高密度电法在工程物探中的应用探讨

2015-12-28王金锁

科学中国人 2015年23期

关键词：电法高密度溶洞

王金锁

山西省煤炭地质115勘查院

高密度电法在工程物探中的应用探讨

王金锁

山西省煤炭地质115勘查院

随着科技的不断进步，工程物探技术呈现出蓬勃发展的趋势，其中高密度电法因其具备收集信息量大，测量的密度高等特点被广泛应用，本文将通过对高密度电法进行分析，进一步探讨高密度电法在工程物探中的应用。

高密度电法；工程物探；应用

高密度电法随着时代的进步已经成为现今在工程物探中应用广泛的技术，其主要是通过对水文地质与工程地质的调查和研究提出的。在工程物探中采用高密度电法可以有效的减少故障的发生率，降低因为电磁作用带来的信息干扰等，有效的提高了工程物探中数据的准确性，为提前检测出地质灾害提供了有效的保障[1]。

1 高密度电法的基本概况

1.1 高密度电法的工作原理

高密度电法是通过对实际的水文和工程以及地质调查的需要创新的新型电探方法，该电探方法是将岩石和矿石之间存在的电阻率差异作为前提，对空间中与差异性相关电场的分布特征和变化规律进行分析和研究，能有效的查明地下地质构造体系和存在的不均匀电性体。一般情况下高密度电法通过组合电阻率剖面和电阻率测深两种方式进行数据采集，有效的保证数据的精确性和高效性，并且针对不均体探测有着重要的意义。在实际的应用过程中，通过将地面的A1B1点设置为供电点，I设置为向下输入电流强度的方式，使地下可以形成稳定的电场E，然后将A1B1点的中心设置为O，则A1B1点长度范围内的电场呈均匀转态，并且通过安置测量电极的方式可以得出电位差，即 U，由此将其电阻率的计算公式定义为k，其中k指的是装置的系数，需要注意的是当测量装置不同时装置的系数也会随之发生变化[2]。

1.2 高密度电法的特点

相对于普通的电阻率法，高密度电法的优点在于，能将快速的完成电极的布置工作，提高工作效率的同时降低降低了电磁的干扰和故障的发生率；其次针对野外测量工作，利用高密度电法中的多种电极排列方式能有效的获得相关的地质构造数据，使数据的采集速度得到有效的提高，从而减少因为手动操作造成的失误；最后因为科技的不断进步，使该技术的成像功能逐渐向三维方向发展，为地电资料的精准度提供了有效的依据。

2 工程物探中高密度电法的应用

工程物探针对勘探对象的不同可以将其划分为石油工程和固体矿物工程以及水工环工程等三大类，将高密度电法带入到这三大类的工程建设中，能有效的缓解其中存在的问题，并创造更多的经济效益。

2.1 高密度电法在水库大坝中的应用

在水利工程物探中，通过高密度电法对其渗透性分析，能有效检测出该水利工程的安全性，以南方某地域的水库水坝为例，通过高密度电法探测水库水坝中的反演色谱图可以了解到，水库的水位为190m，并且在相关定点的位置，即相对高度为179-186m的区域，可观察到该区域出现了明显的低阻闭合圈，并将其与电阻率中的等值线进行对比可以发现该区域的成像和等值线基本吻合，由此判断该水域为富水区域，另外在水位线以下的水域内并没有检测出异常的低阻[3]。

2.2 高密度电法在岩溶勘探中的应用

以某桥梁的桥基勘测为例，通过对桥基地下的地质情况以及周围工区居民所在地的地质情况进行探测分析，了解该地区的溶洞分布情况，并根据探测结果判断该区域是否适合兴建工区民房以及现有民房建筑是否安全等。该区域的浅层主要是由厚度不等的砾石土层构成，电阻率约为200～1000Ω·m，其工区中的岩层的电阻率参数如表1所示：

表1 工区中岩层的电阻率参数

利用高密度电法对其数据进行收集分析可以了解到该区域的剖面存在异常情况，一是低阻圈闭中里程和深度分别为125～145m、10m的区域，该区域的上部存在电阻率为30Ω·m的一对低阻封闭圈，结合相关的资料可以判断为该区域存在因填充作用形成的含水砂岩溶洞；二是低阻圈闭中里程为165～185m，深度同样为10m的区域，该区域可以判断为含水砂岩的溶洞；三是属于高阻圈闭中里程为210～235m，深度为10m的区域，该区域的电阻率高达1000Ω·m，虽然目前尚未发现该区域存在溶洞的填充通道，但是存在该通道在平行测线部位的情况，根据此类情况将其初步判断为砾土层的高阻溶洞。在后期的实际操作中，该推测得以证实，由此可见高密度电法对于圈定岩溶的基本情况有着一定的作用。

3 采用高密度电法的意义和问题

在进行工程物探中，虽然涉及的工程类别存在一定的差异，但是采用高密度电法都能有效的解决其中的问题，提高工作的效率。例如在进行岩溶的勘探过程中，因为地质探坑以及相关钻孔的数量有一定的限制，采用传统的方式只能从局部对其岩溶的情况进行分析，而采用高密度电法则可以对地层实现连续性的勘探，通过这样的方式能有效的对其进行灾害预测，并做好相应的预防措施，并且针对后期工程的施工和钻探都具备指导意义。

虽然在工程物探中高密度电法起着重要的作用，但是其中海上存在一定的问题，例如该技术是属于间接测量的物探技术，在探测范围以及精度的影响下，针对小面积的溶洞或未被测线覆盖的区域容易被遗漏，同时还存在电层之间相互干扰的情况，这就给数据的准确性和后期的数据处理带来一定的影响。针对这一情况可以针对存在问题的区域进行重点勘查，根据实时的勘测结果更新相关的资料，以确保资料的准确性，提高工作的效率[4]。