高密度電法物探技術(shù)及其運(yùn)用分析

張 欣

（云南偉力達(dá)地球物理勘測有限公司，云南 昆明 650000）

高密度電法的技術(shù)應(yīng)用，具有直流性，技術(shù)功能為勘探，作為現(xiàn)階段頗具先進(jìn)性的物探技術(shù)，其應(yīng)用優(yōu)勢表現(xiàn)為：信息存儲能力強(qiáng)、電法密度表現(xiàn)佳、測試效果優(yōu)異、測試高效等，在國內(nèi)礦產(chǎn)開發(fā)、工程建設(shè)等領(lǐng)域獲得了廣泛發(fā)展。地球物理反演理論獲得了成熟化發(fā)展，在一定程度上保障了高密度電法技術(shù)應(yīng)用的精準(zhǔn)性，使其從一維應(yīng)用跨度升級至三級，達(dá)成深度物探工程的各項(xiàng)目標(biāo)。

1 技術(shù)原理

高密度電法作為一種勘測技術(shù)，結(jié)合水文條件、工程建設(shè)、地理環(huán)境等勘測需求，以電阻率法為運(yùn)行核心，分析巖石結(jié)構(gòu)與礦石成分兩者之間電阻率存在的差別，結(jié)合電場空間分布特征、電場電阻變化規(guī)律等因素，精準(zhǔn)判定電性體分布情況，總結(jié)其不均勻性質(zhì)。高密度電法的勘測技術(shù)，其應(yīng)用范圍包括巖溶、滑坡等。地球物理勘察理論融合在此探測技術(shù)中，使其在勘察應(yīng)用時調(diào)用較大范圍的數(shù)據(jù)，便于其采集數(shù)據(jù)。此探測技術(shù)完整融合了若干電阻探測技術(shù)，具體包括組合電阻率、測探電阻率等，有效提升勘察獲取數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)程度，保證地質(zhì)探測結(jié)果的真實(shí)性[1]。假設(shè)供電站為A 與B 兩個位置，輸送電流強(qiáng)度設(shè)定為I，從地下方向完成電流輸入時，地下電場環(huán)境具有穩(wěn)定性，在A、B 之間的中心點(diǎn)，作為供電核心區(qū)域，其1/3位置范圍內(nèi)屬于均勻狀態(tài)，在均勻范圍內(nèi)安置物探測量裝置，獲取電位差，將此電位差設(shè)定為△U，裝置系統(tǒng)設(shè)為K，測量系數(shù)存在差異的話，必然引起電阻率計(jì)算結(jié)果發(fā)生變化。計(jì)算方式為：p=k（△U/I）。

高密度探測技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用期間，應(yīng)科學(xué)采集探測數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)分析探測資料內(nèi)在信息，正確計(jì)算探測數(shù)據(jù)。在現(xiàn)場測量時，應(yīng)在間隔測試點(diǎn)設(shè)計(jì)電極，以此加大觀測密度，提升電阻率，相應(yīng)調(diào)整觀測距離，設(shè)計(jì)觀測點(diǎn)間距范圍為1m～10m。高密度探測技術(shù)的控制開關(guān)，直接關(guān)聯(lián)于多芯電纜，電機(jī)開關(guān)具有自動化轉(zhuǎn)換能力，其組成較為關(guān)鍵的元件為單片機(jī)，借助其自動化運(yùn)行的電機(jī)設(shè)施，提升探測點(diǎn)變換的有效性，為測試程序提供精準(zhǔn)依據(jù)[2]。當(dāng)電極間距較大時，應(yīng)采取逐點(diǎn)移動方式，以左右移動為主，便于獲取多元化類型的剖面，保障物探勘測工作的全面落實(shí)。

