高密度電法在工程物探中的應用

王濤

摘要：工程建設的規(guī)模不斷擴大，高密度電法在工程物探中發(fā)揮的作用也越來越大，其豐富的應用渠道和廣泛的應用前景使得其在工程物探中具有重要的實際應用地位?；诖耍疚膹母呙芏入姺ǖ幕驹砣胧?，分析了高密度電法的數(shù)據(jù)處理流程，又從熔巖調(diào)查、地質(zhì)勘探找水、管線探測和地層劃分四個方面討論了高密度電法對于地質(zhì)工程勘探的作用。

Abstract： The scale of engineering construction has been continuously expanded， and the role of high-density electrical methods in engineering geophysical exploration is also growing. Its abundant application channels and wide application prospects make it an important practical application status in engineering geophysics. Based on this， this paper starts with the basic principle of high-density electrical method， analyzes the data processing flow of high-density electrical method， and discusses high-density electrical method from four aspects： lava investigation， geological prospecting， pipeline exploration and stratum division. The role of geological engineering exploration.

關鍵詞：高密度電法；工程物探；高密度電法應用

Key words： high density electrical method；engineering geophysics；high density electrical method application

中圖分類號：P631 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）27-0221-02

0 引言

現(xiàn)階段，工程物探工程中經(jīng)常遇到目標體規(guī)模較小且埋深不大的問題，傳統(tǒng)的電測深法和電剖面法不能滿足現(xiàn)代工程建設的需求，高密度電法的出現(xiàn)使得該問題得以解決，并在多個領域發(fā)揮其功能。高密度電法具有施工效率高、數(shù)據(jù)采集密度大等特點，能夠?qū)崿F(xiàn)較為復雜和困難的工作要求，在實際應用中具有重要的意義和價值。

1 高密度電法的基本原理

高密度電法在傳統(tǒng)物探方法的基礎上進行改進，是現(xiàn)階段較為普遍使用的一種工程物探方法，它將電測深法與電剖面法的優(yōu)勢進行結合，取其精華，去其糟粕，高密度電法是具有先進性的工程物探方法。高密度電法的原理與常規(guī)的電法大體一致，通過A電極和B電極向地下提供電流I，ΔV是M極和N極之間的電位差，裝置系數(shù)設為K，通過公式ρ=K·ΔV/I得出M極和N極中點的視電阻率。以高密度電法在公路滑坡調(diào)查和勘探中使用為例，這種技術手段的物理基礎是土體和巖體導電性的差異，觀測人工監(jiān)理的地下穩(wěn)定點流程，找尋其分布規(guī)律并加以研究，根據(jù)分析研究的結果得出對于地質(zhì)工程問題的解決方法。高密度電法可以直接將數(shù)據(jù)反演成為電阻率剖面圖，通過現(xiàn)代反演技術完成對工程物探工作的研究和分析，包括對于土地和巖體密實度的分析和界限的分析等，這種可以通過電阻率剖面圖進行直觀反映的方法使得高密度電法對于工程物探的效率起到有效提升的作用，從而實現(xiàn)了高密度電法的有效應用[1]。

2 高密度電法的數(shù)據(jù)處理流程

高密度電法的主要供電模式為低頻交流電，探測的結果一般以地層視電阻進行體現(xiàn)。可以說，高密度電法的本質(zhì)是直流電阻率法。高密度電法的工作系統(tǒng)由高密度主機、計算機、轉(zhuǎn)換器、電極系組成，在進行實際的數(shù)據(jù)處理工作中，高密度主機主要的作用是數(shù)據(jù)的傳輸，而計算機實現(xiàn)相關數(shù)據(jù)的處理，轉(zhuǎn)換器則通過電纜對各個電極系的工作進行控制。

使用高密度電法進行數(shù)據(jù)處理的具體流程為：首先，各個電極系通過對測量斷面的相關數(shù)據(jù)信息進行測量與搜集，并將其傳輸?shù)睫D(zhuǎn)換器中。其次，轉(zhuǎn)換器在接收到各個電極系發(fā)出的數(shù)據(jù)信息后，利用電纜將數(shù)據(jù)信息輸送到高密度主機中，實現(xiàn)高密度主機的數(shù)據(jù)信息輸入。第三，將數(shù)據(jù)輸入進高密度主機，主機完成對于數(shù)據(jù)的自動存儲，并通過相應的通信系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)傳送至計算機中。第四，當計算機接收到來自高密度主機的數(shù)據(jù)信息后，依據(jù)軟件系統(tǒng)的設計，對于數(shù)據(jù)信息進行處理。最后，計算機在完成了數(shù)據(jù)信息的標準處理后，要進一步進行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，并完成特定模塊的畸變點清除以及地形的校正等等預處理的工作，最終完成二維反演和成圖[2]。

