高密度電法在工程物探中的應用分析

張 健

（安徽省勘查技術院，安徽 合肥 230000）

高密度電法屬于直流電法勘探技術，是當前最先進的工程物探方法，具備信息量大、密度高、測試效果直觀準確、測試效率高等優勢，在我國礦產開發以及建設等行業中已經得到廣范圍應用。因為地球物理反演方法的完善，很大程度上提高了高密度電法的精準度，從最初一維跨度升級到三維，達到深度工程物探的目的。

1 高密度電法原理分析

（1）工作原理。所謂高密度電法，主要是結合水文、工程、環境等調查要求，本質是電阻率法，應用于巖、礦石電阻率差異分析，根據電場空間分布變化特點與規律觀察不均勻電性體是否存在巖溶、滑坡體等現象。作為地球物理勘查方法，涉及到大量數據，并且數據采集期間還要融合組合電阻率、電阻率測探方法，確保數據精準度，進而取得理想的地質探測效果。圖1為高密度電法探測原理示意圖。

圖1 高密度電法探測原理示意圖

根據圖中內容可以看出，供電點為A1、B1，輸送電流的強度為I，地下輸入電流期間，地下電場環境漸趨穩定E，取兩個供電點中點，其中1/3位置之內處于均勻場，在均勻場內側安置測量裝置，取得電位差ΔU，設裝置系數為k，測量系數不同，電阻率計算結果不同。計算公式如下：

應用高密度探測中，必須采集探測數據與分析探測資料，綜合計算探測結果。尤其是現場測量過程中，必須在間隔測點上設置全部電極，這樣觀測密度加大，電阻率法大的同時觀測遠度也得到增加，觀測點的間隔1m～10m之間。以多芯電纜直接聯測探測控制開關，電極開關屬于自動轉換裝置，主要組成是單片機，利用自動電極裝置對探測點的相互轉換，實現測試[1]。當電極距離增加，逐點會左右移動，獲得不同剖面，勘測更加全面。

（2）特征識別。巖層物理性質不同，尤其是物探工作開展中，必須尊重巖層物理性質，這是高密度電法應用的重要基礎。以地質資料為參考，對地層分層進行明確劃分，科學開展物探工作。工程物探遇到巖溶、破碎帶等地質情況，如果處理規避不當將會嚴重威脅工程建設。本身圍巖、巖溶等電性便差別明顯，比如巖溶含水，圍巖會出現低阻異常現象，如果巖溶無水，圍巖會出現高阻現象。做好特征識別工作是高密度電法應用的主要前提。

2 高密度電法在工程物探中的具體應用研究

工程物探中高密度電法的應用主要在熔巖勘探、管線探測與水庫大壩幾方面。

（1）熔巖勘探。熔巖勘探是工程物探主要組成，很多工程會遇到復雜的地貌地區，必須認真勘探地貌情形，掌握熔巖地質特點才能執行科學、詳細的施工計劃。熔巖勘查是地質勘查主要部分，熔巖地質對使用要求極為嚴格[2]。熔巖地質情況下，高密度電法的應用，主要對巖層進行電阻測試，根據測試數據統計分析，獲得準確結果。表1是某工程熔巖勘探巖層電阻率數據。

表1 熔巖勘探電阻率數據統計表

根據數據統計表呈現的數據展開判斷與分析，因為工程施工地區屬于復雜地質情況，尤其是存在溶洞新鄉，溶洞類型特殊，都是高阻溶洞。應用高密度電法期間，必須注意對勘探數據的記錄，結合具體施工情況加以分析，數據統計為工程施工提供數據參考，并且合理規避施工中可能出現的工程問題，減少工程意外的同時合理控制施工成本。

（2）管線探測。管線探測過程中應用高密度電法，以精準探測確定管線位置。管線探測傳統手段是金屬探測儀，這樣的常規探測較適合電纜探測方面，探測效果良好，但是在其他方面這種方法存在一些不足，尤其是下水管道探測，探測準確性下降，甚至出現探測錯誤現象。某工程氣象觀測站，對施工地點進行地下管線探測中，應用高密度電法，以DZD-6A多功能數字直流激電儀為主要測控機器，該機器為高密度電阻率測量系統。測量過程復雜，首先應用四極裝置溫納剖面法，確定電極間距為5m，高密度電法勘探線路為5條，每一條勘探剖面為120道，物理點采集為11385個。采集相對應數據之后，對原始數據進行檢查驗收，將其轉入到計算機進行統計分析。對高密度電阻率進行反演，從中發現反演中壓制系數與厚度變化成正比例關系。反演之后獲得視電阻率斷面圖，并且將視電阻率橫向與縱向變化特征加以展現，地質結構、地質體等狀態都可以得到體現。高密度電法的應用，改善了傳統探測方法中管線探測存在的問題，并且探測精準度得到提升。

（3）水庫大壩。作為水利工程中最主要建設，水庫大壩建設之前都要進行詳細物探，根據物探數據執行詳細的施工方案，從而確保大壩滲透性。對于水庫大壩建設，國家提出明確規定，大壩滲透性必須符合要求標準，一旦超出則大壩阻攔水資源泄露能力下降，存在嚴重質量問題。水庫大壩傳統測量方法，以滲透率為測量目標，探測儀展開測量，但是測量結果準確性不高，這種測量手段消耗大量時間與人力資源，并非最佳測量方法。高密度電法測量水庫大壩滲透率，很多的規避了上述不足，以水庫大壩電阻測量為出發點，節省測量時間的同時，測量準確性得到提高。高密度電法對電阻率測定十分準確，正因為如此選擇高密度電法進行水庫大壩測定，確保水庫大壩的穩固性與滲透性，時刻掌握大壩水位線以下的電場變化，提升大壩安全性。

3 結語

綜上所述，高密度電法在工程物探中的應用，必須結合具體應用場所執行具體應用計劃，提升工程物探準確性的同時，進一步確保工程施工的安全性，解決工程物探中存在的問題，推動工程物探發展。