水文地質(zhì)與工程地質(zhì)中的高密度電法

■　黃雪林

（四川省冶金地質(zhì)勘查局六〇五大隊(duì)四川眉山620860）

水文地質(zhì)與工程地質(zhì)中的高密度電法

■黃雪林

（四川省冶金地質(zhì)勘查局六〇五大隊(duì)四川眉山620860）

在地質(zhì)勘探中，高密度電法因效率高、探測數(shù)據(jù)可靠等優(yōu)點(diǎn)在逐漸被廣泛應(yīng)用。其工作原理是點(diǎn)剖面及電探測法的有機(jī)結(jié)合，測量面多、自動化程度高。本文從高密度電法的工作原理及其在水文、工程等處應(yīng)用實(shí)例上做了簡單介紹。

水文地質(zhì)工程地質(zhì)高密度電法

0　前言

在工程、水文地質(zhì)探測中，降低故障概率、避免各類干擾一直是人們所關(guān)注的重點(diǎn)問題。高密度電法作為較新的探測法，可較好的解決此類問題。日前，此法在不斷發(fā)展及成熟著。可以說，地質(zhì)探測中、高密度電法具有較高的應(yīng)用價值。

1　高密度電法基本工作原理

高密度電法和一般的電阻率法原理比較相像，其是電剖面及電探測法的有機(jī)結(jié)合。此法的特色在于：高密度點(diǎn)被以陣列勘探的方式安在了觀測處；即全覆蓋測量，采用的是搭配電極結(jié)合靈活組合法。測量要在全部電極應(yīng)被安放在剖面測點(diǎn)后才可順利完成。同時，為保證搜集完備的測量信息，在測量時要同時操作電測器及程控電極。在相同剖面的相異電極排列及其間距取得各類測量信息為搜集對象。高密度電法的優(yōu)點(diǎn)是：第一，使測量工作富于效率。此法一次即可完成預(yù)期任務(wù)，耗時短、設(shè)備的使用壽命被大大延長，保證了地質(zhì)測量的高效完成；第二，選擇測量面的方式趨于多樣。此法可在變換電極排列時呈現(xiàn)各種測量方法、靈活性強(qiáng)。這樣有助于從多角度取得數(shù)據(jù)；第三，自動化程度較高。應(yīng)用此法可實(shí)現(xiàn)野外工作的半自動，降低了人力、物力消耗，也節(jié)省了時間。

2　應(yīng)用高密度電法介紹

直流電阻率是為其本質(zhì)屬性；供電時多用低頻交流電式、20—30HZ為其合適頻率。1米到2米為測量中的最佳測點(diǎn)距；剖面及測深任務(wù)可在測量時同時進(jìn)行。因此，比起一般的電阻率法，該法的信息量非常之多。研究者在分析高密度電法時，可使用“溫奈爾”來具體觀察及研究。在下圖中，測量電極為P1和P2，供電電極為C1和C2。現(xiàn)設(shè)此三角形ABC中，角B為其直角、BA、BC二邊相等。C2、P2間中點(diǎn)為C，C1、P1間中點(diǎn)為A，B點(diǎn)為確定的觀測點(diǎn)。打N個電極在測線處、并多次測量，各測量點(diǎn)間距為a。由此可算出B1a、B2a—B（N-3）a的阻值。若仍依此法在改換電極間距后計(jì)算、還會得出相應(yīng)的電阻值。在得出各類電阻率值后分析，可發(fā)現(xiàn)倒梯為其斷面樣狀。在匯總、整理算出的電阻率值后，可繪出斷面圖。研究者在了解地質(zhì)構(gòu)造、地層分布等信息時從斷面圖中觀察、獲取。

圖1　以溫奈爾裝置研究高密度電法的測定

3　實(shí)踐中應(yīng)用高密度電法分析

3.1查找大壩滲透點(diǎn)

圖2為四川省A市水庫大堤的反演色譜圖，以高密度電法繪制。檢查有無滲漏點(diǎn)為其探測任務(wù)，其水位為189m。堤壩厚為55cm、澆筑混凝土為C10的方式。由圖2可知，DS29—DS32處的高程為176—183m；低阻閉合圈在水量充足時出現(xiàn)。對電阻等值改變狀況分析后，可看到分析與實(shí)際狀況一致。由此可知，本處為富水區(qū)域；此外，在小于193m各處，研究者并沒有測出低阻異常現(xiàn)象[1]。

圖2　水庫大堤的反演色譜圖

3.2探測大壩基巖溶

探測對象的確定為研究者隨機(jī)選取的一水庫主壩[2]。在測量基巖溶時采用了高密度電法，并以此得出專門色譜圖.

3.3深層探測海防大堤砌體

探測處的確定為對一海大堤砌石體的隨機(jī)選擇。在探測深度時，研究者以高密度電法畫出色譜圖，如下圖所示：

圖3　海防大堤砌體的反演色譜圖

建筑者在拋石以上建出海防大堤。砌石山墻為其親水面，中細(xì)砂層及淤泥是其填土土基。三層電阻分布、各層間連接平順的情況可從圖中顯示出來。依上圖所示，填土層在二米至四米之間、砌石層為六米，砂層及淤泥在二米高程下。

3.4應(yīng)用滑坡體分界面

在分析如何應(yīng)用滑坡體分界面時，研究者抽取四川A市某水利工程來加以研究。為制成科學(xué)色譜圖，研究者們對沿岸滑坡進(jìn)行了探查、測量。見下圖：

圖4　滑坡體的反演色譜

上圖中，色系呈無規(guī)律分布、層次區(qū)分也不大。上區(qū)中低阻帶居多、同時斷裂清晰可見；DS34及DS10處高阻反應(yīng)明顯，呈凸起狀。經(jīng)實(shí)地驗(yàn)證，此處為滑坡體、以上研究全面、有效。由此可見，高密度電法是一種效率高、準(zhǔn)確性佳的探測方法。

3.5水電站壩基滲透探測

探測對象為四川省A市大壩壩基，并畫出由下圖所示的反演色譜圖：

水電站壩體廊道中的鋪設(shè)為本測線。由上圖可知，高低層顯著為電阻率的分布情況，且分界處波動并不小。研究者調(diào)查及總結(jié)了大壩地質(zhì)勘查資料后發(fā)現(xiàn)：一層電阻率在二百以上，且閉合圈清晰可見。其原因就在于大壩混凝土層的存在。因有大壩基地巖，一層電阻率大于二層電阻率。此外，15—50、110—130、160—195的樁號中，有半閉合及低阻異常閉合圈的存在。

圖5　水電站壩基的反演色譜圖

4　結(jié)論

應(yīng)用高密度電法的優(yōu)點(diǎn)在于：耗時短、靈活度高、且具較高的自動化程度。信息量大、測點(diǎn)密集為其顯著特征。本文結(jié)合四川省地質(zhì)工程應(yīng)用高密度電法實(shí)例，在研究、分析后得出：應(yīng)用此法實(shí)效性佳、值得進(jìn)一步的推廣應(yīng)用。

[1]陽少天.高密度電法在水文地質(zhì)和工程地質(zhì)中的應(yīng)用[J].環(huán)球人文地理，2014，22（3）：32-33.

[2]陶君宏.高密度電法在水文地質(zhì)和工程地質(zhì)中的應(yīng)用[J].科技致富向?qū)В?015，06（2）：35.

[3]陳金.高密度電法在水文地質(zhì)和工程地質(zhì)中的應(yīng)用[J].門窗，2015，01 （6）：242.

P624[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-3-201-1