高密度電法在工程物探中的應用

王濤

摘要：工程建設的規模不斷擴大，高密度電法在工程物探中發揮的作用也越來越大，其豐富的應用渠道和廣泛的應用前景使得其在工程物探中具有重要的實際應用地位。基于此，本文從高密度電法的基本原理入手，分析了高密度電法的數據處理流程，又從熔巖調查、地質勘探找水、管線探測和地層劃分四個方面討論了高密度電法對于地質工程勘探的作用。

Abstract： The scale of engineering construction has been continuously expanded， and the role of high-density electrical methods in engineering geophysical exploration is also growing. Its abundant application channels and wide application prospects make it an important practical application status in engineering geophysics. Based on this， this paper starts with the basic principle of high-density electrical method， analyzes the data processing flow of high-density electrical method， and discusses high-density electrical method from four aspects： lava investigation， geological prospecting， pipeline exploration and stratum division. The role of geological engineering exploration.

關鍵詞：高密度電法；工程物探；高密度電法應用

Key words： high density electrical method；engineering geophysics；high density electrical method application

中圖分類號：P631 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）27-0221-02

0 引言

現階段，工程物探工程中經常遇到目標體規模較小且埋深不大的問題，傳統的電測深法和電剖面法不能滿足現代工程建設的需求，高密度電法的出現使得該問題得以解決，并在多個領域發揮其功能。高密度電法具有施工效率高、數據采集密度大等特點，能夠實現較為復雜和困難的工作要求，在實際應用中具有重要的意義和價值。

1 高密度電法的基本原理

高密度電法在傳統物探方法的基礎上進行改進，是現階段較為普遍使用的一種工程物探方法，它將電測深法與電剖面法的優勢進行結合，取其精華，去其糟粕，高密度電法是具有先進性的工程物探方法。高密度電法的原理與常規的電法大體一致，通過A電極和B電極向地下提供電流I，ΔV是M極和N極之間的電位差，裝置系數設為K，通過公式ρ=K·ΔV/I得出M極和N極中點的視電阻率。以高密度電法在公路滑坡調查和勘探中使用為例，這種技術手段的物理基礎是土體和巖體導電性的差異，觀測人工監理的地下穩定點流程，找尋其分布規律并加以研究，根據分析研究的結果得出對于地質工程問題的解決方法。高密度電法可以直接將數據反演成為電阻率剖面圖，通過現代反演技術完成對工程物探工作的研究和分析，包括對于土地和巖體密實度的分析和界限的分析等，這種可以通過電阻率剖面圖進行直觀反映的方法使得高密度電法對于工程物探的效率起到有效提升的作用，從而實現了高密度電法的有效應用[1]。

2 高密度電法的數據處理流程

高密度電法的主要供電模式為低頻交流電，探測的結果一般以地層視電阻進行體現。可以說，高密度電法的本質是直流電阻率法。高密度電法的工作系統由高密度主機、計算機、轉換器、電極系組成，在進行實際的數據處理工作中，高密度主機主要的作用是數據的傳輸，而計算機實現相關數據的處理，轉換器則通過電纜對各個電極系的工作進行控制。

使用高密度電法進行數據處理的具體流程為：首先，各個電極系通過對測量斷面的相關數據信息進行測量與搜集，并將其傳輸到轉換器中。其次，轉換器在接收到各個電極系發出的數據信息后，利用電纜將數據信息輸送到高密度主機中，實現高密度主機的數據信息輸入。第三，將數據輸入進高密度主機，主機完成對于數據的自動存儲，并通過相應的通信系統，將數據傳送至計算機中。第四，當計算機接收到來自高密度主機的數據信息后，依據軟件系統的設計，對于數據信息進行處理。最后，計算機在完成了數據信息的標準處理后，要進一步進行數據的轉換，并完成特定模塊的畸變點清除以及地形的校正等等預處理的工作，最終完成二維反演和成圖[2]。

3 高密度電法對于地質工程勘探的作用

3.1 高密度電法在巖溶調查中的作用

利用高密度電法，能夠實現對于熔巖進行調查。在巖溶的發育區，地質工程勘探的技術人員可以利用探地雷達，并結合淺層地震與高密度電法的共同使用，對于熔巖的發育情況進行實際的勘探。巖溶的發育情況與基巖斷裂的關系十分密切，技術人員通過勘探基巖斷裂的相關數據信息，就能夠實現對巖溶發育規律的勘探與研究。利用高密度電法，能夠實現對于基巖的斷面進行探究。一般來說，基巖呈現低阻的狀態，說明該基巖斷面為二疊系小江邊組碳質頁巖。若基巖呈現高阻的狀態，則說明該基巖斷面為灰巖。高密度電法的使用能夠分析出不同基巖斷面的電性，對于判斷基巖斷面提供了重要的參考依據。相關技術人員可以結合基巖斷面的確定，實現對于巖溶發育情況的調查。

