试分析高密度电法在工程物探中的应用

邱云海 吴西全 康元欣

试分析高密度电法在工程物探中的应用

邱云海 吴西全 康元欣

（江西省地质矿产勘查开发局物化探大队 江西南昌 330000）

本文主要针对高密度电法在工程物探中的应用问题进行了分析，在简要介绍了高密度电法的工作原理以及具体特点的基础上，重点阐述了其在工程物探不同工作中的应用，并针对其未来的发展趋势进行了展望。希望通过本文的论述，能够使高密度电法的应用范围得到扩大，同时也使工程物探领域能够在这一方法的应用下得到更大程度的进步。

高密度电法；工程物探；应用

前言

高密度电法属于工程物探领域主要应用的一种信息测量与收集方法，相对于传统方法而言，高密度电法具有探测效果准确且信息收集量大的特点，除此之外，将其应用到工程物探当中还能够有效的避免出现电磁干扰问题，可见，这一方法具有较大的应用优势。对这一方法在工程物探不同工作中的应用的分析对于其应用范围的扩大能够起到一定的促进作用，同时也能够为其它领域提供相应的应用参考。

1 高密度电法概述

1.1 高密度电法工作原理

高密度电法的工作原理图如图1所示[1]。

通过图1可以看出，高密度电法的应用需要通过高密度主机、电极系、转换器以及计算机等设备来实现。其中，电极系的功能在于对需测量区域的电阻进行测量，并将所得出的数据通过转换器输送到高密度主机中，再由高密度主机将数据传输到计算机中，此时，计算机便能够实现对数据的转换，通过一系列的处理，最终成图。

1.1.1 数据采集系统

图1 高密度电法工作原理图

高密度电法探测系统由主机、多路电极转换器、电极系三部分组成。多路电极转换器通过电缆控制电极系各电极的供电及测量状态；主机通过通讯电缆、供电电缆向多路电极转换器发出工作指令、向电极供电并接收、存储测量数据。高密度电法探测系统外业工作装置形式很多，常用温纳装置、二极装置、三极装置及偶极装置。装置类型、总电极数与极距可根据场地条件与勘察目的适当选择。

1.1.2 数据处理

数据采集结果自动存入主机，主机通过通讯软件把采集数据传输到计算机并转换成处理系统要求的数据格式，经过预处理（数据解编、连接、参数设定、剔除畸变点）、地形校正后，最后进行二维反演成图。由于传输软件及数据预处理功能较繁琐，笔者自己编写了数据传输软件及各种装置类型的数据预处理程序。

1.2 高密度电法特点

（1）数据采集效率高是高密度电法的一个明显特点。在野外采集的过程中，通过对电极系的应用，数据的采集速度能够得到极大程度的提高，鉴于其主要应用机械进行操作，因此相对于传统的数据采集方式而言，也具有较高的准确率[2]。

（2）高密度电法的应用需要通过对电极的布置来实现，而电极布置速度快则是高密度电法的一个主要特点，这一特点也是保证其工作效率得到提高的一个主要因素。

（3）通过对计算机技术的使用，基于高密度电法所探测到的数据会以图像的形式呈现到计算机中，而图像三维效果的实现则是这一技术的一个主要发展趋势。

2 高密度电法在工程物探中的应用

高密度电法在工程物探中的应用主要体现在熔岩勘探、水库大坝以及光线探测三方面。

2.1 高密度电法与熔岩勘探

存在一部分工程，其区域主要为容颜地貌，在这一区域进行施工，在地质勘查过程中必须加入有关熔岩勘查的部分，这样才能最终得出结论，判断当地的地质状况是否符合施工要求。某工程在施工过程中遭遇了类似的问题，通过高密度电法对岩层电阻的测试，最终得出如表1的结果[3]。

表1 某工程岩层电阻率

通过对数据的分析与判断发现，该工程施工地区存在溶洞，且该溶洞为高阻溶洞。由此可见，将高密度电法应用到熔岩勘探过程中，能够为工程的施工提供重要的参考，同时也就能够避免由盲目施工所导致的工程受到损失的问题的出现。

