高密度電法在工程勘察中的應用

【摘要】高密度電法的應用效率，這是不同于一般直流電法的重要方面，有著信息收集快、應用成本低的優(yōu)勢。隨著科學技術的發(fā)展，其應用方法也在逐漸完善，在工程勘察中的應用領域不斷拓展，可以探測隱患堤壩、地下溶洞、地質災害等問題。本文介紹高密度電法的應用原理，將其在實際工程中的勘察狀況進行解析。

【關鍵詞】高密度電法;工程勘察;應用

高密度電法起源于20世紀80年，屬于物探新技術。其應用基于靜電場理論，實現地下探測，將探測目標周圍介質存在的電性差異進行解讀。這一方法是通過陣列的方式完成高精度測量，將測量數據通過二維反演方法進行處理，結合計算機就能完成圖線重塑，保證高分辨率的圖像，解讀信息量大的工程。高密度電法應用過程中，具有信息收集快、應用成本低的優(yōu)勢，它的應用方法也在發(fā)展過程中逐漸完善，應用領域不斷拓展，可以用于探測堤壩隱患、地下溶洞、地質災害等，在這些方面，探測效果均十分明顯。

1、高密度電法的應用原理

高密度電法和直流電法的應用原理相同，高密度電法的應用是探測地下目標與周圍介質之間的電性差異，屬于一種物探勘探技術。應用過程中對地下進行直流電流加載，在地表用觀測儀器觀察地下電場分布狀況，研究電場分布規(guī)律，從而發(fā)現地質問題并將其解決。

2、工程研究及分析

2.1工程狀況

工程位于長江南岸三斗坪鎮(zhèn)，區(qū)域屬于構造侵蝕剝蝕中低山峽谷地貌，地勢走向由南向東，地面高程區(qū)間為67-79m，工程區(qū)域的自然斜坡坡角在10。-25。之間。測出電測剖面，剖面長度為180m，極距3m，電性為成層狀分布，上層接近是400Ω·m電阻率，層面表現為卵礫石層，電層層級分布不均，黏土、沙電阻率為300～400Ω·m，礫石層300Ω·m。巖層產狀緩和，朝東偏移，如圖1.

分析電測剖面，剖面長180m，極距3m，電性程度發(fā)生變化，松散破碎砂礫角石層500Ω·m.礫石層300～500Ω·m，完整礫石層300m，含水較多。

2.2勘測問題研究

就工地的地形和地質狀況進行研究，會看到布置電極過程中存在意想不到的困難，有些地方堆放有垃圾，影響電極布設完整性。出現這些狀況以后，必須要在測線設計過程中，將問題進行最大程度上的避免。若測量過程中，需要在露出的巖石上進行電極的布置，可以用潮濕的泥土推成土堆或者土包將電極插入，進行相應操作。巖石的露出面積不是很大，可以將電極的布置位置進行偏移，保證接地電阻完美使用。接地電阻的大小由電極附近的巖石和土壤決定，因此在干燥土壤中埋設電極過程中，要減少接地電阻，這需要對電極進行澆水操作或是使用一定比例的鹽水布置在周圍，從而起到降低電極周圍物質電阻的效果，減少接地電阻阻值。

3、高密度電法在工程勘察中的應用注意事項

3.1布線

布線過程中，需要根據地形，選擇地方區(qū)域，控制巖層傾斜角，分析斷層構造變化，從而更為精準的確定布線方向，布線過程中應優(yōu)先選擇空曠地區(qū)進行布置，這樣可以保證收放線時間更短，提高工作效率。在地形起伏較大的區(qū)域，巖層傾角大于10。，斷裂構造發(fā)育時，需要更為精準地控制巖層走向，確定布線方式。另外也需要精準分析地形特征，控制坡度以后，在坡度不大的斜坡上，完成布線方向調整，使其與地形等高線保持平行。了解地表電流屏蔽的相關影響，確定巖層走向以及傾斜角度，選定特殊測點以后，在相互垂直的不同方向上進行布線測量，后期對比研究垂直方向的電測深曲線變化數據，確定規(guī)律以后，完成測區(qū)檢測以及其它點的布線控制[1]。

測線過程中需要保證布置在一條直線，控制不利因素造成的干擾。在地形起伏較大的區(qū)域控制高密度電法勘探時的壓制和干擾因素。在含有不良地質構造的區(qū)域對高密度電法勘探的數據采集產生影響較高時，不能僅僅依靠軟件反演，為了降低誤差還需要會根據已知鉆探、地質、物探數據進行對比和分析，排除不合理數據以后，完成更好的正演推算，在構建合適的結果以后，完成反演解釋分析，提升效果[2]。

3.2排列裝置的選擇

排列裝置的選擇對整個勘探效果有著很重要的影響，裝置不同會導致探測過程中的深度和分辨率不同。常用的裝置包括微分裝置，該裝置的特點是信號震蕩早、異常幅值小。溫納裝置異常幅值較小，信號震蕩效果較好。偶極裝置，異常幅值相對較大，具有清晰的辨識能力，但是使用過程中會伴隨著較為激烈的信號震蕩，在高阻阻體的上方位置也會呈現出一定的低阻異常現象。施倫貝射裝置在應用過程中，對地下電阻率的變化監(jiān)測比較敏感，探測方向包括水平方向和垂直方向，具有溫納裝置以及偶極裝置的優(yōu)點，對深部探測和淺部探測都比較適用。

3.3電極間距的控制以及接地問題分析

在進行裝置選擇時，需要研究電極間距，因為它是影響剖面測量的深度和對目標探測精度的變量。如果間距較小，測量深度也會較淺，并會產生振動，造成探測異常。從常規(guī)角度分析，則可以檢測目標體以及最小電極距的差異變化。因此在進行野外探測過程中，則需要清楚的了解相關資料數據，確定探測深度以及尺寸，選擇合適的極距和合理的數據采集裝置。

電極接地后，需要合理利用高密度電法儀完成接地電極檢測分析，期間需要按照要求保證每根電極接地質量，如果存在電極接地質量不好的現象，需要在后續(xù)的供電及測量過程中對電極影響進行分析，完成數據采集，保證其與實際的地質情況相符，保障結果符合要求。

結語：

高密度電法工作效率較高，使用費用相對低廉，也屬于一種有效的勘測手段。在勘，期間應對場地進行了解，選擇合理的測量方法、工作方式，排除干擾因素降。也可使用其他勘探方法、記錄完整的地質資料等，進行綜合勘探。

研究表明，高密度電法在應用過程中，可以對地質體完成很好的分辨，提升分辨率，完成工程勘探的輔助檢測，另外在施工過程中可以對剖面位置進行準確確定，精準定位測量方法以后，使物探結果與鉆孔資料更好地結合。

參考文獻：

[1]陳陽.高密度電法在工程勘察中的運用探討[J].世界有色金屬，2018，000（003）：278-278.

[2]吳燦燦，朱敏.高密度電法勘探在工程勘察中的應用[J].陰山學刊（自然科學版），2018，032（002）：P.39-41.

作者簡介：

柴世松（1988-），男，漢族，安徽省蕪湖市人，工程師，本科，單位：華東冶金地質勘查局物探隊。物探工程師。