簡單。地層中有玲瓏花崗巖和第四系地層。在測區沒有斷裂構造，推測地下水位深于100米左右，從測區總體來看，具備地球物理前提條件。

（3）外業作業：選取較為平坦的作業范圍，采用溫奈爾裝置，布置兩條側向，長度均為500，兩電極的距離設置是6米，點距設置為6米，電極為100根，測試深度為1-33a。

圖3　

（4）解釋推斷：圖3是A電阻率垂直構造突出斷面圖，能夠得知320-350米之間存在電阻異常的情況，大約有30米的寬度，屬于垂直發育，較低的電阻率等級。B測試線中也存在類似情況。因此，推斷這條電阻異常地帶便是構造裂隙帶，在該處打深井，獲取地下水的可能性較大。

（5）應用效果分析：依據推斷結果，施工人員在A測線325米的地方鉆井取水，孔徑深達220米，經過對水質的抽檢，符合飲用水的標準，達成此次任務與目的。

4　結語

高密度電法具有數據采集量龐大、經濟效益高以及分辨率較高的特點，已經成為一種先進的電探方式，不斷需要依托先進的技術支持，在工作時能夠減少電磁干擾，以及降低故障發生率，提高工作效率。而且在實際作業時，能夠進行自動化采集數據，獲得龐大的數據信息，有效提高工作效率并減少工作失誤，已經普遍應用于水文地質和工程地質勘探作業中，其應用范圍也逐步推廣，增強企業經濟效益。

[1]蘇恒.高密度電法在水文地質和工程地質中的應用 [J].中國高新技術企業,2014,06: 126-127.

[2]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,2014,22:32-33.

[3]王金修.高密度電法在水文地質和工程地質中的應用探討 [J].低碳世界,2014,17: 140-141.

[4]匡其江,張義平.貴州特殊地質地貌條件下高密度電法的應用研究 [J].價值工程, 2014,24:309-311.

[5]陽少天.電法勘探在水文和工程地質中的應用 [J].環球人文地理,2014,14:47-48.

P631[文獻碼]B

1000-405X（2016）-9-305-2