高密度電阻率法是一種有效結(jié)合電測深和電剖面法，具有多種裝置、多種極距特點的勘探方法，屬于直流電阻率法的內(nèi)容。與傳統(tǒng)電阻率相比，高密度電阻率法具有觀點密度大、多級電極能夠?qū)崿F(xiàn)自動排列和測量參數(shù)等優(yōu)勢。目前，高密度電阻率法在工程地質(zhì)勘察、水利水電工程、地質(zhì)構(gòu)造等諸多領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用，并取得優(yōu)異效果和社會經(jīng)濟(jì)效益。本文結(jié)合某水利工程勘察實例，分析高密度電阻率法在水利工程地質(zhì)勘察中的具體應(yīng)用。

1.高密度電阻率法的基本原理

高密度電阻率法是建立在傳統(tǒng)電法原理基礎(chǔ)上的一種新型方法，由人工在導(dǎo)電性不同的介質(zhì)上加入直流電場，并使用預(yù)定裝置排列模式掃描，對目標(biāo)區(qū)域內(nèi)空間視電阻率變化規(guī)律進(jìn)行觀察。其原理是在地下通過A、B兩個供電極輸入穩(wěn)定的直流電流I，在電極M、N間會產(chǎn)生其電位差ΔUMN，對其進(jìn)行測量，并依據(jù)公式（1）（2）計算出該測點的視電阻率值的大小。公式如下：

在收集野外數(shù)據(jù)時，裝置設(shè)備所需的電極需要事先全部安裝準(zhǔn)備好，不需要對測量中的電極進(jìn)行任何的更換操作。實際操作中，可以配合多種裝置形式和電極距進(jìn)行工作，再將這些測量好的數(shù)據(jù)精準(zhǔn)地錄入到計算機中，然后利用實際測量到的視電阻率精確地計算這些數(shù)據(jù)剖面，對其進(jìn)行分析推測出所測地層中的電阻率分布規(guī)律，并結(jié)合相關(guān)的地質(zhì)資料，進(jìn)行一系列的研究分析，確定哪些為地質(zhì)目標(biāo)體。

電極距的數(shù)據(jù)點采集使用固定裝置形式，逐漸勻速地向右移動這些電極距。每一個電極距的測量結(jié)果，可以顯示出在一定深度范圍內(nèi)的巖層使用電阻率剖面法分析電阻率的橫向電性變化情況。其中，每一個電測深點是觀測到不同電極距的某一個記錄點，對該深點進(jìn)行分析，可以得出某一個記錄點巖層的視電阻率隨電極距變化的垂向電性規(guī)律，可將巖層分為不同的電極層，從而計算出其深厚度。高密度電阻率法正是在探測目標(biāo)區(qū)內(nèi)地質(zhì)目標(biāo)體在每一個方向所觀測的不同的直流電場，從而分析出地質(zhì)介質(zhì)電阻率的分布情況。

2.高密度電阻率法的裝置形式

高密度電阻率法在野外工作時，需要應(yīng)用多級排列裝置（如溫納、偶級、微分、單邊等）形式來完成。在工程地質(zhì)實際勘探中，一般需多種裝置形式配合使用，不單獨使用其中一種裝置形式，這樣能夠得到最優(yōu)的勘探結(jié)果。高密度電阻率法裝置中，供電電極為A、B，測電電極為M、N。

2.1 溫納裝置測量模式

該模式是以A、M、N、B順序排列，AM=MN=NB是其一開前的電極間距，在測量后，這些電極會同時向右移動，其間距會均勻增大，從而得出一系列不同的地質(zhì)剖面線。該模式適合在固定斷面中應(yīng)用測量，其測量斷面呈倒梯形形式向右移動，在大規(guī)模的探測地質(zhì)體中能夠取得最佳效果（圖1）。

2.2 偶極裝置測量模式

該模式以A、B、M、N順序進(jìn)行排列，AB、BM、MN是其一開前的電極間距。開始測量后，這些電極會同時向右移動，原先開始的電極間距會均勻不斷加大，其測量斷面也會呈現(xiàn)出一種倒梯形。該模式適合在固定斷面中應(yīng)用測量，在小規(guī)模的探測地質(zhì)體中具有較高的分辨率和靈敏度（圖2）。

2.3 微分裝置測量模式

該模式以A、M、B、N順序進(jìn)行排列，AM=MB=BN是其一開前的電極間距。開始測量后，電極同時向右移動，原先開始的電極間距就會均勻不斷加大，經(jīng)過一段右移后，會得出多條不同的地質(zhì)剖面線。在不斷掃描測量下，其測量斷面呈現(xiàn)出一種倒梯形。該模式適合在固定斷面中應(yīng)用測量（圖3）。

