高密度电法在工程勘察中的应用

【摘要】高密度电法的应用效率，这是不同于一般直流电法的重要方面，有着信息收集快、应用成本低的优势。随着科学技术的发展，其应用方法也在逐渐完善，在工程勘察中的应用领域不断拓展，可以探测隐患堤坝、地下溶洞、地质灾害等问题。本文介绍高密度电法的应用原理，将其在实际工程中的勘察状况进行解析。

【关键词】高密度电法;工程勘察;应用

高密度电法起源于20世纪80年，属于物探新技术。其应用基于静电场理论，实现地下探测，将探测目标周围介质存在的电性差异进行解读。这一方法是通过阵列的方式完成高精度测量，将测量数据通过二维反演方法进行处理，结合计算机就能完成图线重塑，保证高分辨率的图像，解读信息量大的工程。高密度电法应用过程中，具有信息收集快、应用成本低的优势，它的应用方法也在发展过程中逐渐完善，应用领域不断拓展，可以用于探测堤坝隐患、地下溶洞、地质灾害等，在这些方面，探测效果均十分明显。

1、高密度电法的应用原理

高密度电法和直流电法的应用原理相同，高密度电法的应用是探测地下目标与周围介质之间的电性差异，属于一种物探勘探技术。应用过程中对地下进行直流电流加载，在地表用观测仪器观察地下电场分布状况，研究电场分布规律，从而发现地质问题并将其解决。

2、工程研究及分析

2.1工程状况

工程位于长江南岸三斗坪镇，区域属于构造侵蚀剥蚀中低山峡谷地貌，地势走向由南向东，地面高程区间为67-79m，工程区域的自然斜坡坡角在10。-25。之间。测出电测剖面，剖面长度为180m，极距3m，电性为成层状分布，上层接近是400Ω·m电阻率，层面表现为卵砾石层，电层层级分布不均，黏土、沙电阻率为300～400Ω·m，砾石层300Ω·m。岩层产状缓和，朝东偏移，如图1.

分析电测剖面，剖面长180m，极距3m，电性程度发生变化，松散破碎砂砾角石层500Ω·m.砾石层300～500Ω·m，完整砾石层300m，含水较多。

2.2勘测问题研究

就工地的地形和地质状况进行研究，会看到布置电极过程中存在意想不到的困难，有些地方堆放有垃圾，影响电极布设完整性。出现这些状况以后，必须要在测线设计过程中，将问题进行最大程度上的避免。若测量过程中，需要在露出的岩石上进行电极的布置，可以用潮湿的泥土推成土堆或者土包将电极插入，进行相应操作。岩石的露出面积不是很大，可以将电极的布置位置进行偏移，保证接地电阻完美使用。接地电阻的大小由电极附近的岩石和土壤决定，因此在干燥土壤中埋设电极过程中，要减少接地电阻，这需要对电极进行浇水操作或是使用一定比例的盐水布置在周围，从而起到降低电极周围物质电阻的效果，减少接地电阻阻值。

3、高密度电法在工程勘察中的应用注意事项

3.1布线

布线过程中，需要根据地形，选择地方区域，控制岩层倾斜角，分析断层构造变化，从而更为精准的确定布线方向，布线过程中应优先选择空旷地区进行布置，这样可以保证收放线时间更短，提高工作效率。在地形起伏较大的区域，岩层倾角大于10。，断裂构造发育时，需要更为精准地控制岩层走向，確定布线方式。另外也需要精准分析地形特征，控制坡度以后，在坡度不大的斜坡上，完成布线方向调整，使其与地形等高线保持平行。了解地表电流屏蔽的相关影响，确定岩层走向以及倾斜角度，选定特殊测点以后，在相互垂直的不同方向上进行布线测量，后期对比研究垂直方向的电测深曲线变化数据，确定规律以后，完成测区检测以及其它点的布线控制[1]。

测线过程中需要保证布置在一条直线，控制不利因素造成的干扰。在地形起伏较大的区域控制高密度电法勘探时的压制和干扰因素。在含有不良地质构造的区域对高密度电法勘探的数据采集产生影响较高时，不能仅仅依靠软件反演，为了降低误差还需要会根据已知钻探、地质、物探数据进行对比和分析，排除不合理数据以后，完成更好的正演推算，在构建合适的结果以后，完成反演解释分析，提升效果[2]。

3.2排列装置的选择

排列装置的选择对整个勘探效果有着很重要的影响，装置不同会导致探测过程中的深度和分辨率不同。常用的装置包括微分装置，该装置的特点是信号震荡早、异常幅值小。温纳装置异常幅值较小，信号震荡效果较好。偶极装置，异常幅值相对较大，具有清晰的辨识能力，但是使用过程中会伴随着较为激烈的信号震荡，在高阻阻体的上方位置也会呈现出一定的低阻异常现象。施伦贝射装置在应用过程中，对地下电阻率的变化监测比较敏感，探测方向包括水平方向和垂直方向，具有温纳装置以及偶极装置的优点，对深部探测和浅部探测都比较适用。

3.3电极间距的控制以及接地问题分析

在进行装置选择时，需要研究电极间距，因为它是影响剖面测量的深度和对目标探测精度的变量。如果间距较小，测量深度也会较浅，并会产生振动，造成探测异常。从常规角度分析，则可以检测目标体以及最小电极距的差异变化。因此在进行野外探测过程中，则需要清楚的了解相关资料数据，确定探测深度以及尺寸，选择合适的极距和合理的数据采集装置。

电极接地后，需要合理利用高密度电法仪完成接地电极检测分析，期间需要按照要求保证每根电极接地质量，如果存在电极接地质量不好的现象，需要在后续的供电及测量过程中对电极影响进行分析，完成数据采集，保证其与实际的地质情况相符，保障结果符合要求。

结语：

高密度电法工作效率较高，使用费用相对低廉，也属于一种有效的勘测手段。在勘，期间应对场地进行了解，选择合理的测量方法、工作方式，排除干扰因素降。也可使用其他勘探方法、记录完整的地质资料等，进行综合勘探。

研究表明，高密度电法在应用过程中，可以对地质体完成很好的分辨，提升分辨率，完成工程勘探的辅助检测，另外在施工过程中可以对剖面位置进行准确确定，精准定位测量方法以后，使物探结果与钻孔资料更好地结合。

参考文献：

[1]陈阳.高密度电法在工程勘察中的运用探讨[J].世界有色金属，2018，000（003）：278-278.

[2]吴灿灿，朱敏.高密度电法勘探在工程勘察中的应用[J].阴山学刊（自然科学版），2018，032（002）：P.39-41.

作者简介：

柴世松（1988-），男，汉族，安徽省芜湖市人，工程师，本科，单位：华东冶金地质勘查局物探队。物探工程师。