高密度电法在勘察工程中应用分析与评价

郑 龙，马紫娟，王文丽

（中国地震局 兰州地震研究所，甘肃 兰州 730000）

高密度电法在勘察工程中应用分析与评价

郑 龙，马紫娟，王文丽

（中国地震局 兰州地震研究所，甘肃 兰州 730000）

高密度电法是现今在工程勘察中运用广泛的物探方法之一。它具有自动化程度高，工作效率高，异常现象直观等优点，在管线探测、物探找水、岩溶及地质灾害调查等工程物探中已逐渐成为常用的方法。本文中，将运用高密度电法在兰州某场地进行场地地层反演，并运用前期工程勘察手段加以佐证，再一次证明高密度电法在实际工程中的实用性。

高密度电法;工程应用;地层反演

1 概述

高密度电法属于电阻率法的范畴，它是在常规电法勘探基础上发展起来的一种勘探方法，仍然是以岩土体的电性差异为基础，研究在施加电场的作用下，地下传导电流的变化分布规律。高密度电法利用程控电极转换器，由微机控制选择供电电极和测量电极，实现了高效率的数据采集，已经成为常规物探方法之一[1]。

高密度电法实际上是一种阵列勘探方法,野外测量时只需将全部电极(几十至上百根)置于测点上,然后利用程控电极转换开关和微机工程电测仪便可实现数据的快速和自动采集。当测量结果送入微机后,还可对数据进行处理并给出关于地电断面分布的各种物理解释的结果。显然,高密度电阻率勘探技术的运用与发展,使电法勘探的智能化程度大大向前迈进了一步[2]。高密度电阻率剖面一般采用拟断面等值线图、彩色图或灰度图来表示,由于它表征了地电断面每一测点视电阻率的相对变化,因而,该图在反映地电结构特征方面具有更为直观和形象的特点[3]。因此，也在管线检测、物探找水、岩溶及地质灾害调查等工程物探中逐渐成为了常用的方法[4]。

2 高密度电法的工作原理

高密度电法中研究中开始的排列方式主要有三种：α，β和γ[5,6,7]，运用最为常见的为温纳装置，即当发射电极AB和接受电极MN满足AM=MN=NB时的装置系统，其测量的电阻率ρs，单位Ω·m，表达式为：

式中K为装置系数；ΔUMN为MN两级的电压，单位V；I为电流，单位A。

高密度电法工作流程如图1所示，数据采集系统由主机、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与测量状态;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、存贮测量数据。数据采集结果自动存入主机,主机通过通讯软件把原始数据传输给计算机,计算机将数据转成处理软件要求的数据格式,经相应处理模块进行畸变点剔除、地形校正等预处理后,最终二维反演、成图。

图1 高密度电法工作示意图

2 高密度电法的实际应用

2.1 高密度电法解释基础

实际工程场地地层结构简单，自上而下可分为三层：①杂填土，②黄土状粉质粘土，卵石层，现自

上而下分述如下：

①杂填土(Q4mL)：厚度0.5～1.2m，黄褐～灰褐色，稍湿，以粉土为主，混卵、砾石和建筑垃圾，定为素填土不合理上部可见较多的植物根系、腐殖质及虫孔，结构疏松。

②黄土状粉质粘土(Q4al+pl)：层厚8.4～15.4m，西厚东薄，层顶埋深 0.5～1.2m，层顶标高 1771.06～17872.58m，连续分布，土质较均匀，黄褐～红褐色，稍湿，干强度低，韧性中等，摇震反应慢，稍有光泽。

③卵石层(Q3al+pl)：埋深约9.6～15.9m，西深东浅，层顶高程1757.08～1763.75m，钻入该层2.9～8.1m未穿透，杂色～青灰色，粒径多为40～90mm，多呈亚圆形或次圆形，卵石粒间充填物以粗砂为主，分选和磨圆良好，稍密～中密，母岩岩性主要为砂岩、灰岩、花岗岩、石英岩等，该层在场地内普遍分布，地层较稳定。

2.2 高密度电法结果分析

由于场地地形限制，本次高密度电法测试采用道间距为5m，可以探测的最大深度为33.8m。高密度测线的测试方向为由西向东。反演得到的数据出图，如图2所示。

图2 高密度测线反演地电阻率曲线

根据反演得到的数据图，剖面大致分为两层，分界面稍有起伏，地表至反演深度15m为相对低电阻率层，电阻率在67.3Ω·m之下；15m以下为相对高阻层，电阻率在67.3Ω·m之上，推测该地层为卵石层。这与前期勘察所得到的数据基本吻合，高密度电法也反映出卵石层西深东浅的现象。

3 结语

1）根据勘察结果和高密度电法解析结果，可以看到，高密度电法基本能够反映出地层埋藏深度，起伏状况，并且可以和前期勘察结果相一致。可以认为，高密度电法在工程勘察中的应用是具有一定的实用性的。

2）本次物探工作中，高密度电法对于地层的大体埋深等方面具有较高的反应，但是对于规模较小的透镜体以及层厚较小的土层，精度还是不够。所以，结合必要的工程勘察手段以及其他资料，在工程勘察工作中也是必不可少的。

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[4]刘晓东,张虎生,朱伟忠.高密度电法在工程物探中的应用[J].工程勘察,2001（4）:64-66.

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