高密度電法除了能夠判斷巖溶的發育情況外，還能夠對灰巖的分布區域進行判斷。灰巖與巖溶的關系密切，通過對灰巖的分布區域及其埋深進行勘探，也能夠實現對巖溶的探究。高密度電法能夠實現對灰巖的電性進行判斷，確定出灰巖的埋深以及分布區域。利用灰巖與基巖的電性差異判別，能夠確定出灰巖與基巖的界限，為判斷巖溶塌陷的易發區提供參考。

3.2 高密度電法在地質勘探找水中的作用

找水是工程地質勘探的重要內容之一，高密度電法在地質勘查找水中有重要作用。某地區生活用水為淺層的第四系水，在秋冬季節的枯水期，存在用水困難問題，為解決該問題，當地主管單位聯系專業工程地質勘探工作，采用高密度電法進行找水作業。該地區屬于低丘區，整體地勢起伏不大，底層結構較為簡單，表層為第四系，含有砂巖、泥巖和常夾薄煤層。根據地區地形條件，通過布置東西向和南北向的高密度電法剖面，選擇120根電極進行勘測，測點距離為3m。根據測量結果，在南北向布置的剖面測得基巖點醒較為均勻，未發現明顯異常。東西向剖面則發現基巖內由相對低阻異常區。根據其低阻異常區，可以推斷是基巖構造裂隙內含水或夾薄煤層導致的。進而進行探井勘測，證實該低阻異常區是含水裂隙區，成井水量可達到5.5t/h，能夠滿足生活用水需求。

3.3 高密度電法在管線探測中的作用

在許多工程施工過程中，都涉及到管線探測工作，需要體現確定管線位置，避免施工過程對管線造成破壞，或發生施工危險。在工程管線探測過程中，高密度電法也有重要的應用價值，可以取得較好的探測效果。可以通過采用金屬管探測儀對電纜和金屬管道進行探測，但下水管和水泥管等，則需要采用高密度電法探測。這些管道的主要材質為混凝土材料，其電阻率遠遠高于周圍的巖體，因而可以采用高密度電法進行探測。比如在某工程中，根據施工該場地情況，部署28根電極對地下管線進行探測，測點距離為0.4m。在某處樁號處發現高電阻異常，結合金屬管線儀的探測結果，該處為電纜管塊，其頂部埋深0.8m。另外一處則為下水管道引起的高電阻異常，其頂部埋深為1.0m。

3.4 高密度電法在地層劃分中的作用

高密度電法還可以應用到工程地質勘查的底層劃分過程中。某水利工程部分堤段發生滑塌事故，聘請專業的地質勘查機構對該堤段進行綜合物探勘查，為滑塌事故的地質原因分析提供依據。該工程堤段的壩體填土層厚度為7m左右，其下依次為淤泥質粘土層、淤泥層和泥盆系五通組砂巖。在本次勘探過程中，共選用120根電極，測點距離為5m。根據高密度電法的勘測結果，堤段下的淤泥質粘土層和淤泥層表現為明顯的低電性層，電阻率值在20～60Ω·m之間，以該層結構作為壩體的基礎層，無法滿足上部結構的承載力需求，受工程施工機械振動和往來船舶的水擾動等影響，導致該堤段滑塌事故的發生。

4 結束語

綜上所述，高密度電法在工程物探中的應用是十分廣泛的，其方法的技術性和完善性使得其在多種地質工程的勘察中被普及和應用，因此利用高密度電法的各項優勢來進行地質工程勘察工作是具有有效性和可靠性的。高密度電法的應用可以提高地質工程勘察的效率，節約地質工程勘察的成本，確保地質工程勘察的效果，為推動工程建設的順利進行提供幫助。

參考文獻：

[1]陳陽.高密度電法在工程勘察中的運用探討[J].世界有色金屬，2018（03）：278，280.

[2]韓曉東.高密度電法在軟土地基勘察中的應用[J].西部交通科技，2018（01）：25-27.