3.工程實例效果分析

3.1 工程概況

長海水庫位于貴州省威寧縣內(nèi)，交通較為便利。地處火母箐河所在河流，壩址區(qū)多年平均流量約為0.24m3/s。該水庫是一座同時具備供水、灌溉、保持水土等大型多功能水利工程，主要用于供灌溉用水、人畜飲水和集鎮(zhèn)供水。水庫正常蓄水位2104m，最大壩高55.50m，總庫容467.0萬m3。水庫壩址上下游均呈現(xiàn)出較為對稱的“U”型谷形狀，其谷型較為深切、寬緩?？傮w來說，庫區(qū)內(nèi)沒有太大幅度范圍內(nèi)起伏，呈現(xiàn)出西北高、東南低的山勢，大部分是由高原緩丘盆壩、低中山溝谷地貌構(gòu)成的侵蝕地貌類型。

3.2 勘察工作的目的和主要任務(wù)

一是對該水庫所屬區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造和地震發(fā)生情況展開調(diào)查，確定該區(qū)域的地震動參數(shù)，從而對工程區(qū)的區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性能進(jìn)行相應(yīng)評估；二是簡單精準(zhǔn)地查清庫區(qū)所在地的工程、水文地質(zhì)條件狀況，水庫滲漏性能、庫岸穩(wěn)定性、浸沒和固體徑流等問題，作出相應(yīng)的評價，并依據(jù)其推斷出因水庫蓄水后所導(dǎo)致的環(huán)境地質(zhì)問題；三是確定出水壩的位置、形狀以及其他周邊建筑物的軸線位置、地基的處理方案，查清這些工程所在區(qū)域的地質(zhì)條件并確定出方案，事先對不良地質(zhì)問題提出處理方案建議；四是精確評價出各建筑物地基巖土的力學(xué)參數(shù)，如巖土的承載能力、抗滑性能、滲透性能和變形穩(wěn)性等；五是初步查明導(dǎo)流工程、施工圍堰的工程地質(zhì)條件，結(jié)合該工程勘察清楚位于施工場地所屬建筑物的工程地質(zhì)情況。

3.3 高密度電阻率法測試

高密度電阻率法是在不一樣的巖土體導(dǎo)電性建立起來的一種勘察電法，該電阻率法是以地層二維視電組率斷面作為測量結(jié)果，在地下通過人工輸入穩(wěn)定電流場，并觀研其分布規(guī)律，對其規(guī)律進(jìn)行研究，從而找出地質(zhì)問題的解決方法。為了進(jìn)一步研究壩址區(qū)構(gòu)造發(fā)育、富水區(qū)、軟弱地層情況，通過前期的準(zhǔn)備工作，在上壩址區(qū)布設(shè)了3條物探高密度電阻率剖面，下壩址布設(shè)了5條物探高密度電阻率剖面。

利用專業(yè)高密度電阻率法處理軟件Geogiga RImager 5.02進(jìn)行壞點刪除、地形校正、反演，然后繪成上下壩址區(qū)視電阻率等值線斷面圖。

（1）上壩址區(qū)視電阻率

通過上壩址區(qū)視電阻率等值線斷面，可觀察到低電阻率（＜500Ω·m）面界線深度一般在20m—30m，說明（壩址區(qū)地層在此范圍風(fēng)化程度較強，裂隙較發(fā)育）玄武巖地層強風(fēng)化軟弱層在30m以上，地層富水性較強，與鉆探取樣基本一致；30m以下高阻面分布有規(guī)律，無低阻延伸，說明30m以下深部地層巖性較完整，富水性弱。因此，結(jié)合鉆探取樣判定，壩址區(qū)巖體風(fēng)化影響深度較大，強風(fēng)化基巖界面深度在30m左右。

（2）下壩址區(qū)視電阻率

通過下壩址區(qū)視電阻率等值線斷面，可觀察到低電阻率（＜500Ω·m）面界線深度一般在15m—30m，說明玄武巖地層強風(fēng)化軟弱層在30m以上，且左岸強風(fēng)化軟弱層厚度對比右岸較薄，地層富水性強中等；30m以下高阻面分布有規(guī)律，無低阻延伸，說明30m以下深部地層巖性較完整，富水性弱。

本文結(jié)合具體工程實例進(jìn)行分析，高密度電阻率法的應(yīng)用取得了理想的效果。研究發(fā)現(xiàn)，高密度電阻率法可用于勘察壩址區(qū)構(gòu)造各種地層情況，探測一些具有不均勻電性的地質(zhì)體時，能夠直觀、簡便地反映出地質(zhì)信息，可以被廣泛應(yīng)用在工程地質(zhì)勘查中。

圖1 溫裝置電極排列示意圖

圖2 偶極裝置電極排列示意圖

圖3 微分裝置電極排列示意圖