高密度電法在工程物探中的運(yùn)用研究

呂龍飛

摘 要：文章基于高密度電法的基本原理，分析在工程物探中應(yīng)用此方法的基本流程，并對工程物探中應(yīng)用此方法的具體應(yīng)用情況進(jìn)行介紹，以供參考。

關(guān)鍵詞：高密度電法;工程物探;運(yùn)用

在目前規(guī)模不斷擴(kuò)大的工程建設(shè)過程中，開展工程物探工作時遇到目標(biāo)體埋深不夠和規(guī)模較小的情況也越來越多，如果采用傳統(tǒng)的電剖面法或電測深法，會利用導(dǎo)線的敷設(shè)來實現(xiàn)對一個記錄點(diǎn)數(shù)據(jù)的觀測，但是卻無法滿足其中地下管道、防空洞以及巖溶等工程中的小點(diǎn)距和高數(shù)據(jù)的要求。面對上述問題，文章提出了采取高密度電法來開展工程物探工作的策略，通過導(dǎo)線敷設(shè)之后可以實現(xiàn)對上千個記錄點(diǎn)的數(shù)據(jù)監(jiān)測，具有較高施工效率和數(shù)據(jù)采集密度比較大等優(yōu)點(diǎn)，還可以直觀地觀察物探結(jié)果，表現(xiàn)出具有較高自動化的優(yōu)點(diǎn)。

1? ? 高密度電法的基本原理

高密度電法是一種結(jié)合了傳統(tǒng)的電測深法和電剖面法優(yōu)勢的一種先進(jìn)的工程物探方法，其使用原理與常規(guī)的電法基本相同，主要通過A和B兩個電極向地下提供電流I。想要計算其中M極和N極之間的視電阻率，則可以通過公式ρ=K·?V/I進(jìn)行計算，?V是M和N極之間的電位差，K是裝置系數(shù)。比如在公路滑坡調(diào)查和勘探中應(yīng)用高密度電法時，是基于土體和巖體導(dǎo)電性的不同，通過對地下穩(wěn)定點(diǎn)的觀測來尋找和研究其分布規(guī)律，在此分析結(jié)果的基礎(chǔ)上解決地質(zhì)工程問題。通過此方法的應(yīng)用可以直接將數(shù)據(jù)反演為電阻率剖面圖，并且通過相應(yīng)的反演技術(shù)來開展工程物探研究和分析工作，重點(diǎn)對土地和巖體密實度以及界限進(jìn)行分析。通過上述應(yīng)用反演技術(shù)得出的剖面圖直觀地顯示電阻率，實現(xiàn)工程物探效率的提升和此方法的有效應(yīng)用。

2? ? 高密度電法在工程物探中的處理流程

此方法主要采用低頻交流電的供電方式，并且通過地層視電阻的方式來顯示探測結(jié)果，從本質(zhì)上說，此方法屬于直流電阻率法。在此高密度電法的工作系統(tǒng)中，主要有主機(jī)、計算機(jī)、轉(zhuǎn)換器、電極系等部分組成，其中的主機(jī)作用是對數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，且通過計算機(jī)來處理數(shù)據(jù)，通過在轉(zhuǎn)換器和電纜實現(xiàn)對各個電極系的工作控制。在對此方法進(jìn)行具體應(yīng)用時，一是通過此系統(tǒng)中的電極系來測量和搜集斷面的相關(guān)數(shù)據(jù)信息并向轉(zhuǎn)換器進(jìn)行傳送。二是轉(zhuǎn)換器通過電纜將收到的數(shù)據(jù)信息向高密度主機(jī)進(jìn)行輸送。三是在此主機(jī)中對上述數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲，并且通過通信系統(tǒng)將這些數(shù)據(jù)信息向計算機(jī)傳送。四是通過計算機(jī)中的軟件系統(tǒng)來處理這些數(shù)據(jù)信息。五是通過計算機(jī)對這些數(shù)據(jù)信息的處理以及實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，清除其中特定模塊的畸變點(diǎn)并開展地形校正等預(yù)處理工作，最終形成二維反演合成圖。