2 應(yīng)用實(shí)例

2.1 熔巖勘探

熔巖勘探作為工程建設(shè)的重要環(huán)節(jié)和關(guān)鍵步驟，必須要保證其勘探數(shù)據(jù)的真實(shí)性和可靠性。在我國大型的工程項(xiàng)目建設(shè)中，有的工程施工地區(qū)地質(zhì)情況相對比較復(fù)雜，想要確保工程的順利進(jìn)行，在施工前期有必要對施工地區(qū)進(jìn)行實(shí)地勘探，全面掌握地貌情況，了解熔巖地質(zhì)特征，在充分明確施工條件的基礎(chǔ)上科學(xué)制定施工計(jì)劃。熔巖地質(zhì)勘探對相關(guān)技術(shù)人員的要求較高，需要經(jīng)過系統(tǒng)的培訓(xùn)和學(xué)習(xí)，才能夠掌握熔巖勘探的關(guān)鍵技術(shù)。因此，在實(shí)際操作環(huán)節(jié)，必須要遵循相關(guān)流程和規(guī)范，保證熔巖勘探的科學(xué)有效，相關(guān)工作人員必須要引起高度重視。將高密度電法應(yīng)用到熔巖勘探中，可以進(jìn)一步保證勘探結(jié)果的可靠性，為后續(xù)工作提供數(shù)據(jù)支持。其工作原理是通過測試巖層電阻，參照測試所得數(shù)據(jù)，再進(jìn)行科學(xué)的統(tǒng)計(jì)和分析，最終獲得準(zhǔn)確結(jié)果。

根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)表明，在一些工程施工地區(qū)，地質(zhì)情況較為復(fù)雜，特別是在溶洞比較多的地區(qū)，因?yàn)槿芏搭愋吞厥猓虼嗽谶M(jìn)行熔巖勘探時要嚴(yán)格遵循技術(shù)要求，確?？碧劫|(zhì)量。利用高密度電法技術(shù)進(jìn)行勘探期間，需要時刻關(guān)注勘探數(shù)據(jù)，并詳細(xì)記錄，確?？睖y記錄的完整性和準(zhǔn)確性。根據(jù)現(xiàn)場具體的施工情況，對勘測數(shù)據(jù)加以分析，為工程施工提供技術(shù)支撐和數(shù)據(jù)參考，通過高密度電法技術(shù)的應(yīng)用可以合理規(guī)避施工過程中可能遇到的工程問題，從源頭上避免意外的發(fā)生，在保證施工質(zhì)量和人身安全的同時，施工成本也在一定程度上得到了有效控制，工程的經(jīng)濟(jì)效益得到了保障。

2.2 管線探測

管線探測是工程探測的重要組成內(nèi)容，是一項(xiàng)十分復(fù)雜的工程，涉及到的內(nèi)容比較多，技術(shù)人員在掌握相關(guān)探測技術(shù)的同時，還要求有一定的工作經(jīng)驗(yàn)，以此來確保探測質(zhì)量。由于管線探測難度比較大，高密度電法的應(yīng)用可以極大程度提高管線探測效率。在過去的管線探測領(lǐng)域中，金屬探測儀被作為主要的探測工具，應(yīng)用比較廣泛，探測效果良好。但是采用金屬探測儀來進(jìn)行管線探測具有一定的局限性，這種常規(guī)探測手段比較適用于電纜探測方面，但是在下水管道探測方面劣勢較為明顯，探測精確度不高。

以某工程氣象觀測站為例，當(dāng)探測地下管線時，需要借助高密度電法來提高探測的可靠性，在實(shí)際操作階段需要注意以下內(nèi)容。探測設(shè)備的選擇可以使用多功能數(shù)字激電儀，該設(shè)備主要采用電阻率測量系統(tǒng)，其操作過程復(fù)雜，可以通過電法溫納裝置，將電極間距調(diào)整為5m，勘探線路設(shè)置為5 條，合理布置物理采集點(diǎn)。當(dāng)數(shù)據(jù)采集結(jié)束后，需要對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行審核，在此基礎(chǔ)上借助計(jì)算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。經(jīng)過反演高密度電阻率，從中找到反演過程中的正比例關(guān)系，這里主要是指壓制系數(shù)和厚度變化之間的關(guān)系。反演完成后，得到視電阻率斷面圖，在此基礎(chǔ)上將視電阻率橫向變化特征與縱向變化特征進(jìn)行展現(xiàn)，通過這樣的方式，該工程的地質(zhì)結(jié)構(gòu)等狀態(tài)都可以完整地體現(xiàn)出來，如下圖1 所示。綜上可以看出，高密度電法極大限度保證了探測的精準(zhǔn)。

