淺談電法勘探方法在工程中的應用

黃衛(wèi)

摘要：以工程地質勘查為主體，介紹了幾種當下比較常用的電法勘探方法，電法勘探在工程應用中能發(fā)揮很大的作用，較好的了解并掌握幾種常用的電法勘探手法能有效提高工程勘探的效率和精度。

關鍵詞：電法勘探；工程；應用

[中圖分類號]P31[文獻標識碼]A

1、地質勘查的釋義

廣義的地質勘查是根據國防安全建設、經濟建設和科學技術研究的需要，對某一地區(qū)內的巖石、地下水、地層構造、礦產、地形地貌等地質情況進行的有目的的調查研究工作。按照目的的不同，地質勘查工作的方法也不一樣。例如，水文地質勘查，是以尋找可開發(fā)和可利用地下水為主要目的進行的勘查工作，主要使用高密度電法、激發(fā)極法等勘探方法。而工程地質勘探一般使用分辨率高的地質雷達法。

2、工程地質勘察的目的與任務

在城建規(guī)劃和建（構）筑物、交通等的基本建設工興建之前，需要進行前期的工程地質勘察，其目的是了解工作區(qū)域內的工程地質條件，利用勘探資料分析可能存在的地質問題，對工程開展地區(qū)做出合理的工程地質評價，為工程建設的設計、規(guī)劃和施工提供可靠的地質數據支撐，以達到保證施工過程中的安全穩(wěn)定和施工成本的經濟合理的目的。

工程地質勘察的任務主要有下列幾個方面：

（1）查明工程建筑地區(qū)地基土體的工程地質條件。

（2）分析可能存在的工程地質問題。

（3）有條件的情況下挑選地質情況相對較好的建筑場地。

（4）提出改進和規(guī)避地質隱患的措施和建議。

（5）預測工程完工后對本地區(qū)地質環(huán)境造成的影響。

3、常見的幾種電法勘探方法

3.1電法

3.1.1高密度電法

高密度電法實際上是集中了電剖面法和電測深法，其原理與普通電阻率法相同，不同的地方是設置了密度較高的觀測點，所以也可以稱為陣列勘探方法。關于陣列電法勘探的思想源于20世紀70年代末期，20世紀80年代中期日本將之應用于野外，20世紀末期被引進我國，繼而開啟了我國高密度電法及其應用技術的研究。

使用高密度電法在野外開展工作時需將全部電極（數十根及其以上）置于剖面上，利用相關控制和采集儀器便可實現剖面中各個位置的數據的快速采集。與常規(guī)電阻率法相比，高密度電法具有如下優(yōu)點：1.電極布置方便，可以一次性完成，提高了效率；2.電極排列方式多種多樣，能獲得十分豐富的地電斷面信息；3.室外的數據采集實現了自動化或半自動化，避免了人為誤差的同時，也提高了數據采集的速率。

3.1.2超高密度電法

高密度電阻率法作為一種陣列勘探方法，其本質仍然是采取普通電法的電極裝置和數據采集方式。而超高密度電阻率法不受電極裝置和數據采集方式的限制，可以將ABMN放到任意網格節(jié)點上。只需布置好電極，連接好儀器就可進行勘測工作。而且超高密度電法所使用的反演方法已經發(fā)展為電法勘探中非常重要的一種數據處理方法，而采集數據量的多少直接影響反演結果的準確性。采用超高密度電阻率法，所得到的數據量是普通電法的40倍以上，所以反演后的結果就更加可靠。

3.2激發(fā)極化法

研究發(fā)現在電法勘探的過程中，在電極排列向大地供入或切斷電流的瞬間，測量電極之間總能觀測到跟時間相關的緩慢變化的附加電場，稱為激發(fā)極化效應。激發(fā)極化法是通過電場激發(fā)巖石、礦石，觀察不同巖石、礦石的激發(fā)極化效應的差異來解決地質問題的一類勘探方法。我國開始研究激電法是在20世紀50年代末，到20世紀80年代初又開始對頻譜激電法進行研究。激發(fā)極化法不受地形地勢的限制，測量數據較多，在水文地質和工程地質中有較大的應用空間。

3.3可控源音頻大地電磁法

基于電磁波傳播理論和麥克斯韋方程組建立了視電阻率和電場與磁場比值之間的關系，并根據電磁波的趨膚效應理論得出電磁波的傳播深度（或探測深度）與頻率之間的關系，可以通過改變發(fā)射頻率來改變探測深度，達到頻率測深的目的。

可控源音頻大地電磁法是采用人工場源，在一定范圍內該場源可近似為平面波。其有勘探范圍大，能顯著增強電阻抗干擾能力減少地形對電阻的影響，且7個點的同時測量也提高了勘探效率等優(yōu)點?？蓱糜趯ふ医饘俚V、找煤、水庫壩體滲漏情況調查、地下水源的尋找等。

3.4地質雷達

地質雷達與探空雷達技術均是利用寬帶高頻率電磁脈沖波的反射勘測目標，再對目標進行分析。不同點是地質雷達的頻率較低，更適應與用于地質體的勘測。

地質雷達的穿透效果和發(fā)射電磁脈沖波的頻率有一定的聯系，發(fā)展初期，由于技術等原因的限制，其穿透深度很淺，但是分辨率卻很高。隨著研究的深入以及技術的不斷革新，其穿透程度就也越來越大。由于地質雷達的分辨率比較高，測量結果準確度高等優(yōu)點，在淺層地質勘測中應用十分廣泛。

4、結論

本文通過對當下應用較多的幾種電法勘探方法的探討，可以看出，電法勘探方法在實際的地質勘探中有著十分廣泛的應用，歸結起來有以下幾個方面：

（1）高密度電法和超高密度電法由于其工作效率高、精確的地電剖面成像以及較深的探測距離，成為水文和工程地質勘察中最有效的方法。但是考慮到該方法的分辨率不高，在具體的應用中需要結合實踐經驗和其他勘探方法，以達到探清地質體的目的。

（2）地質雷達由于分辨率高，主要應用于各類工程地質條件的勘探，是工程地質勘探首選的電法勘探方法。同時，該方法還可以和地震勘探結合，利用已有的資料和技術，可以在更多的領域發(fā)揮作用。

（3）在水文地質條件的勘探中，激發(fā)極化法和可控源音頻大地電磁法都是十分有效的電法勘探方法，將兩者結合起來使用，可以在尋找地下水資源方面發(fā)揮很好的作用。

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