工程地質(zhì)以及巖土勘查中高密度電法的應(yīng)用探析

惠航

摘 要：高密度電法作為一種新型的勘探地質(zhì)的方法，近年來在工程建設(shè)中被使用的次數(shù)不斷提高。使用高密度電法勘探，可以快速高效地了解地質(zhì)信息，在工程地質(zhì)調(diào)查和巖土勘查中有著絕對的優(yōu)勢和作用，既能帶來了一定的社會經(jīng)濟(jì)效益，也能避免部分經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)的損失?；诖?，文章對地質(zhì)勘測中高密度電法的應(yīng)用進(jìn)行了探析，希望能更好的提高地質(zhì)勘測的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)勘測；高密度電法；應(yīng)用

密度電法在實(shí)際操作中是結(jié)合了電剖面法和電測深法為一體的方法，地層、巖體及礦物產(chǎn)生的電性差異是高密度電法的地球物理應(yīng)用前提，它對人工建立的電流場在大地中的分布規(guī)律進(jìn)行觀測和分析，可以有效地解決工程地質(zhì)和巖土勘查中的各類問題。對野外實(shí)測的高密度電阻率數(shù)據(jù)，應(yīng)用高密度電法處理軟件進(jìn)行編輯、圓滑、調(diào)整等處理后，再利用最小二乘法進(jìn)行反演處理，最終獲得高密度電阻率斷面圖及解譯圖。

1.高密度電法

1.1 工作原理

高密度電法的工作原理是以常規(guī)電法探測原理為基礎(chǔ)優(yōu)化而來的。在電阻率剖面法中經(jīng)常用以高密度電阻率法，對于地形勘測、施工路段選擇、堤壩位置確定以及橋墩選擇和水庫滲漏、地形裂縫勘測和地下污水勘查等多種地質(zhì)環(huán)境有著很高的準(zhǔn)確率。高密度電法的另一優(yōu)勢體現(xiàn)在與傳統(tǒng)電阻率法的對比上，其以更迅速、高效、自動化的特征而被廣泛使用。高密度電阻率法的工作前提是介于地下環(huán)境的電壓差距而進(jìn)行的，通過檢測儀器上的兩個電極與地下環(huán)境接觸，從而測量電位差，并求解電阻率大小。再依據(jù)實(shí)際測量的電阻率剖面進(jìn)一步加以計(jì)算、整理、數(shù)據(jù)分析，從而得知地下環(huán)境的電阻率分布的實(shí)際情況，進(jìn)而依據(jù)此進(jìn)行地層劃分和異常情況排除?，F(xiàn)在多數(shù)使用的高密度電阻率法儀器以IYZD-6A型直流機(jī)為主，以溫納排序的方式確定地下環(huán)境斷層具體情況，從而加以利用。

1.2 操作步驟

高密度法的數(shù)據(jù)采集工作是所有工作的基礎(chǔ)，同時也是重中之重，數(shù)據(jù)采集依賴于主機(jī)、各種電極轉(zhuǎn)換裝置與控制器之間的電量供應(yīng)和測量。主機(jī)依據(jù)可以發(fā)送信息的電纜和供電電纜給多臺電極轉(zhuǎn)換器發(fā)送工作要求，在確定電極供電成功后，還要進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集和存儲。高密度電阻率法在開始工作時，供電電極與測量電極是同時一次性完工的，大多數(shù)時候，儀器的電極轉(zhuǎn)換裝置能夠控制溫納排列中電極是否供電，且在下一次測量中又轉(zhuǎn)換為測量型電極。工作人員在工作時，要求探測地下環(huán)境的深度足夠，但又要清楚各種異常情況。若想提升分辨率，就必須降低探測深度。若想擴(kuò)大探測深度，在精度確定上會存在很大問題？但在設(shè)計(jì)電極距離時，需要綜合考慮兩者情況，深度與精確度都要達(dá)到合格要求值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

高密度電法在收集數(shù)據(jù)之后即可進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理工作。當(dāng)然數(shù)據(jù)處理又包括預(yù)處理以及反演處理。數(shù)據(jù)預(yù)處理的主要工作在于對電阻率值進(jìn)行需求性控制，對于異變點(diǎn)和噪音來源點(diǎn)造成的差異數(shù)據(jù)給予刪除，且要拼接電阻率測量的多個斷面，將電極數(shù)據(jù)對應(yīng)的坐標(biāo)加入數(shù)據(jù)采集中。高密度電法的數(shù)據(jù)采集裝置多種多樣，且不同的裝置之間也有不同的數(shù)據(jù)整理方式。例如溫納排序，也就是四級排序，需要將信息采集點(diǎn)控制在工作電極之間，并通過儀器測量電阻率值。我國多數(shù)工程建設(shè)的電極距離以16或32為主，在數(shù)據(jù)采集時會自動分成不同的剖面層進(jìn)行年紀(jì)轉(zhuǎn)移和數(shù)據(jù)采集。主機(jī)依據(jù)不同的電阻率值來確定不同的地下環(huán)境，并根據(jù)此來確定地層情況。

