高密度电法在工程物探中的应用

张仲斌

摘 要：高密度电法作为当前工程物探中常用的方法，具有点距小、数据采集密度大、施工效率高的特点，广泛应用在物探找水、管线探测、岩溶及地质灾害调查等工程物探中。文章结合高密度电法在工程物探中的相关应用实例，具体分析高密度电法在工程物探中的重要价值。

关键词：高密度电法；工程物探；应用

引言

目标体埋深不大、规模较小等是当前工程地质勘察中常遇到的问题，传统常规的在敷设一次导线后只完成一个记录点的数据观测的电剖面法或电测深法，不能满足地下管道、防空洞、岩溶等对于电法勘察的小点距、高数据采集密度的要求。和常规的电法勘察相比，高密度电法具有施工效率高的优势，进行地电断面测量能够实现兼具剖面法与测深法的二维测量，能够实现完后一次导线敷设后进行数千个记录点的数据观测工作。近年来，高密度电法发展较为迅速，在工程物探工程的各个方面得到了广泛应用。

1 高密度电法概述

高密度电法的基本工作原理及优势：高密度电法和传统的物探方法相比在工作原理上并没有很大的不同，其属于列阵勘探方法，对高密度的测量点进行了特殊设置，在间隔的测量点上进行电极固定，点距小、施工效率较高、采集的数据准确性高等是高密度电法的主要特点。

高密度电法实现了与当代信息技术的有效结合，利用计算机技术进行数据的采集和处理，自动化程度高。与此同时，减少了人力工作量，大大降低了人力工作可能造成的误差，同时将人力资源负担大大减轻。

2 高密度电法具体工作方法

低频交流电为高密度电法的主要供电模式，地层视电阻率是其测量结果，由此可见，高密度电法实际上属于直流电阻率法。图1为高密度电法的具体工作框图。

2.1 高密度电法数据采集系统简述

主机、多路电极转换器、电极系组成了高密度电法的数据采集系统。主机的主要任务是接收、存贮测量数据，是通过通讯电缆、供电电缆完成向多路电极转换器发出工作指令，同时向电极供电实现的；多路电极转换器借助电缆实现对电极系各电极的供电与测量状态的控制。鉴于高密度电法在野外工作时具有较多的工作装置形式，因此，电极数、点距的选择和设置要紧密结合场地条件与勘察深度，以实际需要为依据设置。对采集的数据结果的处理采取的方式由两种，一是固定断面扫描测量方式，通过将电阻率断面视为一倒梯型剖面的方式实现；二是变断面连续滚动扫描测量方式，通过将电阻率断面视为一平行四边形剖面的方式实现。

2.2 高密度电法数据处理流程

首先将数据采集结果自动存入主机，再利用通讯软件将原始数据传输给计算机，计算机接收到数据后，根据软件对于数据处理格式的要求进行数据处理，并按照软件对版块的要求完成相应模块的剔除畸变点、校正地形等预处理工作，最后可实现二维反演、成图。

3 高密度电法在工程物探中的应用实例分析

3.1 物探找水

首先对该校的地层进行勘察分析，得知该地地层相对简单，表层为第四系，基岩由二叠系乐平组老山段砂岩及泥岩、常夹薄煤层构成。具体的物探找水方法为：以实际的地形与障碍物情况为依据，在东西、南北向布置高密度电法剖面各一条，电极数为120根，点距设为3m。电性测量结果为南北向剖面基岩具有相对均匀的电性，显示无异常；东西向剖面存在异常，位于100至160桩号基岩内部，出现相对低阻异常区。电阻率值小于150Ω·m是第四系的基本状况；基岩风化层的电阻率值大于150Ω·m；电阻率值在600Ω·m以上为基岩。推断是由基岩构造裂隙含水或地层中所夹薄煤层引起的基岩区出现的相对低阻异常现象。经过探井得知低阻异常部位基岩面深28m，52m终孔，使得由含水裂隙导致的异常现象得到证实，5.5t/h为最终成井水量，与校方要求相符。

3.2 管线探测

高密度电法应用在管线探测中应用效果良好，对于常规的金属管线探测仪而言，和高密度电法相比，虽然也能较好的完成探测电缆、金属水管等工作，但是对于下水道、水泥管等的探测工作却不能高效完成。因此，高密度电法或探地雷达的应用是实践的要求。下水道、水泥管的管道为混凝土质的特点，较之围岩，电阻率高且易形成高阻异常。

3.3 划分地层

某县的堤坝曾经出现部分堤段滑塌的事故。在事故发生后，为了分析滑塌地质原因，相关单位进行了物探勘察，积累了基础地质资料。该县堤坝体填土层约7m，下部泥层为淤泥质粘土层与淤泥层，泥盆系五通组砂岩是淤泥层下部的组成部分。

3.4 岩溶调查

某地区为岩溶发育区，位于一断陷盆地东段，倒向斜由石炭系、二叠系地层组成，二叠系为轴部地层。灰岩、白云岩为主要的区内基岩岩性，具有高达几百至数千Ω·m的电阻率；第四系为粘土层，为几十Ω·m较低的电阻率；在第四系更新的统砂土、砾石层电阻率较高，为500～800Ω·m。基岩出现岩溶发育现象，一旦杂物填充岩溶，将形成电阻率的低电性异常，高电位性异常会在出现空洞时发生。图2代表的是高密度电法在本次勘察中得到的断面，选用电极数为90根，设置点距为3m。该断面显示在72～120桩号段基岩浅部存在一较大规模的低电阻率异常，调查得知，84～102桩号段为原塌陷回填区。引发塌陷的重要因素可归结为在灰岩浅表发生的较大规模的岩溶现象，第四系低阻粘土等杂物填充了塌陷区，导致低电阻率异常现象的出现。

4 结束语

高密度电法在不断的应用中得到了发展，大量的试验与生产工作保留下来较多有意义的资料，越来越成熟的技术方法，自动化程度更高的数据采集系统，越来越完善资料处理软件，使其在工程物探中的管线探测、岩溶调查、找水、地层划分等工程中起着越来越重要的作用。即便电性差异在目标体与围岩之间存在，高密度电法也能借助自身的点距小、信息量大、探测精度高的优势确保勘察效果良好。

参考文献

[1]罗辉才.高密度电法在工程勘察中的应用研究[J].中华民居（下旬刊），2014（7）.

[2]张峰.高密度电法在工程地质勘察中的应用[J].陕西水利，2015（3）.

[3] 兴宇.高密度电法在物探工作中的应用[J].黑龙江科技信息，2015（10）.