邱云海 吳西全 康元欣

試分析高密度電法在工程物探中的應用

邱云海 吳西全 康元欣

（江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局物化探大隊 江西南昌 330000）

本文主要針對高密度電法在工程物探中的應用問題進行了分析，在簡要介紹了高密度電法的工作原理以及具體特點的基礎上，重點闡述了其在工程物探不同工作中的應用，并針對其未來的發(fā)展趨勢進行了展望。希望通過本文的論述，能夠使高密度電法的應用范圍得到擴大，同時也使工程物探領域能夠在這一方法的應用下得到更大程度的進步。

高密度電法；工程物探；應用

前言

高密度電法屬于工程物探領域主要應用的一種信息測量與收集方法，相對于傳統(tǒng)方法而言，高密度電法具有探測效果準確且信息收集量大的特點，除此之外，將其應用到工程物探當中還能夠有效的避免出現(xiàn)電磁干擾問題，可見，這一方法具有較大的應用優(yōu)勢。對這一方法在工程物探不同工作中的應用的分析對于其應用范圍的擴大能夠起到一定的促進作用，同時也能夠為其它領域提供相應的應用參考。

1 高密度電法概述

1.1 高密度電法工作原理

高密度電法的工作原理圖如圖1所示[1]。

通過圖1可以看出，高密度電法的應用需要通過高密度主機、電極系、轉換器以及計算機等設備來實現(xiàn)。其中，電極系的功能在于對需測量區(qū)域的電阻進行測量，并將所得出的數(shù)據(jù)通過轉換器輸送到高密度主機中，再由高密度主機將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C中，此時，計算機便能夠實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的轉換，通過一系列的處理，最終成圖。

1.1.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

圖1 高密度電法工作原理圖

高密度電法探測系統(tǒng)由主機、多路電極轉換器、電極系三部分組成。多路電極轉換器通過電纜控制電極系各電極的供電及測量狀態(tài)；主機通過通訊電纜、供電電纜向多路電極轉換器發(fā)出工作指令、向電極供電并接收、存儲測量數(shù)據(jù)。高密度電法探測系統(tǒng)外業(yè)工作裝置形式很多，常用溫納裝置、二極裝置、三極裝置及偶極裝置。裝置類型、總電極數(shù)與極距可根據(jù)場地條件與勘察目的適當選擇。

1.1.2 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采集結果自動存入主機，主機通過通訊軟件把采集數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C并轉換成處理系統(tǒng)要求的數(shù)據(jù)格式，經(jīng)過預處理（數(shù)據(jù)解編、連接、參數(shù)設定、剔除畸變點）、地形校正后，最后進行二維反演成圖。由于傳輸軟件及數(shù)據(jù)預處理功能較繁瑣，筆者自己編寫了數(shù)據(jù)傳輸軟件及各種裝置類型的數(shù)據(jù)預處理程序。

1.2 高密度電法特點

（1）數(shù)據(jù)采集效率高是高密度電法的一個明顯特點。在野外采集的過程中，通過對電極系的應用，數(shù)據(jù)的采集速度能夠得到極大程度的提高，鑒于其主要應用機械進行操作，因此相對于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方式而言，也具有較高的準確率[2]。

（2）高密度電法的應用需要通過對電極的布置來實現(xiàn)，而電極布置速度快則是高密度電法的一個主要特點，這一特點也是保證其工作效率得到提高的一個主要因素。

（3）通過對計算機技術的使用，基于高密度電法所探測到的數(shù)據(jù)會以圖像的形式呈現(xiàn)到計算機中，而圖像三維效果的實現(xiàn)則是這一技術的一個主要發(fā)展趨勢。

2 高密度電法在工程物探中的應用

高密度電法在工程物探中的應用主要體現(xiàn)在熔巖勘探、水庫大壩以及光線探測三方面。

2.1 高密度電法與熔巖勘探

存在一部分工程，其區(qū)域主要為容顏地貌，在這一區(qū)域進行施工，在地質(zhì)勘查過程中必須加入有關熔巖勘查的部分，這樣才能最終得出結論，判斷當?shù)氐牡刭|(zhì)狀況是否符合施工要求。某工程在施工過程中遭遇了類似的問題，通過高密度電法對巖層電阻的測試，最終得出如表1的結果[3]。

表1 某工程巖層電阻率

通過對數(shù)據(jù)的分析與判斷發(fā)現(xiàn)，該工程施工地區(qū)存在溶洞，且該溶洞為高阻溶洞。由此可見，將高密度電法應用到熔巖勘探過程中，能夠為工程的施工提供重要的參考，同時也就能夠避免由盲目施工所導致的工程受到損失的問題的出現(xiàn)。

