高密度電法在水文地質(zhì)和工程地質(zhì)中的應(yīng)用

■胡自遠

（山東省第七地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院　山東　臨沂　276006）

高密度電法在水文地質(zhì)和工程地質(zhì)中的應(yīng)用

■胡自遠

（山東省第七地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院山東臨沂276006）

伴隨中國經(jīng)濟的飛速發(fā)展以及地質(zhì)勘探技術(shù)的跨越式發(fā)展，高密度電法成為一種新的探測技術(shù)，將廣泛應(yīng)用于將來的發(fā)展中。本文將論述高密度電法的概念、分析高密度電法的操作原理、技術(shù)和數(shù)據(jù)處理方法及具體實例，深入研究高密度電法在水文地質(zhì)和工程地中中的應(yīng)用。

高密度電法水文地質(zhì)工程地質(zhì)

0　引言

電法勘探迄今已有百年多的歷史。經(jīng)過人類科學(xué)工作者不斷努力，電法勘探技術(shù)以經(jīng)涉及多個領(lǐng)域，如礦產(chǎn)資源、內(nèi)部構(gòu)造、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、地質(zhì)災(zāi)害、考古等多個領(lǐng)域，其應(yīng)用范圍極其廣泛并發(fā)揮著重要作用。高密度電法作為一種全新的電探方式，依據(jù)于水文地質(zhì)和工程地質(zhì)調(diào)查和建設(shè)而研究出的。該方法享有較高密度測點、龐大的信息量等優(yōu)勢，并能夠幫助提升地質(zhì)勘探的準(zhǔn)確性與科學(xué)性。

1　高密度電法的概念

高密度電法的工作原理和普通電阻率法相似[1]，其實際上是融合了電剖面法與電探測法，區(qū)別在于高密度電法在實際觀測中增加了高密度觀測點，即一種陣列探勘方法，通過靈活組合、搭配電極達到全面覆蓋進行測量的目的。并同時啟動程控電極與微機工程電測儀，進行完成測量數(shù)據(jù)的采集工作。

其與常規(guī)電阻率法相比較，其有以下幾個突出特點：

（1）高效率。高密度電法是一次性布置完成電極布置，這樣不僅節(jié)約工作時間，而且大大降低了設(shè)備工作時發(fā)生故障的概率，更加有效的提高了工作效率。

（2）選擇多樣化。因為高密度電法是能夠靈活排列電極組合方式[2]，不同種類的測量方案能夠使用不同的電極排列方式，并能夠較快的獲取多方面的地電斷面數(shù)據(jù)。

（3）自動化水平高。當(dāng)前，高密度電法能夠?qū)崿F(xiàn)野外勘探作業(yè)半自動化或自動化，不僅節(jié)省人力資源，而且有效的提高工作效率。

另外，隨著全球地球物理反演技術(shù)的發(fā)展，高密度電法的電阻率成像水平從一維提升到了三維成像技術(shù)，提升了其解釋精度[3]。

2　高密度電法的方法

高密度電法從本質(zhì)上來講是一種直流電阻率法，但其在實際應(yīng)用中，所采用的則是低頻交流電供電，供電頻率一般在20～30HZ之間。其在實際測量時，其測點點聚縮小到1～2m，并同時有探測和剖面兩個功能[4]。因此，高密度電法所采集的信息量是常規(guī)電子率法采集信息量的百倍之多。

3　高密度電法在水文、工程地質(zhì)中的具體應(yīng)用方法

3.1高密度電法探尋異物

3.1.1實驗概況

已知地下異常體的走向和大概的深度，判斷異常體的具體位置，電阻性質(zhì)。

3.1.2實驗方案

將56個電極垂直異常體走向布設(shè)，電極距為0.5米。另將一個電極接在儀器上作為接地電阻。先測量接地電阻，無異常后，進行視電阻率的測量，儀器工作完畢，測量結(jié)束。由于時間限制，未進行第二條測線的布設(shè)及測量。

