高密度电法在工程物探中的运用研究

吕龙飞

摘 要：文章基于高密度电法的基本原理，分析在工程物探中应用此方法的基本流程，并对工程物探中应用此方法的具体应用情况进行介绍，以供参考。

关键词：高密度电法;工程物探;运用

在目前规模不断扩大的工程建设过程中，开展工程物探工作时遇到目标体埋深不够和规模较小的情况也越来越多，如果采用传统的电剖面法或电测深法，会利用导线的敷设来实现对一个记录点数据的观测，但是却无法满足其中地下管道、防空洞以及岩溶等工程中的小点距和高数据的要求。面对上述问题，文章提出了采取高密度电法来开展工程物探工作的策略，通过导线敷设之后可以实现对上千个记录点的数据监测，具有较高施工效率和数据采集密度比较大等优点，还可以直观地观察物探结果，表现出具有较高自动化的优点。

1    高密度电法的基本原理

高密度电法是一种结合了传统的电测深法和电剖面法优势的一种先进的工程物探方法，其使用原理与常规的电法基本相同，主要通过A和B两个电极向地下提供电流I。想要计算其中M极和N极之间的视电阻率，则可以通过公式ρ=K·?V/I进行计算，?V是M和N极之间的电位差，K是装置系数。比如在公路滑坡调查和勘探中应用高密度电法时，是基于土体和岩体导电性的不同，通過对地下稳定点的观测来寻找和研究其分布规律，在此分析结果的基础上解决地质工程问题。通过此方法的应用可以直接将数据反演为电阻率剖面图，并且通过相应的反演技术来开展工程物探研究和分析工作，重点对土地和岩体密实度以及界限进行分析。通过上述应用反演技术得出的剖面图直观地显示电阻率，实现工程物探效率的提升和此方法的有效应用。

2    高密度电法在工程物探中的处理流程

此方法主要采用低频交流电的供电方式，并且通过地层视电阻的方式来显示探测结果，从本质上说，此方法属于直流电阻率法。在此高密度电法的工作系统中，主要有主机、计算机、转换器、电极系等部分组成，其中的主机作用是对数据进行传输，且通过计算机来处理数据，通过在转换器和电缆实现对各个电极系的工作控制。在对此方法进行具体应用时，一是通过此系统中的电极系来测量和搜集断面的相关数据信息并向转换器进行传送。二是转换器通过电缆将收到的数据信息向高密度主机进行输送。三是在此主机中对上述数据信息进行存储，并且通过通信系统将这些数据信息向计算机传送。四是通过计算机中的软件系统来处理这些数据信息。五是通过计算机对这些数据信息的处理以及实现数据转换，清除其中特定模块的畸变点并开展地形校正等预处理工作，最终形成二维反演合成图。

3    密度电法在工程物探中的具体运用

3.1  在岩溶调查中的应用

在岩溶的发育区通过此方法与浅层地震和探地雷达等方法进行结合可以实现对熔岩发育情况的勘探。这是由于岩溶的发育情况与基岩断裂有着密切的关系，可以通过此方法来探究基岩断面的相关数据信息，勘探和研究岩溶发育规律。在通过上述方法进行勘探之后，如果基岩出现低阻的状态则证明此断面为二叠系小江边组碳质页岩。如果为高阻状态则证明其断面为灰岩。采用这种方法分析不同基岩断面的电性的同时，可以作为对基岩断面判断的依据，在此基础上来掉牙岩溶发育情况。

此外，在灰岩分布区域，也可以通过此方法结合灰岩和岩溶之间的关系来勘探灰岩的分布区域和埋深，也就是通过判断灰岩的电性来对其埋深和分布区域进行确定，并且通过灰岩和基岩的电性差异对二者的界限进行确定，判定容易出现岩溶塌陷区域。

3.2  在地质勘探找水中的应用

以某地区为例，其生活用水区域的浅层为第四系水，容易在秋冬季节出现用水困难的问题。针对此问题可以通过高密度电法的应用进行找水作业。由于此地区为低丘区，整体地势比较平缓且底层结构比较简单，表层中主要有砂岩、泥岩和薄煤层等，在采用此方法时，按照间距为3 m的要求进行电极测点的布置，并按照东西和南北方向设置剖面开展勘测工作。勘测结果表明南北方向上的基岩点比较均匀，而东西方向则出现了相对低阻异常的区域，原因是基岩构造裂隙内含有水或者是存在薄煤层，在通过进一步的探井勘测之后证明是含水裂隙区的原因，此区域的成井水量可以满足生活用水需求。

3.3  在管线探测中的应用

在工程建设中通过管线探测工作可以有效保护管线不被破坏，通过高密度电法的应用，可以使用金属管探测仪来探测电缆和金属管道，并且使用高密度电法来探测下水管和水泥罐等。这主要由于此种管道通常为混凝土材质，具有较高的电阻率。在具体的应用中，可以通过多个电极的应用来探测地下管线，这些电极测点之间的距离间隔为0.4 m，如果在探测过程中发现其中存在高电阻异常现象，则可以结合金属管线仪的探测结果来判断其底部埋深。

3.4  在地层划分中的应用

以某水利工程为例，针对其容易出现滑塌事故的部分堤段，需要通过聘请专业地质勘查机构的方式来对此堤段开展综合物探勘查工作，分析此堤段容易出现滑塌事故的原因。比如在此工程中，可以通过应用多个电极且保证电极测点之间相距5 m距离的勘探方式，通过高密度电法的勘测结果分析表明，此堤段下的淤泥质黏土层和淤泥层表现出显著的低电性层特点，因此，在此层结构基础上作为坝体的基础层，其承载性能无法满足上部结构的承载力要求，而且在工程施工中受到机械振动以及来往船舶造成的水扰动等影响则会造成滑塌事故频发。

4    结语

在目前的工程物探作业中应用高密度法是比较常见的操作，不仅可以在多种地质工程中表现出工程物探工作的有效性和可靠性优势，同时也可以实现此物探工作效率的提升和成本的降低，通过准确和有效的工程物探结果帮助工程建设工作有序和安全开展。

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