高密度電法在工程勘察中的應用

【摘要】高密度電法的應用效率，這是不同于一般直流電法的重要方面，有著信息收集快、應用成本低的優勢。隨著科學技術的發展，其應用方法也在逐漸完善，在工程勘察中的應用領域不斷拓展，可以探測隱患堤壩、地下溶洞、地質災害等問題。本文介紹高密度電法的應用原理，將其在實際工程中的勘察狀況進行解析。

【關鍵詞】高密度電法;工程勘察;應用

高密度電法起源于20世紀80年，屬于物探新技術。其應用基于靜電場理論，實現地下探測，將探測目標周圍介質存在的電性差異進行解讀。這一方法是通過陣列的方式完成高精度測量，將測量數據通過二維反演方法進行處理，結合計算機就能完成圖線重塑，保證高分辨率的圖像，解讀信息量大的工程。高密度電法應用過程中，具有信息收集快、應用成本低的優勢，它的應用方法也在發展過程中逐漸完善，應用領域不斷拓展，可以用于探測堤壩隱患、地下溶洞、地質災害等，在這些方面，探測效果均十分明顯。

1、高密度電法的應用原理

高密度電法和直流電法的應用原理相同，高密度電法的應用是探測地下目標與周圍介質之間的電性差異，屬于一種物探勘探技術。應用過程中對地下進行直流電流加載，在地表用觀測儀器觀察地下電場分布狀況，研究電場分布規律，從而發現地質問題并將其解決。

2、工程研究及分析

2.1工程狀況

工程位于長江南岸三斗坪鎮，區域屬于構造侵蝕剝蝕中低山峽谷地貌，地勢走向由南向東，地面高程區間為67-79m，工程區域的自然斜坡坡角在10。-25。之間。測出電測剖面，剖面長度為180m，極距3m，電性為成層狀分布，上層接近是400Ω·m電阻率，層面表現為卵礫石層，電層層級分布不均，黏土、沙電阻率為300～400Ω·m，礫石層300Ω·m。巖層產狀緩和，朝東偏移，如圖1.

分析電測剖面，剖面長180m，極距3m，電性程度發生變化，松散破碎砂礫角石層500Ω·m.礫石層300～500Ω·m，完整礫石層300m，含水較多。

2.2勘測問題研究

就工地的地形和地質狀況進行研究，會看到布置電極過程中存在意想不到的困難，有些地方堆放有垃圾，影響電極布設完整性。出現這些狀況以后，必須要在測線設計過程中，將問題進行最大程度上的避免。若測量過程中，需要在露出的巖石上進行電極的布置，可以用潮濕的泥土推成土堆或者土包將電極插入，進行相應操作。巖石的露出面積不是很大，可以將電極的布置位置進行偏移，保證接地電阻完美使用。接地電阻的大小由電極附近的巖石和土壤決定，因此在干燥土壤中埋設電極過程中，要減少接地電阻，這需要對電極進行澆水操作或是使用一定比例的鹽水布置在周圍，從而起到降低電極周圍物質電阻的效果，減少接地電阻阻值。

3、高密度電法在工程勘察中的應用注意事項

3.1布線

布線過程中，需要根據地形，選擇地方區域，控制巖層傾斜角，分析斷層構造變化，從而更為精準的確定布線方向，布線過程中應優先選擇空曠地區進行布置，這樣可以保證收放線時間更短，提高工作效率。在地形起伏較大的區域，巖層傾角大于10。，斷裂構造發育時，需要更為精準地控制巖層走向，確定布線方式。另外也需要精準分析地形特征，控制坡度以后，在坡度不大的斜坡上，完成布線方向調整，使其與地形等高線保持平行。了解地表電流屏蔽的相關影響，確定巖層走向以及傾斜角度，選定特殊測點以后，在相互垂直的不同方向上進行布線測量，后期對比研究垂直方向的電測深曲線變化數據，確定規律以后，完成測區檢測以及其它點的布線控制[1]。

測線過程中需要保證布置在一條直線，控制不利因素造成的干擾。在地形起伏較大的區域控制高密度電法勘探時的壓制和干擾因素。在含有不良地質構造的區域對高密度電法勘探的數據采集產生影響較高時，不能僅僅依靠軟件反演，為了降低誤差還需要會根據已知鉆探、地質、物探數據進行對比和分析，排除不合理數據以后，完成更好的正演推算，在構建合適的結果以后，完成反演解釋分析，提升效果[2]。

3.2排列裝置的選擇

排列裝置的選擇對整個勘探效果有著很重要的影響，裝置不同會導致探測過程中的深度和分辨率不同。常用的裝置包括微分裝置，該裝置的特點是信號震蕩早、異常幅值小。溫納裝置異常幅值較小，信號震蕩效果較好。偶極裝置，異常幅值相對較大，具有清晰的辨識能力，但是使用過程中會伴隨著較為激烈的信號震蕩，在高阻阻體的上方位置也會呈現出一定的低阻異常現象。施倫貝射裝置在應用過程中，對地下電阻率的變化監測比較敏感，探測方向包括水平方向和垂直方向，具有溫納裝置以及偶極裝置的優點，對深部探測和淺部探測都比較適用。

3.3電極間距的控制以及接地問題分析

在進行裝置選擇時，需要研究電極間距，因為它是影響剖面測量的深度和對目標探測精度的變量。如果間距較小，測量深度也會較淺，并會產生振動，造成探測異常。從常規角度分析，則可以檢測目標體以及最小電極距的差異變化。因此在進行野外探測過程中，則需要清楚的了解相關資料數據，確定探測深度以及尺寸，選擇合適的極距和合理的數據采集裝置。

電極接地后，需要合理利用高密度電法儀完成接地電極檢測分析，期間需要按照要求保證每根電極接地質量，如果存在電極接地質量不好的現象，需要在后續的供電及測量過程中對電極影響進行分析，完成數據采集，保證其與實際的地質情況相符，保障結果符合要求。

結語：

高密度電法工作效率較高，使用費用相對低廉，也屬于一種有效的勘測手段。在勘，期間應對場地進行了解，選擇合理的測量方法、工作方式，排除干擾因素降。也可使用其他勘探方法、記錄完整的地質資料等，進行綜合勘探。

研究表明，高密度電法在應用過程中，可以對地質體完成很好的分辨，提升分辨率，完成工程勘探的輔助檢測，另外在施工過程中可以對剖面位置進行準確確定，精準定位測量方法以后，使物探結果與鉆孔資料更好地結合。

參考文獻：

[1]陳陽.高密度電法在工程勘察中的運用探討[J].世界有色金屬，2018，000（003）：278-278.

[2]吳燦燦，朱敏.高密度電法勘探在工程勘察中的應用[J].陰山學刊（自然科學版），2018，032（002）：P.39-41.

作者簡介：

柴世松（1988-），男，漢族，安徽省蕪湖市人，工程師，本科，單位：華東冶金地質勘查局物探隊。物探工程師。