2.2 高密度电法与水库大坝

在水库大坝的建设过程中，对于大坝的渗透性的分析十分重要。国家对于大坝的渗透性有着具体的规定，如渗透性超过了规定标准，则代表该大坝无法很好的起到阻拦水资源泄露的问题[4]。传统的方法在测量水库大坝渗透率的过程中，存在着测量结果不准确的问题，基于高密度电法的测量方式能够避免这一问题的出现。以某水利工程为例，通过对高密度电法的应用，得出了该水库大坝在各部位的电阻，而通过对电阻的分析发现，该大坝在水位线以下的水域并不存在渗漏的问题。因此判断，该大坝安全性相对较高。

2.3 高密度电法与管线探测

高密度电法还可以应用到光线探测过程中。在过去，管线探测过程往往需要通过利用常规的金属探测仪来实现。金属探测仪在电缆探测方面具有较好的效果，这是不可否认的，但需要认识到的是，这一仪器的应用同样存在其缺陷，主要体现在无法很好的完成对下水道等管道的探测，甚至在探测过程中，会出现很大的错误[5]。以高密度电法代替金属探测仪实现管线探测工作能够有效的解决上述问题，在此基础上，下水道的探测也能够很好的实现，且探测效果能够得到保证。一般情况下，下水道等地下管道主要由混凝土组成，相对于土壤而言，这一材料的电阻值较高，因此，如发现某地区存在电阻值较高的现象，则可以判断该地区可能存在地下管道。

3 高密度电法应用展望

工程物探领域包含的类别极多，每一种类别对于探测方法的要求都不尽相同，但实践发现，高密度电法对于工程物探领域多数类别工程的探测都能够起到较好的效果，同时，工程也能够因此获得较为准确的数据。无论对于熔岩勘探还是对于管道探测来说，高密度电法的应用均解决了传统技术中存在的问题，从长远的角度看，这一探测方法的应用范围必定能够得到拓展，更多领域将因此而获得更大的价值。

另外，目前基于高密度电法所形成的图像仍为二维的形式，随着计算机技术的提高以及高密度电法与计算机技术结合的进一步深入，三维成像将成为可能，而这一目标的实现，必定能够更大程度的提高所得出的数据的准确性。

高密度电法的应用优势是事实存在的，但其在具体应用过程中仍存在一定的瑕疵，例如：如果存在探测区域没有被电极系覆盖，那么测量结果中也会遗漏这一区域的具体情况，由此可能为工程带来一定的损失。另外，在技术的应用过程中，电磁干扰的问题能够被解决，但电层干扰的问题还显著存在，这会对探测结果的准确性造成一定的干扰。针对这一点，有关人员还需要作出进一步的努力，以使上述问题能够得到解决，从而最大程度的提高高密度电法的应用水平。

4 结论

作为工程物探领域的一种新型探测方法，高密度电法的应用能够有效的解决传统物探方法中存在的一系列不足，同时也就能够达到提高探测效率与准确性的目的。高密度电法的应用基于计算机技术而实现，目前其效果已经得到了多数领域的认可，从长远发展的角度看，这一技术在成像效果方面必定能够有所进步，同时其中存在的些许缺陷也能够被很好的解决，其发展前景相对较好。

[1]张仲斌.高密度电法在工程物探中的应用[J].科技创新与应用，2016，06：292.

[2]王金锁.高密度电法在工程物探中的应用探讨[J].科学中国人，2015，23：21.

[3]李耀华.全空间高密度电阻率法模拟试验及煤矿井下应用研究[D].河北工程大学，2008.

[4]倪亮，陈大红，徐华文，张衡，金维浚，张文辉，林达明.水域电法在江、湖穿越工程中应用[J].地球物理学进展，2012，06：2710～2715.

[5]颜钟.基于BP人工神经网络的高密度电法反演理论应用研究[D].长江科学院，2012.

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1004-7344（2016）31-0190-02

2016-10-13