3 高密度電法對于地質(zhì)工程勘探的作用

3.1 高密度電法在巖溶調(diào)查中的作用

利用高密度電法，能夠?qū)崿F(xiàn)對于熔巖進行調(diào)查。在巖溶的發(fā)育區(qū)，地質(zhì)工程勘探的技術人員可以利用探地雷達，并結合淺層地震與高密度電法的共同使用，對于熔巖的發(fā)育情況進行實際的勘探。巖溶的發(fā)育情況與基巖斷裂的關系十分密切，技術人員通過勘探基巖斷裂的相關數(shù)據(jù)信息，就能夠?qū)崿F(xiàn)對巖溶發(fā)育規(guī)律的勘探與研究。利用高密度電法，能夠?qū)崿F(xiàn)對于基巖的斷面進行探究。一般來說，基巖呈現(xiàn)低阻的狀態(tài)，說明該基巖斷面為二疊系小江邊組碳質(zhì)頁巖。若基巖呈現(xiàn)高阻的狀態(tài)，則說明該基巖斷面為灰?guī)r。高密度電法的使用能夠分析出不同基巖斷面的電性，對于判斷基巖斷面提供了重要的參考依據(jù)。相關技術人員可以結合基巖斷面的確定，實現(xiàn)對于巖溶發(fā)育情況的調(diào)查。

高密度電法除了能夠判斷巖溶的發(fā)育情況外，還能夠?qū)規(guī)r的分布區(qū)域進行判斷。灰?guī)r與巖溶的關系密切，通過對灰?guī)r的分布區(qū)域及其埋深進行勘探，也能夠?qū)崿F(xiàn)對巖溶的探究。高密度電法能夠?qū)崿F(xiàn)對灰?guī)r的電性進行判斷，確定出灰?guī)r的埋深以及分布區(qū)域。利用灰?guī)r與基巖的電性差異判別，能夠確定出灰?guī)r與基巖的界限，為判斷巖溶塌陷的易發(fā)區(qū)提供參考。

3.2 高密度電法在地質(zhì)勘探找水中的作用

找水是工程地質(zhì)勘探的重要內(nèi)容之一，高密度電法在地質(zhì)勘查找水中有重要作用。某地區(qū)生活用水為淺層的第四系水，在秋冬季節(jié)的枯水期，存在用水困難問題，為解決該問題，當?shù)刂鞴軉挝宦?lián)系專業(yè)工程地質(zhì)勘探工作，采用高密度電法進行找水作業(yè)。該地區(qū)屬于低丘區(qū)，整體地勢起伏不大，底層結構較為簡單，表層為第四系，含有砂巖、泥巖和常夾薄煤層。根據(jù)地區(qū)地形條件，通過布置東西向和南北向的高密度電法剖面，選擇120根電極進行勘測，測點距離為3m。根據(jù)測量結果，在南北向布置的剖面測得基巖點醒較為均勻，未發(fā)現(xiàn)明顯異常。東西向剖面則發(fā)現(xiàn)基巖內(nèi)由相對低阻異常區(qū)。根據(jù)其低阻異常區(qū)，可以推斷是基巖構造裂隙內(nèi)含水或夾薄煤層導致的。進而進行探井勘測，證實該低阻異常區(qū)是含水裂隙區(qū)，成井水量可達到5.5t/h，能夠滿足生活用水需求。

3.3 高密度電法在管線探測中的作用

在許多工程施工過程中，都涉及到管線探測工作，需要體現(xiàn)確定管線位置，避免施工過程對管線造成破壞，或發(fā)生施工危險。在工程管線探測過程中，高密度電法也有重要的應用價值，可以取得較好的探測效果?？梢酝ㄟ^采用金屬管探測儀對電纜和金屬管道進行探測，但下水管和水泥管等，則需要采用高密度電法探測。這些管道的主要材質(zhì)為混凝土材料，其電阻率遠遠高于周圍的巖體，因而可以采用高密度電法進行探測。比如在某工程中，根據(jù)施工該場地情況，部署28根電極對地下管線進行探測，測點距離為0.4m。在某處樁號處發(fā)現(xiàn)高電阻異常，結合金屬管線儀的探測結果，該處為電纜管塊，其頂部埋深0.8m。另外一處則為下水管道引起的高電阻異常，其頂部埋深為1.0m。

3.4 高密度電法在地層劃分中的作用

高密度電法還可以應用到工程地質(zhì)勘查的底層劃分過程中。某水利工程部分堤段發(fā)生滑塌事故，聘請專業(yè)的地質(zhì)勘查機構對該堤段進行綜合物探勘查，為滑塌事故的地質(zhì)原因分析提供依據(jù)。該工程堤段的壩體填土層厚度為7m左右，其下依次為淤泥質(zhì)粘土層、淤泥層和泥盆系五通組砂巖。在本次勘探過程中，共選用120根電極，測點距離為5m。根據(jù)高密度電法的勘測結果，堤段下的淤泥質(zhì)粘土層和淤泥層表現(xiàn)為明顯的低電性層，電阻率值在20～60Ω·m之間，以該層結構作為壩體的基礎層，無法滿足上部結構的承載力需求，受工程施工機械振動和往來船舶的水擾動等影響，導致該堤段滑塌事故的發(fā)生。

4 結束語

綜上所述，高密度電法在工程物探中的應用是十分廣泛的，其方法的技術性和完善性使得其在多種地質(zhì)工程的勘察中被普及和應用，因此利用高密度電法的各項優(yōu)勢來進行地質(zhì)工程勘察工作是具有有效性和可靠性的。高密度電法的應用可以提高地質(zhì)工程勘察的效率，節(jié)約地質(zhì)工程勘察的成本，確保地質(zhì)工程勘察的效果，為推動工程建設的順利進行提供幫助。

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（03）：278，280.

[2]韓曉東.高密度電法在軟土地基勘察中的應用[J].西部交通科技，2018（01）：25-27.