超高密度電法原理及工程應用

■郝永梅

（吉林大學地球探測科學與技術學院 吉林長春 130012）

超高密度電法原理及工程應用

■郝永梅

（吉林大學地球探測科學與技術學院 吉林長春 130012）

超高密度電法方法技術成熟，數據處理軟件完善，已在重大場地工程地質勘查中得到廣泛應用。本文通過對超高密度電法原理及特點介紹，并結合某機場建設工程應用實例進行分析，對超高密度電法應用做了相關探討。

高密度電法原理特點應用

1 超高密度電法儀簡介

1.1 超高密度電法儀

FlashRES 64多通道超高密度直流電法儀，其中電法儀的硬件部分主要包括電瓶、電極、數據線、開關和主機及開關轉換器等組成；軟件部分主要是由數據控制軟件、數據的傳輸和轉換和反演處理成圖及命令文件等組成。廣泛應用于堤防隱患探測；煤礦采空區、卡斯特地區的溶洞、山體滑坡等地質災害勘等勘探；廠房地基、高速公路、橋梁、鐵路、人防工程等水文、工程、環境的高分辨工程地質勘探；金屬與非金屬礦產資源勘探及地熱勘探。系統不僅是多電極，而且是多通道。它能同時采集61組v/i數據（國內儀器絕大部分都是單通道，即只采集一組v/i數據），所以采集數據速度非常快。

1.2 超高密度電法儀的工作原理

超高密度電法勘探是以巖石的導電性差異為基礎，通過對人工地下電流場的分布規律進行觀測和研究，達到解決地質問題的目的。其基本原理是：當從地面或井下供電電極通入地下穩定電流，流經不同的巖礦層、礦體和地質構造時，在地表或井中觀測到的電流場將發生變化。

超高密度電法打破了常規電法勘探中數據采集方式的限制，而采用自由無限制的任何四極的組合方式來采集數據，正是基于此，超高密度方法可采集到幾十倍于常規電法數據采集方式采集不到的數據。

在同一個64電極的排列中，常規的數據采集方式僅可采集到一千多個數據，而采用超高密度方法，就可采集到六萬多個數據，大大提高了反演結果的準確性和可靠性。

1.3 超高密度電法的特點

（1）具有世界先進水平的2.5維電法反演軟件（而不是簡單的二維），這使得數據輸出結果直接是真電阻率分布圖。這樣的電法數據結果使得資料解釋變得準確、容易和直觀。

（2）打破常規的電法數據采集模式。如雙極、wenner模式等等，而用全自動、全組合的數據采集方式，使得同樣電極數的情況下，采集的數據將超過常規方法40倍以上。

（3）不僅能做地面電法勘探，還可用于井井透視、井地斜視的勘探。多通道超高密度直流電法勘探系統井井和井地方法是將數個電極放入井中，并把它們既用于電流極也用于電位極，這樣可以更全面的測量數據，更重要的是將測量的數據進行反演而得到一個真電阻率分布剖面圖。由于在井中的電極距異常體較近，所以較容易勘測到這些異常體，這種利用井孔勘測百米以內的地質異常體非常有用。

2 超高密度電法儀資料處理方法

超高密度電法的數據處理主要包括兩大部分，即數據預處理和數據反演處理。數據預處理主要包括：編輯視電阻率值，對突變點和噪聲引起的畸變數據進行剔除；對由多個測量斷面組成的剖面進行拼接，把各電極所對應的平面坐標添加到數據文件中。超高密度電法裝置類型較多。各種裝置的不同其資料整理過程也不盡相同。在此以溫納(對稱四級)裝置為例，即選取AM=MN=NB=a，記錄點取在MN的中間，儀器所測視電阻率計算公式為：

ps=(KAB×△UMN)I，其中KAB=2xII×a

工作電極數為60或120個，電極距選1~5m。最大隔離系數選16或32。采集系統通過儀器自動選取A、B、M、N-并在60或120根電極中相互轉換。同時主機測試到不同位置不同層的ps值。最終完成整條剖面的數據采集工作，根據視電阻率值的變化異常來劃分地層分布情況。

3 工程應用實例

3.1 場址區高密度電法工作成果及解譯

此次物探工作的任務目標是探明某航空飛行場地兩側百米范圍內的地下地質概況，探明工區內的地下巖溶分布，為后期的機場建筑工程提供安全性評價和建議。工作區位于東北地區某地，地形較為平緩，開展高密度電法工作較為便利。工區內的主要地層巖性為泥巖、泥灰巖、泥質砂巖以及鈣質泥巖。本次安評工程在場址區共布設超高密度電法測線4條，長度達2500米。

3.2 工程勘察反演剖面圖分析

在本次勘探的有效深度范圍內，地層電阻率橫向上變化不大，表層電阻率較低，阻值在20-60歐姆之間，表現為粘土特性，40米以下電阻率相對較高，阻值在80-300歐姆之間，表現為砂巖特性，與工程場地的勘察結果基本吻合。總的來說工程場地地層平緩，略有起伏，在有效勘探深度范圍內未見構造異常。

4 結論分析

（1）超高密度電法可采集到幾十倍與常規電法數據采集方式采集不到的數據，大大提高了反演結果的準確性和可靠性。同時，也避免了常規數據采集方法中數據采集的片面性，而導致在同一地點采用不同數據采集方式采集的數據所產生的反演結果不同的缺點.

（2）超高密度電法具有61通道技術，有效的縮短了勘查的時間，提高了勘查的效率。

（3）超高密度電法成功的應用于機場場地建設的勘查，說明該方法具有現實可行性，可有選擇地代替高密度電法。

（4）結合詳細的地質資料及勘察資料，超高密度電法能取得更好的勘查效果。

[1]湯浩，謝蒙，許進和.高密度電法在水文地質和工程地質中的應用 [J].珠江人民，2011，（39）.

[2]王德中,周斌,趙奎等.超高密度電法在工程地質勘查中的應用 [J].有色金屬科學與工程,2010,24(1):10-12.

[3]楊定武.綜述地質勘查中超高密度電法的應用 [J].城市建設理論研究：電子版,2011, (23).

F407.61[文獻碼]B

1000-405X（2015）-10-141-1

郝永梅（1980～），女，高級工程師，在讀碩士研究生，研究方向為地震監測。