2.2 高密度電法與水庫大壩

在水庫大壩的建設過程中，對于大壩的滲透性的分析十分重要。國家對于大壩的滲透性有著具體的規(guī)定，如滲透性超過了規(guī)定標準，則代表該大壩無法很好的起到阻攔水資源泄露的問題[4]。傳統(tǒng)的方法在測量水庫大壩滲透率的過程中，存在著測量結果不準確的問題，基于高密度電法的測量方式能夠避免這一問題的出現(xiàn)。以某水利工程為例，通過對高密度電法的應用，得出了該水庫大壩在各部位的電阻，而通過對電阻的分析發(fā)現(xiàn)，該大壩在水位線以下的水域并不存在滲漏的問題。因此判斷，該大壩安全性相對較高。

2.3 高密度電法與管線探測

高密度電法還可以應用到光線探測過程中。在過去，管線探測過程往往需要通過利用常規(guī)的金屬探測儀來實現(xiàn)。金屬探測儀在電纜探測方面具有較好的效果，這是不可否認的，但需要認識到的是，這一儀器的應用同樣存在其缺陷，主要體現(xiàn)在無法很好的完成對下水道等管道的探測，甚至在探測過程中，會出現(xiàn)很大的錯誤[5]。以高密度電法代替金屬探測儀實現(xiàn)管線探測工作能夠有效的解決上述問題，在此基礎上，下水道的探測也能夠很好的實現(xiàn)，且探測效果能夠得到保證。一般情況下，下水道等地下管道主要由混凝土組成，相對于土壤而言，這一材料的電阻值較高，因此，如發(fā)現(xiàn)某地區(qū)存在電阻值較高的現(xiàn)象，則可以判斷該地區(qū)可能存在地下管道。

3 高密度電法應用展望

工程物探領域包含的類別極多，每一種類別對于探測方法的要求都不盡相同，但實踐發(fā)現(xiàn)，高密度電法對于工程物探領域多數(shù)類別工程的探測都能夠起到較好的效果，同時，工程也能夠因此獲得較為準確的數(shù)據(jù)。無論對于熔巖勘探還是對于管道探測來說，高密度電法的應用均解決了傳統(tǒng)技術中存在的問題，從長遠的角度看，這一探測方法的應用范圍必定能夠得到拓展，更多領域將因此而獲得更大的價值。

另外，目前基于高密度電法所形成的圖像仍為二維的形式，隨著計算機技術的提高以及高密度電法與計算機技術結合的進一步深入，三維成像將成為可能，而這一目標的實現(xiàn)，必定能夠更大程度的提高所得出的數(shù)據(jù)的準確性。

高密度電法的應用優(yōu)勢是事實存在的，但其在具體應用過程中仍存在一定的瑕疵，例如：如果存在探測區(qū)域沒有被電極系覆蓋，那么測量結果中也會遺漏這一區(qū)域的具體情況，由此可能為工程帶來一定的損失。另外，在技術的應用過程中，電磁干擾的問題能夠被解決，但電層干擾的問題還顯著存在，這會對探測結果的準確性造成一定的干擾。針對這一點，有關人員還需要作出進一步的努力，以使上述問題能夠得到解決，從而最大程度的提高高密度電法的應用水平。

4 結論

作為工程物探領域的一種新型探測方法，高密度電法的應用能夠有效的解決傳統(tǒng)物探方法中存在的一系列不足，同時也就能夠達到提高探測效率與準確性的目的。高密度電法的應用基于計算機技術而實現(xiàn)，目前其效果已經(jīng)得到了多數(shù)領域的認可，從長遠發(fā)展的角度看，這一技術在成像效果方面必定能夠有所進步，同時其中存在的些許缺陷也能夠被很好的解決，其發(fā)展前景相對較好。

[1]張仲斌.高密度電法在工程物探中的應用[J].科技創(chuàng)新與應用，2016，06：292.

[2]王金鎖.高密度電法在工程物探中的應用探討[J].科學中國人，2015，23：21.

[3]李耀華.全空間高密度電阻率法模擬試驗及煤礦井下應用研究[D].河北工程大學，2008.

[4]倪亮，陳大紅，徐華文，張衡，金維浚，張文輝，林達明.水域電法在江、湖穿越工程中應用[J].地球物理學進展，2012，06：2710～2715.

[5]顏鐘.基于BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡的高密度電法反演理論應用研究[D].長江科學院，2012.

P631

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1004-7344（2016）31-0190-02

2016-10-13