高密度电法在水文地质和工程地质中的应用

■胡自远

（山东省第七地质矿产勘查院　山东　临沂　276006）

高密度电法在水文地质和工程地质中的应用

■胡自远

（山东省第七地质矿产勘查院山东临沂276006）

伴随中国经济的飞速发展以及地质勘探技术的跨越式发展，高密度电法成为一种新的探测技术，将广泛应用于将来的发展中。本文将论述高密度电法的概念、分析高密度电法的操作原理、技术和数据处理方法及具体实例，深入研究高密度电法在水文地质和工程地中中的应用。

高密度电法水文地质工程地质

0　引言

电法勘探迄今已有百年多的历史。经过人类科学工作者不断努力，电法勘探技术以经涉及多个领域，如矿产资源、内部构造、水文地质、工程地质、地质灾害、考古等多个领域，其应用范围极其广泛并发挥着重要作用。高密度电法作为一种全新的电探方式，依据于水文地质和工程地质调查和建设而研究出的。该方法享有较高密度测点、庞大的信息量等优势，并能够帮助提升地质勘探的准确性与科学性。

1　高密度电法的概念

高密度电法的工作原理和普通电阻率法相似[1]，其实际上是融合了电剖面法与电探测法，区别在于高密度电法在实际观测中增加了高密度观测点，即一种阵列探勘方法，通过灵活组合、搭配电极达到全面覆盖进行测量的目的。并同时启动程控电极与微机工程电测仪，进行完成测量数据的采集工作。

其与常规电阻率法相比较，其有以下几个突出特点：

（1）高效率。高密度电法是一次性布置完成电极布置，这样不仅节约工作时间，而且大大降低了设备工作时发生故障的概率，更加有效的提高了工作效率。

（2）选择多样化。因为高密度电法是能够灵活排列电极组合方式[2]，不同种类的测量方案能够使用不同的电极排列方式，并能够较快的获取多方面的地电断面数据。

（3）自动化水平高。当前，高密度电法能够实现野外勘探作业半自动化或自动化，不仅节省人力资源，而且有效的提高工作效率。

另外，随着全球地球物理反演技术的发展，高密度电法的电阻率成像水平从一维提升到了三维成像技术，提升了其解释精度[3]。

2　高密度电法的方法

高密度电法从本质上来讲是一种直流电阻率法，但其在实际应用中，所采用的则是低频交流电供电，供电频率一般在20～30HZ之间。其在实际测量时，其测点点聚缩小到1～2m，并同时有探测和剖面两个功能[4]。因此，高密度电法所采集的信息量是常规电子率法采集信息量的百倍之多。

3　高密度电法在水文、工程地质中的具体应用方法

3.1高密度电法探寻异物

3.1.1实验概况

已知地下异常体的走向和大概的深度，判断异常体的具体位置，电阻性质。

3.1.2实验方案

将56个电极垂直异常体走向布设，电极距为0.5米。另将一个电极接在仪器上作为接地电阻。先测量接地电阻，无异常后，进行视电阻率的测量，仪器工作完毕，测量结束。由于时间限制，未进行第二条测线的布设及测量。

测线排列的位置坐标（RTK测量）：

起点 (第 1个电极的位置)：X=4003159.244 Y=544036.212 H=64.806

中间点 (第28个电极的位置)：X=4002171.428 Y=544041.923 H=64.587

终点 (第56个电极的位置)：X=4003184.042 Y=544047.734 H=64.806

3.1.3实验分析

实验过程中，按垂直于异常体的走向方向布线。由于埋藏深度不超过10米。所以我们将电极距设置为0.5米，56个电极距可以测量18层。这样可以测量出地下9米之内的视电阻率情况。首先，我们对起伏较大的坏点进行了剔除。

图1　

图2　迭代四次后所得的图像

3.1.4实验结论

从图2中可看出，在距离原点16米到20米地区域，深度1到4米之间出现蓝色低阻区域，所以推测在17米到18米范围内，深度1.59米到2米之间，有低阻异常体的存在。推测可能是铺设的供水或供暖管道，设计铺设线路时应避开此处。

3.2高密度电法勘探地下水

（1）任务与目的：山东某市，由于受到废水污染，致使当地村民不能正常饮水。为了解决百姓的饮水问题，需要在当地打一口深井，需要先对基岩缝隙中的水进行提取、检验分析。水质必须符合国家饮用水标准。

（2）测区主要概况：测区是属于丘陵地带，地质构造简单。地层中有玲珑花岗岩和第四系地层。在测区没有断裂构造，推测地下水位深于100米左右，从测区总体来看，具备地球物理前提条件。

（3）外业作业：选取较为平坦的作业范围，采用温奈尔装置，布置两条侧向，长度均为500，两电极的距离设置是6米，点距设置为6米，电极为100根，测试深度为1-33a。

图3　

（4）解释推断：图3是A电阻率垂直构造突出断面图，能够得知320-350米之间存在电阻异常的情况，大约有30米的宽度，属于垂直发育，较低的电阻率等级。B测试线中也存在类似情况。因此，推断这条电阻异常地带便是构造裂隙带，在该处打深井，获取地下水的可能性较大。

（5）应用效果分析：依据推断结果，施工人员在A测线325米的地方钻井取水，孔径深达220米，经过对水质的抽检，符合饮用水的标准，达成此次任务与目的。

4　结语

高密度电法具有数据采集量庞大、经济效益高以及分辨率较高的特点，已经成为一种先进的电探方式，不断需要依托先进的技术支持，在工作时能够减少电磁干扰，以及降低故障发生率，提高工作效率。而且在实际作业时，能够进行自动化采集数据，获得庞大的数据信息，有效提高工作效率并减少工作失误，已经普遍应用于水文地质和工程地质勘探作业中，其应用范围也逐步推广，增强企业经济效益。

[1]苏恒.高密度电法在水文地质和工程地质中的应用 [J].中国高新技术企业,2014,06: 126-127.

[2]阳少天.高密度电法在水文地质和工程地质中的应用 [J].环球人文地理,2014,22:32-33.

[3]王金修.高密度电法在水文地质和工程地质中的应用探讨 [J].低碳世界,2014,17: 140-141.

[4]匡其江,张义平.贵州特殊地质地貌条件下高密度电法的应用研究 [J].价值工程, 2014,24:309-311.

[5]阳少天.电法勘探在水文和工程地质中的应用 [J].环球人文地理,2014,14:47-48.

P631[文献码]B

1000-405X（2016）-9-305-2