圖1 視電阻率斷面圖

2.3 水庫大壩

水庫大壩作為重要建設(shè)項(xiàng)目，大壩實(shí)際施工質(zhì)量問題不容忽視。想要確保水庫大壩的施工質(zhì)量，在建設(shè)之前，工程物探是非常重要的一個環(huán)節(jié)，通過物探可以得到較為準(zhǔn)確和可靠的數(shù)據(jù)，為大壩建設(shè)提供依據(jù)，并在此基礎(chǔ)上制定科學(xué)的施工方案，在大壩建設(shè)前，對地質(zhì)情況進(jìn)行勘探，充分掌握施工現(xiàn)場的地理以及氣候因素，從而增強(qiáng)大壩的滲透能力。作為比較重要的建設(shè)項(xiàng)目，國家和地方政府早已經(jīng)對大壩建設(shè)提出了明確的施工要求，滲透性作為重要指標(biāo)，必須符合相關(guān)建設(shè)要求。如果大壩滲透性無法保障，將會埋下極其嚴(yán)重的安全隱患，一旦大壩阻攔水資源的能力下降，后果將不堪設(shè)想。在傳統(tǒng)的測量方法中，都是參照大壩滲透率，將其作為測量的主要任務(wù)，借助一定的探測設(shè)備完成測量，但是測量結(jié)果并不理想。并且采用這種測量手段，需要花費(fèi)大量的時間和人力，給測量造成一定的壓力，由此可以看出，借助探測儀進(jìn)行測量并非是最佳的測量方法。將高密度電法應(yīng)用到水庫大壩滲透率的測量中，可以規(guī)避許多不足，將電阻測量作為切入點(diǎn)，不單單可以節(jié)省測量時間，提升工作效率，還可以在一定程度上確保測量結(jié)果的可靠性。高密度電法具有先天的優(yōu)勢，對電阻率測定非常精準(zhǔn)，也正是因?yàn)槿绱?，采用高密度電法可以有效完成水庫大壩的測定，并且在此基礎(chǔ)上時刻掌握大壩的電場變化，從而提升大壩的安全性，延長大壩的使用壽命。

總而言之，高密度電法物探技術(shù)已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用，無論是在水庫大壩探測、管線探測，還是熔巖勘探方面都已經(jīng)有了突破性的進(jìn)展，利用高密度電法可以在原有探測技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步保證探測數(shù)據(jù)的科學(xué)性和可靠性。在未來，高密度電法的發(fā)展應(yīng)用前景必定十分廣闊，應(yīng)用的領(lǐng)域也會越來越多，高密度電法的應(yīng)用與推廣，具有十分積極的社會意義。

3 應(yīng)用范圍

3.1 整合數(shù)據(jù)信息

高密度電法應(yīng)用在物探勘測作業(yè)項(xiàng)目中，應(yīng)用項(xiàng)目有：巖層斷層的結(jié)構(gòu)勘探，隧道滲漏檢測，分析基層巖面的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，調(diào)查城市線路，物探分析地下埋藏不明物質(zhì)，等?；诟呙芏入姺ㄔ谖锾娇睖y作業(yè)項(xiàng)目中具有較為廣泛的應(yīng)用，包括線路布局、數(shù)據(jù)采集、水資源確定、水庫建設(shè)等。在開展地質(zhì)勘探作業(yè)項(xiàng)目時，應(yīng)詳細(xì)開展地質(zhì)檢測程序，結(jié)合具體項(xiàng)目勘測目標(biāo)、勘探需求等內(nèi)容，綜合開展物探分析，選擇正確的數(shù)據(jù)加以分析，包括勘探裝置選擇、電極距離設(shè)置、隔離參數(shù)等，參數(shù)的科學(xué)配置，有助于發(fā)揮數(shù)據(jù)選擇的綜合效用，比如偶極裝置在橫向電極內(nèi)發(fā)生的變化，具有靈敏度較高的特點(diǎn)[3]。高密度電法物探勘測技術(shù)，在應(yīng)用期間，具有多重應(yīng)用優(yōu)勢，有效整合各類數(shù)據(jù)信息，為后續(xù)開展科學(xué)研究、物探技術(shù)升級提供多重可能性。

