工程勘察应用高密度电法的作用探讨

岑永通　张东梅

【摘要】针对当前工程勘察过程，讨论高密度电法的应用效果。先介绍了高密度电法的原理与特点，并对高密度电法技术应用中的重要参数进行分析，再结合实际工程案例，分析高密度电法在工程勘察中的应用，以求为未来工程勘察提供新的途径。

【关键词】工程勘察；高密度电法

在现代工程勘察中，高密度电法作为一种主要的勘察技术而受到相关人员的重视，并在工民建勘察、施工、桥墩选址等多个项目中发挥着重要作用，在现代工程、生产中发挥着重要作用。从应用过程来看，高密度电法实现了施工现场勘察资料的实时处理，保证了勘察资料的有效分析，又能根据工作人员要求打印勘察图纸，显著提高了工程勘察工作效率。因此在未来工程勘察中，要进一步明确高密度电法的应用与作用，为获得更好的工程勘察结果奠定基础。

1.高密度电法的基本原理

所谓高密度电法，全称为高密度电阻法，是以岩土体典型差异为基础，通过向岩土体施加电场作用，使地下传导电流变得更有规律性，再依靠专业设备，观察岩土体电性差异，最终实现对岩土体的勘察。

而在具体参数分析，受多种因素影响，勘察人员可能无法获得方程的解析解，因此建议相关人员工作通过数据模拟的方式获得上述公式的解析解。另一方面，在高密度电法勘察中，仅依靠高密度电阻法剖面图分析整个工程项目的实际情况时远远不够的，为了更好的获取地下介质的图像，需要对整个参数及其图像内容进行二维电阻率反演，通过开展一系列计算获取成像单元的矩形网格，再根据有限差分算法，确定不同观测点的电阻率，这在工程勘察分析中发挥着重要作用。

在高密度电法中，其中包括多种装置，例如温纳、偶极、单边三极、联合剖面等，这些装置在高密度电法应用中发挥着重要作用，但对工作人员而言，在具体工程项目中，需要以高密度电法的整体工作框架为核心（如图1所示），根据具体的装置内容进行对比运用分析，尽量选择合理的装置型式，以保证高密度电法的应用效果。

2.高密度电法在工程勘察中的应用分析

2.1工程案例简介

该项目中应用DZD-4电阻仪进行高密度电法勘察，其中包括电测仪、阵列电机、电缆等多种设备组成。在实际工程项目中，野外测量电极距为0.5-5.0m，工作电压<750V，电流<3A。在应用中，供电与测量是由微极控制而进行扫描性勘探的，随着供电电机参数的变化，电流探测深度也会相应变化，两者之间存在正比例关系。

2.2高密度电法施工方法

其具体技术措施为：

（1）合理布设电极，使电极排列方向与测线方向向平行；（2）电极接地电阻始终小于等于10KΩ，且接地电阻相对较大的电极进行相应的处理，可以通过浇盐水的方法来显著降低接地电阻参数，使其能更有效的应用在工程勘察中。（3）不同电极布设的质量控制要求特点明显，不同电极的埋深应该是电极总高程的1/3-1/4，且电极与地面之间的耦合情况良好，并且在多种工况下能保持竖直状态。（4）电缆线与不同电极接口之间的接触效果良好，保证在工程勘察过程中能快速、有效的收集各种工程勘察资料质量。（5）在电极排列布置接受后，积极检查电极排列情况，判断其布设情况是否满足工程要求毛病检查电缆线与电极等部件的连接是否牢固。在该项目中发现几处不稳定现象，则通过控制电极与电缆线的连接质量来消除连接不稳定的影响。（6）为保证各个观测数据的科學性，需要对每个数据观测点进行3次以上的观测测量，直到相邻几次的观测测量结果差异<5.0%时，才能选取参数作为工程数据。

2.3勘测结果分析

该项目工程勘察人员根据上述要求进行了详细的工程勘察测量，并获取多个高密度电法探测推断剖面图，并进行相应的结果解释：设电阻率坡面地质解释通过钻孔岩石与地表出露地层岩石与高密度电法测量电阻率之间呈正比例关系，则以通过高密度电法探测坡面图建立本地区地层电阻率“标定值”，并以此为基础对视电阻率剖面进行钻孔资料对比分析，最终实现了对物探资料的地质解释。

3.高密度电法在滑坡体勘察中的应用

在高密度电话勘察中，滑坡体划分为岩体之间的滑动与基岩、覆盖层之间的滑动，此类项目一直是工程勘察中的难点问题。在工程勘察过程中，为确定滑动面的形态与埋深，单方面依靠钻孔时无法有效检测滑坡情况的，因此在勘察过程中需要借助高密度电法。

在某项目的滑坡工程中，考虑到当地的环境较为脆弱，不能依靠传统的地震勘测方法进行勘察，因此需要借助高密度电法进行工程勘察。勘察前先充分了解施工的地质特征，结果显示滑坡面所在的坡岸较为平缓，则相对顺直，所露出的地层为石灰岩、砂岩等。

在对目标地区进行高密度电法测量后发现，该地区覆盖层与基岩电阻率分布特征差异十分明显，两者之间具有明显的接线。其中覆盖层的电阻主要集中在纵向、横向上，相互之间的电阻分布较大，电阻率值变化范围为50Ω·m-1300Ω·m。基岩在色谱上呈现出明显的层状机构，且从上到下依次分布，电阻值逐渐增加，电阻值从最初的300Ω·m逐渐向更高电阻参数增加。从后期应用来看，高密度电法所反映的基覆盖界线埋深与钻孔结石的深度基本相同，由此可见，依靠高密度电法能有效解释滑坡体滑坡面的深度与形态，在后期工程建设中发挥着重要作用。

结论：

（1）高密度电法在工程勘察中具有明显的优势，能有效满足多种情况下的工程勘察需要，且该方法的数据储存量大，数据处理优势明显，可以通过图像更加清晰的阐明工程项目的基本资料，具有良好的应用价值。

（2）从工程项目的应用情况来看，在不同工程项目中应用高密度电法，工作人员都顺利达到了既定的工作目标，有效解释了不同项目地址勘察资料，提示高密度电法具有准确率高、使用范围广等优点，应该成为未来工程勘察的主要方法。

综上所述，高密度电法在工程勘察中发挥着重要作用，是一种行之有效的工程勘察手段，应该在更多工程项目中进行应用、推广。

参考文献：

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[3]韦卫明.高密度电法在工程勘察中的应用体会[J].煤炭技术，2011，30（02）：134-136.