3? ? 密度電法在工程物探中的具體運(yùn)用

3.1? 在巖溶調(diào)查中的應(yīng)用

在巖溶的發(fā)育區(qū)通過此方法與淺層地震和探地雷達(dá)等方法進(jìn)行結(jié)合可以實現(xiàn)對熔巖發(fā)育情況的勘探。這是由于巖溶的發(fā)育情況與基巖斷裂有著密切的關(guān)系，可以通過此方法來探究基巖斷面的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，勘探和研究巖溶發(fā)育規(guī)律。在通過上述方法進(jìn)行勘探之后，如果基巖出現(xiàn)低阻的狀態(tài)則證明此斷面為二疊系小江邊組碳質(zhì)頁巖。如果為高阻狀態(tài)則證明其斷面為灰?guī)r。采用這種方法分析不同基巖斷面的電性的同時，可以作為對基巖斷面判斷的依據(jù)，在此基礎(chǔ)上來掉牙巖溶發(fā)育情況。

此外，在灰?guī)r分布區(qū)域，也可以通過此方法結(jié)合灰?guī)r和巖溶之間的關(guān)系來勘探灰?guī)r的分布區(qū)域和埋深，也就是通過判斷灰?guī)r的電性來對其埋深和分布區(qū)域進(jìn)行確定，并且通過灰?guī)r和基巖的電性差異對二者的界限進(jìn)行確定，判定容易出現(xiàn)巖溶塌陷區(qū)域。

3.2? 在地質(zhì)勘探找水中的應(yīng)用

以某地區(qū)為例，其生活用水區(qū)域的淺層為第四系水，容易在秋冬季節(jié)出現(xiàn)用水困難的問題。針對此問題可以通過高密度電法的應(yīng)用進(jìn)行找水作業(yè)。由于此地區(qū)為低丘區(qū)，整體地勢比較平緩且底層結(jié)構(gòu)比較簡單，表層中主要有砂巖、泥巖和薄煤層等，在采用此方法時，按照間距為3 m的要求進(jìn)行電極測點(diǎn)的布置，并按照東西和南北方向設(shè)置剖面開展勘測工作。勘測結(jié)果表明南北方向上的基巖點(diǎn)比較均勻，而東西方向則出現(xiàn)了相對低阻異常的區(qū)域，原因是基巖構(gòu)造裂隙內(nèi)含有水或者是存在薄煤層，在通過進(jìn)一步的探井勘測之后證明是含水裂隙區(qū)的原因，此區(qū)域的成井水量可以滿足生活用水需求。

3.3? 在管線探測中的應(yīng)用

在工程建設(shè)中通過管線探測工作可以有效保護(hù)管線不被破壞，通過高密度電法的應(yīng)用，可以使用金屬管探測儀來探測電纜和金屬管道，并且使用高密度電法來探測下水管和水泥罐等。這主要由于此種管道通常為混凝土材質(zhì)，具有較高的電阻率。在具體的應(yīng)用中，可以通過多個電極的應(yīng)用來探測地下管線，這些電極測點(diǎn)之間的距離間隔為0.4 m，如果在探測過程中發(fā)現(xiàn)其中存在高電阻異?，F(xiàn)象，則可以結(jié)合金屬管線儀的探測結(jié)果來判斷其底部埋深。

3.4? 在地層劃分中的應(yīng)用

以某水利工程為例，針對其容易出現(xiàn)滑塌事故的部分堤段，需要通過聘請專業(yè)地質(zhì)勘查機(jī)構(gòu)的方式來對此堤段開展綜合物探勘查工作，分析此堤段容易出現(xiàn)滑塌事故的原因。比如在此工程中，可以通過應(yīng)用多個電極且保證電極測點(diǎn)之間相距5 m距離的勘探方式，通過高密度電法的勘測結(jié)果分析表明，此堤段下的淤泥質(zhì)黏土層和淤泥層表現(xiàn)出顯著的低電性層特點(diǎn)，因此，在此層結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上作為壩體的基礎(chǔ)層，其承載性能無法滿足上部結(jié)構(gòu)的承載力要求，而且在工程施工中受到機(jī)械振動以及來往船舶造成的水?dāng)_動等影響則會造成滑塌事故頻發(fā)。

4? ? 結(jié)語

在目前的工程物探作業(yè)中應(yīng)用高密度法是比較常見的操作，不僅可以在多種地質(zhì)工程中表現(xiàn)出工程物探工作的有效性和可靠性優(yōu)勢，同時也可以實現(xiàn)此物探工作效率的提升和成本的降低，通過準(zhǔn)確和有效的工程物探結(jié)果幫助工程建設(shè)工作有序和安全開展。

[參考文獻(xiàn)]

[1]卓啟亮.高密度電法在工程物探中的應(yīng)用[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2018（12）：82-83.

[2]田斌升.高密度電法在物探工作中的應(yīng)用分析[J].建材與裝飾，2019（8）：226-227.

[3]崔勇.高密度電法在物探中的應(yīng)用分析[J].華北自然資源，2019（1）：130-131.