測線排列的位置坐標(biāo)（RTK測量）：

起點 (第 1個電極的位置)：X=4003159.244 Y=544036.212 H=64.806

中間點 (第28個電極的位置)：X=4002171.428 Y=544041.923 H=64.587

終點 (第56個電極的位置)：X=4003184.042 Y=544047.734 H=64.806

3.1.3實驗分析

實驗過程中，按垂直于異常體的走向方向布線。由于埋藏深度不超過10米。所以我們將電極距設(shè)置為0.5米，56個電極距可以測量18層。這樣可以測量出地下9米之內(nèi)的視電阻率情況。首先，我們對起伏較大的壞點進行了剔除。

圖1　

圖2　迭代四次后所得的圖像

3.1.4實驗結(jié)論

從圖2中可看出，在距離原點16米到20米地區(qū)域，深度1到4米之間出現(xiàn)藍色低阻區(qū)域，所以推測在17米到18米范圍內(nèi)，深度1.59米到2米之間，有低阻異常體的存在。推測可能是鋪設(shè)的供水或供暖管道，設(shè)計鋪設(shè)線路時應(yīng)避開此處。

3.2高密度電法勘探地下水

（1）任務(wù)與目的：山東某市，由于受到廢水污染，致使當(dāng)?shù)卮迕癫荒苷ｏ嬎?。為了解決百姓的飲水問題，需要在當(dāng)?shù)卮蛞豢谏罹?，需要先對基巖縫隙中的水進行提取、檢驗分析。水質(zhì)必須符合國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

（2）測區(qū)主要概況：測區(qū)是屬于丘陵地帶，地質(zhì)構(gòu)造簡單。地層中有玲瓏花崗巖和第四系地層。在測區(qū)沒有斷裂構(gòu)造，推測地下水位深于100米左右，從測區(qū)總體來看，具備地球物理前提條件。

（3）外業(yè)作業(yè)：選取較為平坦的作業(yè)范圍，采用溫奈爾裝置，布置兩條側(cè)向，長度均為500，兩電極的距離設(shè)置是6米，點距設(shè)置為6米，電極為100根，測試深度為1-33a。

圖3　

（4）解釋推斷：圖3是A電阻率垂直構(gòu)造突出斷面圖，能夠得知320-350米之間存在電阻異常的情況，大約有30米的寬度，屬于垂直發(fā)育，較低的電阻率等級。B測試線中也存在類似情況。因此，推斷這條電阻異常地帶便是構(gòu)造裂隙帶，在該處打深井，獲取地下水的可能性較大。

（5）應(yīng)用效果分析：依據(jù)推斷結(jié)果，施工人員在A測線325米的地方鉆井取水，孔徑深達220米，經(jīng)過對水質(zhì)的抽檢，符合飲用水的標(biāo)準(zhǔn)，達成此次任務(wù)與目的。

4　結(jié)語

高密度電法具有數(shù)據(jù)采集量龐大、經(jīng)濟效益高以及分辨率較高的特點，已經(jīng)成為一種先進的電探方式，不斷需要依托先進的技術(shù)支持，在工作時能夠減少電磁干擾，以及降低故障發(fā)生率，提高工作效率。而且在實際作業(yè)時，能夠進行自動化采集數(shù)據(jù)，獲得龐大的數(shù)據(jù)信息，有效提高工作效率并減少工作失誤，已經(jīng)普遍應(yīng)用于水文地質(zhì)和工程地質(zhì)勘探作業(yè)中，其應(yīng)用范圍也逐步推廣，增強企業(yè)經(jīng)濟效益。

[1]蘇恒.高密度電法在水文地質(zhì)和工程地質(zhì)中的應(yīng)用 [J].中國高新技術(shù)企業(yè),2014,06: 126-127.

[2]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,2014,22:32-33.

[3]王金修.高密度電法在水文地質(zhì)和工程地質(zhì)中的應(yīng)用探討 [J].低碳世界,2014,17: 140-141.

[4]匡其江,張義平.貴州特殊地質(zhì)地貌條件下高密度電法的應(yīng)用研究 [J].價值工程, 2014,24:309-311.

[5]陽少天.電法勘探在水文和工程地質(zhì)中的應(yīng)用 [J].環(huán)球人文地理,2014,14:47-48.

P631[文獻碼]B

1000-405X（2016）-9-305-2