工程勘察中高密度电法勘探的运用探析

王德刚

（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海200092）

1 工程概况

拟建呈七公路地处昆明市呈贡县洛羊镇，起于新加坡产业园区，止于七甸乡呈贡绿色产业基地内主干道安石公路交叉口处，全长8.6km，是呈贡绿色产业园区与呈贡新城其他片区通行的必经之路。该工程探测场地现状地形地貌较为复杂、地形变化较大，对拟建桥梁工程施工作业可能产生一定的不利影响。而采用高密度电法勘探技术，可比较精确地查明地质情况，为施工提供有效的信息支持。

2 高密度电法探勘技术概述

2.1 技术运用原理

技术运用原理与常规电阻率法基本等同，主要区别点在于，在运用高密度电法时，需要设置适当的高密度观测点。在高密度电法运用过程中，基于勘察区域岩、土的导电性，构建相对稳定的电流场，在电流场作用下（持续向地下介质加载电流），分析电流在地层中传导的规律与所产生动态变化情况，随后勘察人员可借助所配置的程控电机转换设备等开展高度自动化的数据快速采集作业，将所采集各项测量结果输入微机，在短时间内绘制出地电断面分布图，并在其基础上快速评价地质信息[1]。

2.2 高密度电法主要运用优势

以常规电阻率法为技术参照，高密度电法的具体运用优势如下：

1）电极布设简单。相较于常规电阻率法而言，在运用高密度电法时，仅需要开展单次电极布设作业即可，不但大幅提高了工程勘察效率，还在一定程度上减少了各类电极布设问题的出现。

2）自动化程度高。高密度电法具有自动化程度高的运用优势，不但可以替代人工开展半自动化（或自动化）野外数据采集作业，还可大幅提高数据采集效率（单个野外测点数据采集作业时长普遍在2～5s 内）。

3）信息预处理。通过采用高密度电法，可以在相关信息基础上开展预处理作业，直观显示剖面曲线形态。例如，在本工程中，基于视电阻率图像和地质调查结果，显示出K3+746～K3+926 段南侧探测场地的对应地质剖面曲线形态图，从而快速判定出4 处溶蚀区：K3+750～K3+785 段，深约3～10m 处的低阻区推测为岩溶发育区，岩溶厚度约1～4m；K3+814～K3+840 段，深约4m 处的高阻区推测为岩溶区, 该处溶洞洞口可见；K3+822～K3+833 段，经探查，深约2.5m 处有一处洞口可见岩溶区；K3+906.25～K3+920 段，埋深3m 处的低阻区推测为基岩破碎，溶蚀裂隙发育。

3 工程勘察领域中高密度电法的主要运用方法

3.1 自动化数据采集及分析

相比于常规电阻率法而言，高密度电法的核心运用优势在于，可开展高度自动化的野外数据采集与分析功能，且所采集相关数据信息量越大，工程勘察结果的精度以及准确性越高。

3.2 现场勘察

从勘探工作原理层面来讲，高密度电法与普通电阻率法基本相同，凭借高密度电法勘探技术的自动化野外数据采集运用优势，有效减少了工程勘察实际作业量[2]。例如，在本工程中，通过高密度电法的运用，在XZK102、XZK108、XZK110、XZK114 钻孔中勘察到存在分布溶洞（隙）的问题。此外，当揭露至灰岩后，部分钻孔未返水，且少量岩芯表面多见有“虫孔状”的溶蚀孔隙，说明该区域岩溶作用较发育。针对勘察发现的问题，可提前采取合理可行的处理措施。

4 工程勘察领域中高密度电法的主要运用方向

4.1 库区勘察

在运用高密度电法开展工程勘察作业时，可以在短时间内多层次、多角度探测到隐伏地质结构，为后续钻探施工作业的开展提供有效信息支持。因此，高密度电法主要应用于工程库区勘察中，用以探明所分布的隐伏地质结构。应用时需要注重合理布设各项测线、做好库区断层剖面控制措施，从而能快速、精确地勘察库区所分布的溶洞、隐伏地层结构等各类地质问题。例如，库区勘察时应在库区坝轴线沿线布设适当数量的测线（各条测线保持平行），而在库区断层区域中设置适当的追踪短剖面以及控制剖面。

4.2 岩溶区勘察

运用高密度电法，人工构建稳定的电流场，向岩溶区地下介质加载电流，并根据电流分布规律来快速判定岩溶区的具体构造。在对灰岩层开展高密度电法勘探作业时，若电路分布规律出现较为明显的低阻或高阻现象时，则有较大可能表明分布有岩溶区。例如，在本工程中，通过高密度电法的应用，将K3+814～K3+840 段深约4m 的高阻区推测为岩溶区；将K3+750～K3+785 段深约3～10m 的低阻区推测为岩溶发育区，岩溶厚度约1～4m。

4.3 滑坡勘察

通过对高密度电法勘探技术的合理运用（在部分工程中，需要将该技术与钻孔勘探技术进行组合应用），可以快速、精确勘探出不同滑坡体、岩体之间的主要滑动面形态以及埋藏深度数值。实现对滑坡体各项性质的掌握（如滑体性质、厚度与滑动面构造等）。例如，在我国褚家营滑坡灾害防治工程中，通过对高密度电法勘探技术的合理运用，精确查明滑体各项性质，为后续施工作业的开展提供有力信息支持[3]。

4.4 断层勘察

勘察人员在垂直断层区域中设置适当高密度电法剖面，并保持不同剖面之间的平行。基于各处电阻剖面反演色谱图开展对照分析，根据不同反演图之间的色谱特征差异性，判断是否存在断层，以及所存在断层走向、延伸范围与具体构造，最后在断层勘察作业结果的基础上有针对性地开展项目设计工作[4]。

5 结语

相较于普通电阻率法而言，高密度电法具有勘探效率高、经济成本低、自动化程度高等运用优势，且随着地球物理反演技术总体体系等的不断优化完善，高密度电法的电阻率成像技术逐渐发展至三维阶段，进一步加大了勘探解释精度与技术运用价值。因此，需要适当提高高密度电法勘探技术在工程勘察领域中的运用力度，深入挖掘技术潜在价值，为工程提供有力信息支持。