工程勘察中高密度電法勘探的運用探析

王德剛

（上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海200092）

1 工程概況

擬建呈七公路地處昆明市呈貢縣洛羊鎮，起于新加坡產業園區，止于七甸鄉呈貢綠色產業基地內主干道安石公路交叉口處，全長8.6km，是呈貢綠色產業園區與呈貢新城其他片區通行的必經之路。該工程探測場地現狀地形地貌較為復雜、地形變化較大，對擬建橋梁工程施工作業可能產生一定的不利影響。而采用高密度電法勘探技術，可比較精確地查明地質情況，為施工提供有效的信息支持。

2 高密度電法探勘技術概述

2.1 技術運用原理

技術運用原理與常規電阻率法基本等同，主要區別點在于，在運用高密度電法時，需要設置適當的高密度觀測點。在高密度電法運用過程中，基于勘察區域巖、土的導電性，構建相對穩定的電流場，在電流場作用下（持續向地下介質加載電流），分析電流在地層中傳導的規律與所產生動態變化情況，隨后勘察人員可借助所配置的程控電機轉換設備等開展高度自動化的數據快速采集作業，將所采集各項測量結果輸入微機，在短時間內繪制出地電斷面分布圖，并在其基礎上快速評價地質信息[1]。

2.2 高密度電法主要運用優勢

以常規電阻率法為技術參照，高密度電法的具體運用優勢如下：

1）電極布設簡單。相較于常規電阻率法而言，在運用高密度電法時，僅需要開展單次電極布設作業即可，不但大幅提高了工程勘察效率，還在一定程度上減少了各類電極布設問題的出現。

2）自動化程度高。高密度電法具有自動化程度高的運用優勢，不但可以替代人工開展半自動化（或自動化）野外數據采集作業，還可大幅提高數據采集效率（單個野外測點數據采集作業時長普遍在2～5s 內）。

3）信息預處理。通過采用高密度電法，可以在相關信息基礎上開展預處理作業，直觀顯示剖面曲線形態。例如，在本工程中，基于視電阻率圖像和地質調查結果，顯示出K3+746～K3+926 段南側探測場地的對應地質剖面曲線形態圖，從而快速判定出4 處溶蝕區：K3+750～K3+785 段，深約3～10m 處的低阻區推測為巖溶發育區，巖溶厚度約1～4m；K3+814～K3+840 段，深約4m 處的高阻區推測為巖溶區, 該處溶洞洞口可見；K3+822～K3+833 段，經探查，深約2.5m 處有一處洞口可見巖溶區；K3+906.25～K3+920 段，埋深3m 處的低阻區推測為基巖破碎，溶蝕裂隙發育。

3 工程勘察領域中高密度電法的主要運用方法

3.1 自動化數據采集及分析

相比于常規電阻率法而言，高密度電法的核心運用優勢在于，可開展高度自動化的野外數據采集與分析功能，且所采集相關數據信息量越大，工程勘察結果的精度以及準確性越高。

3.2 現場勘察

從勘探工作原理層面來講，高密度電法與普通電阻率法基本相同，憑借高密度電法勘探技術的自動化野外數據采集運用優勢，有效減少了工程勘察實際作業量[2]。例如，在本工程中，通過高密度電法的運用，在XZK102、XZK108、XZK110、XZK114 鉆孔中勘察到存在分布溶洞（隙）的問題。此外，當揭露至灰巖后，部分鉆孔未返水，且少量巖芯表面多見有“蟲孔狀”的溶蝕孔隙，說明該區域巖溶作用較發育。針對勘察發現的問題，可提前采取合理可行的處理措施。

4 工程勘察領域中高密度電法的主要運用方向

4.1 庫區勘察

在運用高密度電法開展工程勘察作業時，可以在短時間內多層次、多角度探測到隱伏地質結構，為后續鉆探施工作業的開展提供有效信息支持。因此，高密度電法主要應用于工程庫區勘察中，用以探明所分布的隱伏地質結構。應用時需要注重合理布設各項測線、做好庫區斷層剖面控制措施，從而能快速、精確地勘察庫區所分布的溶洞、隱伏地層結構等各類地質問題。例如，庫區勘察時應在庫區壩軸線沿線布設適當數量的測線（各條測線保持平行），而在庫區斷層區域中設置適當的追蹤短剖面以及控制剖面。

4.2 巖溶區勘察

運用高密度電法，人工構建穩定的電流場，向巖溶區地下介質加載電流，并根據電流分布規律來快速判定巖溶區的具體構造。在對灰巖層開展高密度電法勘探作業時，若電路分布規律出現較為明顯的低阻或高阻現象時，則有較大可能表明分布有巖溶區。例如，在本工程中，通過高密度電法的應用，將K3+814～K3+840 段深約4m 的高阻區推測為巖溶區；將K3+750～K3+785 段深約3～10m 的低阻區推測為巖溶發育區，巖溶厚度約1～4m。

4.3 滑坡勘察

通過對高密度電法勘探技術的合理運用（在部分工程中，需要將該技術與鉆孔勘探技術進行組合應用），可以快速、精確勘探出不同滑坡體、巖體之間的主要滑動面形態以及埋藏深度數值。實現對滑坡體各項性質的掌握（如滑體性質、厚度與滑動面構造等）。例如，在我國褚家營滑坡災害防治工程中，通過對高密度電法勘探技術的合理運用，精確查明滑體各項性質，為后續施工作業的開展提供有力信息支持[3]。

4.4 斷層勘察

勘察人員在垂直斷層區域中設置適當高密度電法剖面，并保持不同剖面之間的平行。基于各處電阻剖面反演色譜圖開展對照分析，根據不同反演圖之間的色譜特征差異性，判斷是否存在斷層，以及所存在斷層走向、延伸范圍與具體構造，最后在斷層勘察作業結果的基礎上有針對性地開展項目設計工作[4]。

5 結語

相較于普通電阻率法而言，高密度電法具有勘探效率高、經濟成本低、自動化程度高等運用優勢，且隨著地球物理反演技術總體體系等的不斷優化完善，高密度電法的電阻率成像技術逐漸發展至三維階段，進一步加大了勘探解釋精度與技術運用價值。因此，需要適當提高高密度電法勘探技術在工程勘察領域中的運用力度，深入挖掘技術潛在價值，為工程提供有力信息支持。