高密度电法在工程地质勘察中的应用

张 峰

（新疆水利水电勘测设计研究院物探队 新疆 昌吉 831100）

1 前言

利用物探技术了解地层、地质结构的空间分布特征，是工程地质勘察工作中不可或缺的重要技术手段之一。能为工程地质勘察提供依据的物探方法有很多，而高密度电法则是众多物探方法中较为有效、快速的测试方法之一。本文结合工程实例来介绍一下高密度电法在工程地质勘察中的应用。

2 高密度电法基本原理

高密度电法是一种阵列式电阻率测量方法，它综合了垂向电测深及电测深剖面的特点，与常规电阻率法相比，高密度电法在野外采集过程中可组合多种装置形式，采集点距小、数据密度大，因而大大增加了采集的信息量，提高了观测精度。由于高密度电法可以实现数据的快速采集并与计算机结合，从而大幅提高了工作效率，能较为直观反映地下被探测介质之间的电性差异。

3 野外数据采集及数据处理

3.1 野外数据采集

高密度电法野外勘探一般采用温纳装置进行数据采集，电极距视勘探深度及纵向跨度而定，电极距一般为3m～10m，观测层数一般为20～30层。如果剖面长度较大，可分段布置剖面，在后期数据处理时可对剖面进行拼接，使其成为一条完整剖面。

3.1.1 温纳а排列

该装置适用于固定断面扫描测量，电极排列如图1，测量时，AM=MN=NB为一个电极间距，A、B、M、N逐点同时向右移动，得到第一条剖面线；接着AM、MN、NB增大一个电极间距，A、B、M、N逐点同时向右移动，得到另一条剖面线；这样不断扫描测量下去，得到倒梯形断面。温纳а排列对接地条件要求相对较低一些，在地面干燥，接地电阻较大，供电电流较小时，也能有较高的信噪比，地形的起伏对数据采集的影响相对较小，但随着电极距的相应增大，分辨率会下降。

3.1.2 温纳β排列

该装置电极排列如图2，测量时，AB=BM=MN为一个电极间距，A、B、M、N逐点同时向右移动，得到第一条剖面线；接着AB、BM、MN增大一个电极间距，A、B、M、N逐点同时向右移动，得到另一条剖面线；这样不断扫描测量下去，得到倒梯形断面。

温纳β排列需要较强的供电电流，地形起伏对数据采集的影响相对较大，但分辨率较高，对于电性差异较小地质异常体的反应较为明显。

3.2 数据处理

数据处理是用专用的高密度处理软件RES2DINV进行后期处理。将野外采集的高密度电法数据导入计算机后，用软件查看原始数据，剔除修正非正常值，然后对修正后的数据进行最小二乘法反演处理，得到深度与视电阻率的对应关系，输出视电阻率等值线色谱图，最后可加入边界条件进行地形较正。再根据视电阻率等值线色谱图在纵、横方向上的电性差异，结合已有的资料划分出不同的电性层，进而划分出地质层位或地质构造体的分布情况。

4 工程实例

4.1 古河槽测试

某水电站工程在地质勘察时推测有一古河槽由坝线位置通过，为查明古河槽的位置、宽度、最大埋深及走向，物探工作平行于坝线布置了W1、W 2两条高密度电法剖面。由于地表基本为砂卵砾石层，并在剖面中间位置有一条沥青路通过，高密度电法采用了温纳а装置，电极距为5m，观测层数为20层，其测试成果见图3、图4。

图1 温纳а排列测点位置示意图

图2 温纳β排列测点位置示意图

图3 W1高密度视电阻率色谱剖面图

图4 W2高密度视电阻率色谱剖面图

图5 G1构造调查高密度视电阻率色谱剖面图

图6 G2构造调查高密度视电阻率色谱剖面图

结合该测区已有地质资料对图3、图4进行分析判断，该测区覆盖层视电阻率呈相对高阻，大约在900Ω·m～3000Ω·m之间，基岩视电阻率呈相对低阻，大约在200Ω·m～500Ω·m之间，由此推断在W1剖面桩号240m～320m处，为古河槽位置，古河槽宽度大约60m，最大埋深30m左右；在W2剖面桩号225m～315m处，为古河槽位置，古河槽宽度大约90m，最大埋深34m左右。经建议，在W1剖面布置了ZK3、ZK4号钻孔。

高密度电法解释成果与钻孔结果对比。高密度电法解释ZK3号钻孔处基岩埋深9m左右，钻孔结果显示基岩埋深8.4m；高密度电法解释ZK4号钻孔基岩埋深33m左右，钻孔结果显示基岩埋深31.7m，表明高密度电法解释成果与钻孔结果基本一致。

4.2 构造调查

在某工程区域性构造调查中，应用了高密度电法测试。测区地形起伏，地表干燥，供电条件相对较差，因此采用了温纳а装置，电极距为10m，观测层数为15层～20层。图5、图6为该次构造调查中的两条高密度电法剖面图，从图5中分析判断，该剖面桩号640 m～780m为一低阻异常反映，宽度约140m，呈左倾，倾角约60°左右；从图6中分析判断，该剖面桩号500 m～570m段为一陡倾角低阻异常反映，宽度约70m，呈左倾，倾角约70°左右。经推断，以上两处低阻异常均为断层反映。高密度电法推断结果与探槽开挖结果对比表明，物探测试结果与开挖结果基本一致。

5 结语

高密度电法具有数据采集量大、分辨率高、工件效率高的特点，如今已被越来越广泛的运用。在工程地质勘察中，高密度电法能更加快速、有效的为地质人员提供前期资料，但是在实际工作中，高密度电法往往会受到地形、地质条件的制约，如地形起伏较大、测区岩性多样、电阻率差异较小等情况，这时就不宜单独选用高密度电法，为了得到更准确的解释成果，应与多种物探方法相结合，进行综合分析。陕西水利

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