2.高密度電法的工作原理與方式融合

高密度電法在實(shí)際運(yùn)用中多數(shù)以電剖面法和電勘測深度法為主要方式，在地下情況、巖層類型和礦物質(zhì)的電量差距上，能夠最大限度的使用高密度電法理性預(yù)測，且可以依據(jù)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行地下情況勘測和規(guī)律總結(jié)，這一方法能夠快速確定地下情況的各種復(fù)雜問題，從而有效解決。高密度電法還可以進(jìn)行野外實(shí)測數(shù)據(jù)的整理以及潤色調(diào)整工作，并利用最小二乘法進(jìn)行數(shù)據(jù)的反演處理，從而確定出最終的電阻率斷層剖面圖和解讀圖。

3.高密度電法的在工程地質(zhì)和巖土勘查中的具體應(yīng)用分析

高密度電法在工程地質(zhì)以及巖土勘查中的運(yùn)用就在于其可以依據(jù)當(dāng)?shù)氐貙忧闆r確定巖土性質(zhì)從而確定建筑方式。以SE村為例，其地質(zhì)情況屬第二時期的花崗閃長巖，PH值6.5～7，呈顆粒狀，且在勘測現(xiàn)場能夠發(fā)現(xiàn)有一部分巖石裸露在地表，電阻率值相當(dāng)高。由于裸露地表的部分收到風(fēng)化，水質(zhì)情況呈現(xiàn)低阻情況，與地下巖土層有很大不同。施工人員依據(jù)巖石風(fēng)化情況進(jìn)行場地勘測和地質(zhì)情況確定。A型剖面線總長85米，位于50度角方向上，B型剖面線總長290米，位于115度方位角上。且從A型反演斷層剖面線角度來看，風(fēng)化范圍逐漸擴(kuò)大，電阻率值維持在60歐姆左右，地層深度控制在7米以內(nèi)，而B型剖面線上則有一個低電阻帶，能夠控制風(fēng)化程度和電阻率值在80歐姆以為深度控制在8米左右。在測量AB型剖面斷層后，在接近山脊的位置，根部低電阻范圍較大，依據(jù)勘測結(jié)果可確定風(fēng)化導(dǎo)致滑坡是由于拉力作用而導(dǎo)致的裂紋產(chǎn)生，在A型剖面上，由于風(fēng)化程度重，電阻率很低，且相對集中。依據(jù)反演操作可確定風(fēng)化的巖土傾斜度和坡角相同，也因此不穩(wěn)定。相比于A型剖面線。B型剖面線在花崗閃長巖的風(fēng)化程度確定上更具準(zhǔn)確性。風(fēng)化程度的深度控制在2米～16米之間，尤其接觸范圍內(nèi)的電阻率呈現(xiàn)走低之態(tài)，多在75歐姆左右。覆蓋層的花崗閃長巖具有高電阻特質(zhì)，電阻值控制在420歐姆左右。在該區(qū)域155米上下5米的范圍內(nèi)也存在一個接觸式低電阻帶。因而可以確定斷層處于西北方位。據(jù)此，可以根據(jù)斷層范圍內(nèi)地表的隆起情況確定高電阻部分的整理情況，從而確定斷層位置。結(jié)合AB型剖面線。該區(qū)域容易出現(xiàn)斷層及滑坡狀況，因而可建議從A型剖面線進(jìn)行抗滑處理，從而保證建筑物及人們生命財(cái)產(chǎn)安全。

4.結(jié)語

我國的電法勘測技術(shù)經(jīng)過長期的發(fā)展，也在基礎(chǔ)理論、方法判斷和具體應(yīng)用等方面有了不錯的成就，尤其在工程地質(zhì)勘測中，高密度電法正逐漸發(fā)揮著越來越重要的作用。高密度電法的高效性，直接降低了我國地質(zhì)勘測意外事故的發(fā)生率，給我國工程建設(shè)提供了足夠的方便和可能。

參考文獻(xiàn)

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