浅谈电法勘探方法在工程中的应用

黄卫

摘要：以工程地质勘查为主体，介绍了几种当下比较常用的电法勘探方法，电法勘探在工程应用中能发挥很大的作用，较好的了解并掌握几种常用的电法勘探手法能有效提高工程勘探的效率和精度。

关键词：电法勘探；工程；应用

[中图分类号]P31[文献标识码]A

1、地质勘查的释义

广义的地质勘查是根据国防安全建设、经济建设和科学技术研究的需要，对某一地区内的岩石、地下水、地层构造、矿产、地形地貌等地质情况进行的有目的的调查研究工作。按照目的的不同，地质勘查工作的方法也不一样。例如，水文地质勘查，是以寻找可开发和可利用地下水为主要目的进行的勘查工作，主要使用高密度电法、激发极法等勘探方法。而工程地质勘探一般使用分辨率高的地質雷达法。

2、工程地质勘察的目的与任务

在城建规划和建（构）筑物、交通等的基本建设工兴建之前，需要进行前期的工程地质勘察，其目的是了解工作区域内的工程地质条件，利用勘探资料分析可能存在的地质问题，对工程开展地区做出合理的工程地质评价，为工程建设的设计、规划和施工提供可靠的地质数据支撑，以达到保证施工过程中的安全稳定和施工成本的经济合理的目的。

工程地质勘察的任务主要有下列几个方面：

（1）查明工程建筑地区地基土体的工程地质条件。

（2）分析可能存在的工程地质问题。

（3）有条件的情况下挑选地质情况相对较好的建筑场地。

（4）提出改进和规避地质隐患的措施和建议。

（5）预测工程完工后对本地区地质环境造成的影响。

3、常见的几种电法勘探方法

3.1电法

3.1.1高密度电法

高密度电法实际上是集中了电剖面法和电测深法，其原理与普通电阻率法相同，不同的地方是设置了密度较高的观测点，所以也可以称为阵列勘探方法。关于阵列电法勘探的思想源于20世纪70年代末期，20世纪80年代中期日本将之应用于野外，20世纪末期被引进我国，继而开启了我国高密度电法及其应用技术的研究。

使用高密度电法在野外开展工作时需将全部电极（数十根及其以上）置于剖面上，利用相关控制和采集仪器便可实现剖面中各个位置的数据的快速采集。与常规电阻率法相比，高密度电法具有如下优点：1.电极布置方便，可以一次性完成，提高了效率；2.电极排列方式多种多样，能获得十分丰富的地电断面信息；3.室外的数据采集实现了自动化或半自动化，避免了人为误差的同时，也提高了数据采集的速率。

3.1.2超高密度电法

高密度电阻率法作为一种阵列勘探方法，其本质仍然是采取普通电法的电极装置和数据采集方式。而超高密度电阻率法不受电极装置和数据采集方式的限制，可以将ABMN放到任意网格节点上。只需布置好电极，连接好仪器就可进行勘测工作。而且超高密度电法所使用的反演方法已经发展为电法勘探中非常重要的一种数据处理方法，而采集数据量的多少直接影响反演结果的准确性。采用超高密度电阻率法，所得到的数据量是普通电法的40倍以上，所以反演后的结果就更加可靠。

3.2激发极化法

研究发现在电法勘探的过程中，在电极排列向大地供入或切断电流的瞬间，测量电极之间总能观测到跟时间相关的缓慢变化的附加电场，称为激发极化效应。激发极化法是通过电场激发岩石、矿石，观察不同岩石、矿石的激发极化效应的差异来解决地质问题的一类勘探方法。我国开始研究激电法是在20世纪50年代末，到20世纪80年代初又开始对频谱激电法进行研究。激发极化法不受地形地势的限制，测量数据较多，在水文地质和工程地质中有较大的应用空间。

3.3可控源音频大地电磁法

基于电磁波传播理论和麦克斯韦方程组建立了视电阻率和电场与磁场比值之间的关系，并根据电磁波的趋肤效应理论得出电磁波的传播深度（或探测深度）与频率之间的关系，可以通过改变发射频率来改变探测深度，达到频率测深的目的。

可控源音频大地电磁法是采用人工场源，在一定范围内该场源可近似为平面波。其有勘探范围大，能显著增强电阻抗干扰能力减少地形对电阻的影响，且7个点的同时测量也提高了勘探效率等优点。可应用于寻找金属矿、找煤、水库坝体渗漏情况调查、地下水源的寻找等。

3.4地质雷达

地质雷达与探空雷达技术均是利用宽带高频率电磁脉冲波的反射勘测目标，再对目标进行分析。不同点是地质雷达的频率较低，更适应与用于地质体的勘测。

地质雷达的穿透效果和发射电磁脉冲波的频率有一定的联系，发展初期，由于技术等原因的限制，其穿透深度很浅，但是分辨率却很高。随着研究的深入以及技术的不断革新，其穿透程度就也越来越大。由于地质雷达的分辨率比较高，测量结果准确度高等优点，在浅层地质勘测中应用十分广泛。

4、结论

本文通过对当下应用较多的几种电法勘探方法的探讨，可以看出，电法勘探方法在实际的地质勘探中有着十分广泛的应用，归结起来有以下几个方面：

（1）高密度电法和超高密度电法由于其工作效率高、精确的地电剖面成像以及较深的探测距离，成为水文和工程地质勘察中最有效的方法。但是考虑到该方法的分辨率不高，在具体的应用中需要结合实践经验和其他勘探方法，以达到探清地质体的目的。

（2）地质雷达由于分辨率高，主要应用于各类工程地质条件的勘探，是工程地质勘探首选的电法勘探方法。同时，该方法还可以和地震勘探结合，利用已有的资料和技术，可以在更多的领域发挥作用。

（3）在水文地质条件的勘探中，激发极化法和可控源音频大地电磁法都是十分有效的电法勘探方法，将两者结合起来使用，可以在寻找地下水资源方面发挥很好的作用。

参考文献：

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