王金鎖

山西省煤炭地質(zhì)115勘查院

高密度電法在工程物探中的應(yīng)用探討

王金鎖

山西省煤炭地質(zhì)115勘查院

隨著科技的不斷進(jìn)步，工程物探技術(shù)呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的趨勢，其中高密度電法因其具備收集信息量大，測量的密度高等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用，本文將通過對高密度電法進(jìn)行分析，進(jìn)一步探討高密度電法在工程物探中的應(yīng)用。

高密度電法；工程物探；應(yīng)用

高密度電法隨著時(shí)代的進(jìn)步已經(jīng)成為現(xiàn)今在工程物探中應(yīng)用廣泛的技術(shù)，其主要是通過對水文地質(zhì)與工程地質(zhì)的調(diào)查和研究提出的。在工程物探中采用高密度電法可以有效的減少故障的發(fā)生率，降低因?yàn)殡姶抛饔脦淼男畔⒏蓴_等，有效的提高了工程物探中數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，為提前檢測出地質(zhì)災(zāi)害提供了有效的保障[1]。

1 高密度電法的基本概況

1.1 高密度電法的工作原理

高密度電法是通過對實(shí)際的水文和工程以及地質(zhì)調(diào)查的需要?jiǎng)?chuàng)新的新型電探方法，該電探方法是將巖石和礦石之間存在的電阻率差異作為前提，對空間中與差異性相關(guān)電場的分布特征和變化規(guī)律進(jìn)行分析和研究，能有效的查明地下地質(zhì)構(gòu)造體系和存在的不均勻電性體。一般情況下高密度電法通過組合電阻率剖面和電阻率測深兩種方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，有效的保證數(shù)據(jù)的精確性和高效性，并且針對不均體探測有著重要的意義。在實(shí)際的應(yīng)用過程中，通過將地面的A1B1點(diǎn)設(shè)置為供電點(diǎn)，I設(shè)置為向下輸入電流強(qiáng)度的方式，使地下可以形成穩(wěn)定的電場E，然后將A1B1點(diǎn)的中心設(shè)置為O，則A1B1點(diǎn)長度范圍內(nèi)的電場呈均勻轉(zhuǎn)態(tài)，并且通過安置測量電極的方式可以得出電位差，即 U，由此將其電阻率的計(jì)算公式定義為k，其中k指的是裝置的系數(shù)，需要注意的是當(dāng)測量裝置不同時(shí)裝置的系數(shù)也會(huì)隨之發(fā)生變化[2]。

1.2 高密度電法的特點(diǎn)

相對于普通的電阻率法，高密度電法的優(yōu)點(diǎn)在于，能將快速的完成電極的布置工作，提高工作效率的同時(shí)降低降低了電磁的干擾和故障的發(fā)生率；其次針對野外測量工作，利用高密度電法中的多種電極排列方式能有效的獲得相關(guān)的地質(zhì)構(gòu)造數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)的采集速度得到有效的提高，從而減少因?yàn)槭謩?dòng)操作造成的失誤；最后因?yàn)榭萍嫉牟粩噙M(jìn)步，使該技術(shù)的成像功能逐漸向三維方向發(fā)展，為地電資料的精準(zhǔn)度提供了有效的依據(jù)。

2 工程物探中高密度電法的應(yīng)用

工程物探針對勘探對象的不同可以將其劃分為石油工程和固體礦物工程以及水工環(huán)工程等三大類，將高密度電法帶入到這三大類的工程建設(shè)中，能有效的緩解其中存在的問題，并創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。

2.1 高密度電法在水庫大壩中的應(yīng)用

在水利工程物探中，通過高密度電法對其滲透性分析，能有效檢測出該水利工程的安全性，以南方某地域的水庫水壩為例，通過高密度電法探測水庫水壩中的反演色譜圖可以了解到，水庫的水位為190m，并且在相關(guān)定點(diǎn)的位置，即相對高度為179-186m的區(qū)域，可觀察到該區(qū)域出現(xiàn)了明顯的低阻閉合圈，并將其與電阻率中的等值線進(jìn)行對比可以發(fā)現(xiàn)該區(qū)域的成像和等值線基本吻合，由此判斷該水域?yàn)楦凰畢^(qū)域，另外在水位線以下的水域內(nèi)并沒有檢測出異常的低阻[3]。

