高密度電法在工程物探中的應(yīng)用分析

張 健

（安徽省勘查技術(shù)院，安徽 合肥 230000）

高密度電法屬于直流電法勘探技術(shù)，是當(dāng)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(yōu)勢，在我國礦產(chǎn)開發(fā)以及建設(shè)等行業(yè)中已經(jīng)得到廣范圍應(yīng)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(jié)合水文、工程、環(huán)境等調(diào)查要求，本質(zhì)是電阻率法，應(yīng)用于巖、礦石電阻率差異分析，根據(jù)電場空間分布變化特點與規(guī)律觀察不均勻電性體是否存在巖溶、滑坡體等現(xiàn)象。作為地球物理勘查方法，涉及到大量數(shù)據(jù)，并且數(shù)據(jù)采集期間還要融合組合電阻率、電阻率測探方法，確保數(shù)據(jù)精準度，進而取得理想的地質(zhì)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(jù)圖中內(nèi)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(huán)境漸趨穩(wěn)定E，取兩個供電點中點，其中1/3位置之內(nèi)處于均勻場，在均勻場內(nèi)側(cè)安置測量裝置，取得電位差ΔU，設(shè)裝置系數(shù)為k，測量系數(shù)不同，電阻率計算結(jié)果不同。計算公式如下：

應(yīng)用高密度探測中，必須采集探測數(shù)據(jù)與分析探測資料，綜合計算探測結(jié)果。尤其是現(xiàn)場測量過程中，必須在間隔測點上設(shè)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(lián)測探測控制開關(guān)，電極開關(guān)屬于自動轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換，實現(xiàn)測試[1]。當(dāng)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(zhì)不同，尤其是物探工作開展中，必須尊重巖層物理性質(zhì)，這是高密度電法應(yīng)用的重要基礎(chǔ)。以地質(zhì)資料為參考，對地層分層進行明確劃分，科學(xué)開展物探工作。工程物探遇到巖溶、破碎帶等地質(zhì)情況，如果處理規(guī)避不當(dāng)將會嚴重威脅工程建設(shè)。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(xiàn)低阻異常現(xiàn)象，如果巖溶無水，圍巖會出現(xiàn)高阻現(xiàn)象。做好特征識別工作是高密度電法應(yīng)用的主要前提。

2 高密度電法在工程物探中的具體應(yīng)用研究

工程物探中高密度電法的應(yīng)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(fù)雜的地貌地區(qū)，必須認真勘探地貌情形，掌握熔巖地質(zhì)特點才能執(zhí)行科學(xué)、詳細的施工計劃。熔巖勘查是地質(zhì)勘查主要部分，熔巖地質(zhì)對使用要求極為嚴格[2]。熔巖地質(zhì)情況下，高密度電法的應(yīng)用，主要對巖層進行電阻測試，根據(jù)測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，獲得準確結(jié)果。表1是某工程熔巖勘探巖層電阻率數(shù)據(jù)。

表1 熔巖勘探電阻率數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計表呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)展開判斷與分析，因為工程施工地區(qū)屬于復(fù)雜地質(zhì)情況，尤其是存在溶洞新鄉(xiāng)，溶洞類型特殊，都是高阻溶洞。應(yīng)用高密度電法期間，必須注意對勘探數(shù)據(jù)的記錄，結(jié)合具體施工情況加以分析，數(shù)據(jù)統(tǒng)計為工程施工提供數(shù)據(jù)參考，并且合理規(guī)避施工中可能出現(xiàn)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(yīng)用高密度電法，以精準探測確定管線位置。管線探測傳統(tǒng)手段是金屬探測儀，這樣的常規(guī)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(xiàn)探測錯誤現(xiàn)象。某工程氣象觀測站，對施工地點進行地下管線探測中，應(yīng)用高密度電法，以DZD-6A多功能數(shù)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(tǒng)。測量過程復(fù)雜，首先應(yīng)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(yīng)數(shù)據(jù)之后，對原始數(shù)據(jù)進行檢查驗收，將其轉(zhuǎn)入到計算機進行統(tǒng)計分析。對高密度電阻率進行反演，從中發(fā)現(xiàn)反演中壓制系數(shù)與厚度變化成正比例關(guān)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(xiàn)，地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地質(zhì)體等狀態(tài)都可以得到體現(xiàn)。高密度電法的應(yīng)用，改善了傳統(tǒng)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(shè)，水庫大壩建設(shè)之前都要進行詳細物探，根據(jù)物探數(shù)據(jù)執(zhí)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(shè)，國家提出明確規(guī)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(zhì)量問題。水庫大壩傳統(tǒng)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(jié)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(guī)避了上述不足，以水庫大壩電阻測量為出發(fā)點，節(jié)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(wěn)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(jié)語

綜上所述，高密度電法在工程物探中的應(yīng)用，必須結(jié)合具體應(yīng)用場所執(zhí)行具體應(yīng)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(fā)展。