3.2 數(shù)據(jù)采集

高密度電法物探技術(shù)的有序運(yùn)行，依賴于較為強(qiáng)大的真實(shí)數(shù)據(jù)。由此發(fā)現(xiàn)，物探勘測期間，數(shù)據(jù)有效采集的環(huán)節(jié)，具有重要性，有效提升數(shù)據(jù)采集效率，保障數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性。高密度電法應(yīng)用在物探勘測工作中，應(yīng)采取加密列陣勘探方法，提升數(shù)據(jù)信息的采集能力，高密度電法用于探測時，測量點(diǎn)位置分析剖面性質(zhì)，電阻率分析技術(shù)，具有成像能力，獲得了廣泛應(yīng)用，應(yīng)用效果極佳。工程勘測技術(shù)中加強(qiáng)了高密度電法的應(yīng)用，由此獲取更為精準(zhǔn)的勘測結(jié)果，結(jié)合具有說服力的數(shù)據(jù)理論，提升物探勘測工作的科學(xué)性與合理性，為工程深層次發(fā)展提供技術(shù)支持。

3.3 科學(xué)布線

基于實(shí)際開展的物探測量工作，電極布置期間，具有較大的電極距離，應(yīng)將電極距離科學(xué)控制在儀表器測量范圍內(nèi)，提升探測儀器電極裝備規(guī)范性，增強(qiáng)電極間隔分布均勻程度，如若電極裝備實(shí)際產(chǎn)生的電極距離較大，則會在極大程度地干擾野外物探效率，以此影響物探工作效率，借助高密度電法，開展野外物探勘測工作時，應(yīng)保持與地面落差距離的規(guī)范性，如若落差太大、偏差較多，極易削弱土質(zhì)檢測結(jié)果的精準(zhǔn)性，影響后續(xù)數(shù)據(jù)采集的真實(shí)性。為此，應(yīng)科學(xué)開展布線規(guī)劃，保障布線工程有序完成，為高密度電法物探作業(yè)發(fā)展提供事實(shí)依據(jù)。

3.4 確定水源

高密度電法的物探應(yīng)用，在確定水源方面獲取了廣泛發(fā)展，顯著提升水資源挖掘的綜合效益，增強(qiáng)人們對水資源的探求能力。如若地層具有較為簡單的地段結(jié)構(gòu)，地層中可能夾雜輕質(zhì)較薄的煤炭，借助高密度電法開展物探程序，科學(xué)分析地層結(jié)構(gòu)，精準(zhǔn)設(shè)置電法點(diǎn)距，保障采集精準(zhǔn)性。當(dāng)基層結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)異常頻率較低的電阻時，證明基層結(jié)構(gòu)巖石縫隙中含有水資源，探井相應(yīng)反饋此區(qū)域水分占比情況，以此提升找水效率，推動物探勘測工作有序發(fā)展[4]。

3.5 檢測接地電阻

在運(yùn)行高密度電法物探程序時，應(yīng)在有效檢測接地電阻相關(guān)數(shù)據(jù)前，開展各組電極準(zhǔn)備工作，繼而開展物探裝置的試運(yùn)行與質(zhì)檢，保障其物探能力符合應(yīng)用期望。相關(guān)人員在工程建設(shè)中，如若面臨高密度電法物探技術(shù)可以解決的問題，應(yīng)切實(shí)分析問題實(shí)質(zhì)，確定電極與電阻之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，在應(yīng)用高密度電極法時，科學(xué)設(shè)置電流，精準(zhǔn)開展相關(guān)操作的設(shè)計(jì)，保障物探程序的規(guī)范性，減少操作不規(guī)范造成的經(jīng)濟(jì)損失。

4 結(jié)論

綜上所述，高密度電法技術(shù)原理較為精湛，由此獲得了廣泛的應(yīng)用，在工程物探中，應(yīng)結(jié)合具體的物探項(xiàng)目，完整設(shè)定應(yīng)用計(jì)劃，提升工程物探工作的精準(zhǔn)性，保障工程安全，解決物探應(yīng)用存在的各類問題。在其他生產(chǎn)活動中，物探技術(shù)獲得了廣泛發(fā)展，比如布線、確定水源等，顯著增強(qiáng)各項(xiàng)工作項(xiàng)目的物探效率，科學(xué)節(jié)省物探成本，具有優(yōu)異的應(yīng)用效果。