2.2 高密度電法在巖溶勘探中的應(yīng)用

以某橋梁的橋基勘測為例，通過對橋基地下的地質(zhì)情況以及周圍工區(qū)居民所在地的地質(zhì)情況進(jìn)行探測分析，了解該地區(qū)的溶洞分布情況，并根據(jù)探測結(jié)果判斷該區(qū)域是否適合興建工區(qū)民房以及現(xiàn)有民房建筑是否安全等。該區(qū)域的淺層主要是由厚度不等的礫石土層構(gòu)成，電阻率約為200～1000Ω·m，其工區(qū)中的巖層的電阻率參數(shù)如表1所示：

表1 工區(qū)中巖層的電阻率參數(shù)

利用高密度電法對其數(shù)據(jù)進(jìn)行收集分析可以了解到該區(qū)域的剖面存在異常情況，一是低阻圈閉中里程和深度分別為125～145m、10m的區(qū)域，該區(qū)域的上部存在電阻率為30Ω·m的一對低阻封閉圈，結(jié)合相關(guān)的資料可以判斷為該區(qū)域存在因填充作用形成的含水砂巖溶洞；二是低阻圈閉中里程為165～185m，深度同樣為10m的區(qū)域，該區(qū)域可以判斷為含水砂巖的溶洞；三是屬于高阻圈閉中里程為210～235m，深度為10m的區(qū)域，該區(qū)域的電阻率高達(dá)1000Ω·m，雖然目前尚未發(fā)現(xiàn)該區(qū)域存在溶洞的填充通道，但是存在該通道在平行測線部位的情況，根據(jù)此類情況將其初步判斷為礫土層的高阻溶洞。在后期的實(shí)際操作中，該推測得以證實(shí)，由此可見高密度電法對于圈定巖溶的基本情況有著一定的作用。

3 采用高密度電法的意義和問題

在進(jìn)行工程物探中，雖然涉及的工程類別存在一定的差異，但是采用高密度電法都能有效的解決其中的問題，提高工作的效率。例如在進(jìn)行巖溶的勘探過程中，因?yàn)榈刭|(zhì)探坑以及相關(guān)鉆孔的數(shù)量有一定的限制，采用傳統(tǒng)的方式只能從局部對其巖溶的情況進(jìn)行分析，而采用高密度電法則可以對地層實(shí)現(xiàn)連續(xù)性的勘探，通過這樣的方式能有效的對其進(jìn)行災(zāi)害預(yù)測，并做好相應(yīng)的預(yù)防措施，并且針對后期工程的施工和鉆探都具備指導(dǎo)意義。

雖然在工程物探中高密度電法起著重要的作用，但是其中海上存在一定的問題，例如該技術(shù)是屬于間接測量的物探技術(shù)，在探測范圍以及精度的影響下，針對小面積的溶洞或未被測線覆蓋的區(qū)域容易被遺漏，同時(shí)還存在電層之間相互干擾的情況，這就給數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和后期的數(shù)據(jù)處理帶來一定的影響。針對這一情況可以針對存在問題的區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)勘查，根據(jù)實(shí)時(shí)的勘測結(jié)果更新相關(guān)的資料，以確保資料的準(zhǔn)確性，提高工作的效率[4]。

結(jié)語:

隨著高密度電法在工程物探中被廣泛應(yīng)用，需要相關(guān)人員在對其進(jìn)行合理操作的同時(shí)，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)該技術(shù)中存在的問題或缺陷，并對其不斷的進(jìn)行完善和改進(jìn)，使其能在工程物探中創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益，并使自然災(zāi)害的預(yù)見性能增強(qiáng)。

[1]蔣富鵬,肖宏躍,劉壘,高陽.高密度電法在工程巖溶勘探中的應(yīng)用[J].工程地球物理學(xué)報(bào),2013,03:389-393.

[2]陽少天.高密度電法在水文地質(zhì)和工程地質(zhì)中的應(yīng)用[J].環(huán)球人文地理,2014,22:32-33.

[3]陶君宏.高密度電法在水文地質(zhì)和工程地質(zhì)中的應(yīng)用[J].科技致富向?qū)?2015,06:35-35.

[4]祝杰,亢會(huì)明,杜毅,雷宛.水域高密度電法在工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用研究[J].勘察科學(xué)技術(shù),2011,02:60-61.