工程地质以及岩土勘查中高密度电法的应用探析

惠航

摘 要：高密度电法作为一种新型的勘探地质的方法，近年来在工程建设中被使用的次数不断提高。使用高密度电法勘探，可以快速高效地了解地质信息，在工程地质调查和岩土勘查中有着绝对的优势和作用，既能带来了一定的社会经济效益，也能避免部分经济财产的损失。基于此，文章对地质勘测中高密度电法的应用进行了探析，希望能更好的提高地质勘测的质量。

关键词：地质勘测；高密度电法；应用

密度电法在实际操作中是结合了电剖面法和电测深法为一体的方法，地层、岩体及矿物产生的电性差异是高密度电法的地球物理应用前提，它对人工建立的电流场在大地中的分布规律进行观测和分析，可以有效地解决工程地质和岩土勘查中的各类问题。对野外实测的高密度电阻率数据，应用高密度电法处理软件进行编辑、圆滑、调整等处理后，再利用最小二乘法进行反演处理，最终获得高密度电阻率断面图及解译图。

1.高密度电法

1.1 工作原理

高密度电法的工作原理是以常规电法探测原理为基础优化而来的。在电阻率剖面法中经常用以高密度电阻率法，对于地形勘测、施工路段选择、堤坝位置确定以及桥墩选择和水库渗漏、地形裂缝勘测和地下污水勘查等多种地质环境有着很高的准确率。高密度电法的另一优势体现在与传统电阻率法的对比上，其以更迅速、高效、自动化的特征而被广泛使用。高密度电阻率法的工作前提是介于地下环境的电压差距而进行的，通过检测仪器上的两个电极与地下环境接触，从而测量电位差，并求解电阻率大小。再依据实际测量的电阻率剖面进一步加以计算、整理、数据分析，从而得知地下环境的电阻率分布的实际情况，进而依据此进行地层划分和异常情况排除。现在多数使用的高密度电阻率法仪器以IYZD-6A型直流机为主，以温纳排序的方式确定地下环境断层具体情况，从而加以利用。

1.2 操作步骤

高密度法的数据采集工作是所有工作的基础，同时也是重中之重，数据采集依赖于主机、各种电极转换装置与控制器之間的电量供应和测量。主机依据可以发送信息的电缆和供电电缆给多台电极转换器发送工作要求，在确定电极供电成功后，还要进行数据的收集和存储。高密度电阻率法在开始工作时，供电电极与测量电极是同时一次性完工的，大多数时候，仪器的电极转换装置能够控制温纳排列中电极是否供电，且在下一次测量中又转换为测量型电极。工作人员在工作时，要求探测地下环境的深度足够，但又要清楚各种异常情况。若想提升分辨率，就必须降低探测深度。若想扩大探测深度，在精度确定上会存在很大问题？但在设计电极距离时，需要综合考虑两者情况，深度与精确度都要达到合格要求值。

1.3 数据处理

高密度电法在收集数据之后即可进行数据的处理工作。当然数据处理又包括预处理以及反演处理。数据预处理的主要工作在于对电阻率值进行需求性控制，对于异变点和噪音来源点造成的差异数据给予删除，且要拼接电阻率测量的多个断面，将电极数据对应的坐标加入数据采集中。高密度电法的数据采集装置多种多样，且不同的装置之间也有不同的数据整理方式。例如温纳排序，也就是四级排序，需要将信息采集点控制在工作电极之间，并通过仪器测量电阻率值。我国多数工程建设的电极距离以16或32为主，在数据采集时会自动分成不同的剖面层进行年纪转移和数据采集。主机依据不同的电阻率值来确定不同的地下环境，并根据此来确定地层情况。

2.高密度电法的工作原理与方式融合

高密度电法在实际运用中多数以电剖面法和电勘测深度法为主要方式，在地下情况、岩层类型和矿物质的电量差距上，能够最大限度的使用高密度电法理性预测，且可以依据采集数据进行地下情况勘测和规律总结，这一方法能够快速确定地下情况的各种复杂问题，从而有效解决。高密度电法还可以进行野外实测数据的整理以及润色调整工作，并利用最小二乘法进行数据的反演处理，从而确定出最终的电阻率断层剖面图和解读图。

3.高密度电法的在工程地质和岩土勘查中的具体应用分析

高密度电法在工程地质以及岩土勘查中的运用就在于其可以依据当地地层情况确定岩土性质从而确定建筑方式。以SE村为例，其地质情况属第二时期的花岗闪长岩，PH值6.5～7，呈颗粒状，且在勘测现场能够发现有一部分岩石裸露在地表，电阻率值相当高。由于裸露地表的部分收到风化，水质情况呈现低阻情况，与地下岩土层有很大不同。施工人员依据岩石风化情况进行场地勘测和地质情况确定。A型剖面线总长85米，位于50度角方向上，B型剖面线总长290米，位于115度方位角上。且从A型反演断层剖面线角度来看，风化范围逐渐扩大，电阻率值维持在60欧姆左右，地层深度控制在7米以内，而B型剖面线上则有一个低电阻带，能够控制风化程度和电阻率值在80欧姆以为深度控制在8米左右。在测量AB型剖面断层后，在接近山脊的位置，根部低电阻范围较大，依据勘测结果可确定风化导致滑坡是由于拉力作用而导致的裂纹产生，在A型剖面上，由于风化程度重，电阻率很低，且相对集中。依据反演操作可确定风化的岩土倾斜度和坡角相同，也因此不稳定。相比于A型剖面线。B型剖面线在花岗闪长岩的风化程度确定上更具准确性。风化程度的深度控制在2米～16米之间，尤其接触范围内的电阻率呈现走低之态，多在75欧姆左右。覆盖层的花岗闪长岩具有高电阻特质，电阻值控制在420欧姆左右。在该区域155米上下5米的范围内也存在一个接触式低电阻带。因而可以確定断层处于西北方位。据此，可以根据断层范围内地表的隆起情况确定高电阻部分的整理情况，从而确定断层位置。结合AB型剖面线。该区域容易出现断层及滑坡状况，因而可建议从A型剖面线进行抗滑处理，从而保证建筑物及人们生命财产安全。

4.结语

我国的电法勘测技术经过长期的发展，也在基础理论、方法判断和具体应用等方面有了不错的成就，尤其在工程地质勘测中，高密度电法正逐渐发挥着越来越重要的作用。高密度电法的高效性，直接降低了我国地质勘测意外事故的发生率，给我国工程建设提供了足够的方便和可能。

参考文献

[1] 周志涛，刘爱华.高密度电法在工程岩溶勘探中的应用分析[J].建材与装饰，2017（43）.

[2] 胡俊杰.高密度电法在岩溶地区桥梁基础勘察中的应用[J].工程地球物理学报，2016，13（3）：304-306.