（江苏省有色金属华东地质勘查局，江苏南京210000）
摘要：随着工程勘探的不断进步，在工程勘探中，高密度电法因其自身的独特优势获得广泛的应用。本文对高密度电法在水文地质和工程地质中的应用进行了讨论。
关键词：高密度电法；水文地质；工程地质；应用
前言
高密度电法是一种较新的地质勘探方法，本身具备高密度测点、信息量庞大的优点，在具体的水文地质和工程地质中，其应用十分普遍，使地质勘探的科学准确性以及速率得到有效提升。
1高密度电法的概述
1.1高密度电法的运行原理
高密度电法的运行原理类似于普通的电阻率法，主要不同点在于高密度电法是一种阵列式的勘探方法，在实际操作的时候其观测点的密度相对较高。高密度电法主要集中了电剖面法和电测探法，在进行野外测量的时候，高密度电法能够在剖面上将所有的电极进行集中，然后采用程控电极转换开关和微机工程电测仪等，快速自动采集剖面上不同电极距和不同电极排列方式的数据。
1.2高密度电法的优点
（1）可以一次性将电极布置完毕，减少了电极设置运行过程中存在的故障干扰问题，可以保证测量结果的准确性，增加测量的速度。（2）因高密度电法在实地测量的时候主要运用了多种电极排列的方式，所以其能够获取点断面区域较为丰富的资料信息。（3）由于该方法在野外测量时，能够实现自动化或者半自动化式的信息数据采集，能够快速有效获取高质量的数据信息，还能够降低人为手工采集中产生的误差，提高了数据的准确性。（4）随着地球物理反演技术的不断发展，电阻率成像技术也获得了巨大的发展，成功实现了从一维二维到三维的转变，有助于提高地电资料的解释精度。（5）高密度电法还具备简便快速、经济、适用场地小、应用范围广等优点，能够广泛应用于水文地质以及工程地质勘查方面。
2高密度电法在实际应用中的方法
在利用高密度电法进行现场测量的工作时，首先应布置好地质勘探用的测量线以及测量点，布置工作完成后，在具有一定间隔的测量点上将所有的电极设置好，然后利用转换装置将其转换为地质勘探需要的具有特殊用途的电极。需要注意的是这些转换好的电极要按照指定的要求进行组合，并且要按照一定的间距排列好。在测量点利用观测剖面电阻率法进行测量观察的过程中，要迅速完成电极装置及多电极距的观察工作。之后，将收集到的数据利用相应的数据处理软件进行处理，并得出结果，这样就可以快速而且有效的完成地质勘探的任务。在用高密度电法进行勘探工作的过程中，要注意勘探设施的设置。在设置高密度的电勘探温纳装置的时候，测量点的最小间距系数要设置成Nmin=1，而它的最大间距因子要设置成Nmax=16。
高密度电法勘探设备的数据处理包括两个方面：一个是处理数据前的设置，还有就是数据反演处理的设置。其中处理数据前的设置需要进行如下步骤：首先要对视电阻率的值进行编辑，确保所有数据都是原来的数据。然后进行拼接横截面各个数据，再就是要把对应的电极平面的坐标添加到已获得的数据文件中。当在处理勘探数据时遇到变化比较大的横截面需要将其海拔坐标添加到数据文件中，以便数据进行反演处理得到校正。在反复计算该段地质数据的过程中，要将这些数据转换成不同地质体电阻率之间的关系。数据的反演处理需要在建立和分析二维地电的模型的基础之上，通过所收集到的数据进行反演计算法计算，最终得出反演的结果，这个结果可以用于对地形的校正以及地电断面的数据分析。
3高密度电法在水文地质和工程地质中的应用
3.1水库大坝的渗漏探测的应用
以我国南方某地区水坝当作实例，使用高密度电法探测其渗漏的详细情况。 例如，从该大坝渗漏探测的高密度反演色谱图中可以看出，该大坝的水库水位是195m，利用高密度电法实施探测，其主要目的在于探测防渗墙的完整性。在DS30-DS32点的区域，相对高度是178～185m，非常明显的低阻闭合圈的成像出现，经过电阻率的等值线探究，能够看出该现象的出现和等值线基本一样。因此可以预判出该地区属于富水区，此外在195m以下的区域，防渗墙没有出现低阻的异常情况。
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3.2海堤砌石体深度探测的应用
利用高密度电法测试海堤砌石体的深度。测试区域内的堤防工程主要建筑在基础为抛石的地基上，并且地基结构属于土石混合型，迎水面方向主要是类似于直立的浆砌石挡墙，墙体后方为人工填土，此外，人工填土的下层主要由淤泥、淤泥夹薄层粉细砂以及含泥细砂层等组成。针对这些工程地质情况，我们采取高密度电法来勘测抛石层堤的挤淤深度以及横断面的具体形态。具体步骤是先在堤轴线位置布设高密度电法的剖面，且依据控制抛石层横断面形态的要求来设置测线之间的间距。测试结果显示，电阻率由高到低分为3层，起伏不大。依据施工现场的高密度电法的测试结果以及工程地质相关资料进行分析计算。比如，我们将抛石以及填土的划分依据设置为30～40Ω.m，将填土、淤泥、淤泥夹薄层粉细砂以及含泥细砂层的划分依据设置为小于lOΩ.m。则经过分析计算后得知，砌石层的厚度大约为6.0m,填土的厚度大约为2.0m，-4.0m高程以下为淤泥、淤泥夹薄层粉细砂或含泥中细砂层。
3.3高密度电法勘探地下水的应用
该应用主要为利用高密度电法来勘探地下水。经过实地勘察得知某地区的地质类型属于花岗岩，由于工业污染该区域浅层水无法饮用。为了解决当地居民的饮水问题，需要在该地质区域内打一口深水井。依据该工程地质的情况，我们选取一处进行测试，测试区域类的地质构造相对较为简单且多属于丘陵地形，地层岩石分布主要有玲珑花岗岩以及第四系的地层。第四系的地层的主要成分为粉土、砂和卵石，地层深度仅有数米，厚度相对较薄，且分布位置躲在山脚以及沟谷区域。大部分的范围主要分布着玲珑花岗岩，且呈现出大面积的裸露现象，仅有小部分的花岗岩分布在山脚以及沟谷里面。经推测地下水位的深度约为100m。所测区域内岩石的电阻率为：第四系地层的电阻率约为30～250Ω.M；风化破碎的花岗岩的电阻率主要为500～1000Ω.m；完好的花岗岩的电阻率则高于1500Ω.m。通过这些基础数据的收集，确定该地址区域能够采用高密度电法进行测探。
我们采用高密度电法开始进行实地勘查，首先依据该地区的地形地貌选择一种较为平坦的区域进行操作，然后在该区域大致垂直的NNE方向上布设两条测试线，且测试线长度均为500m，将电极距离设置为5m，点距间距设置为5m，电极设置为101根。此外利用温奈尔设备将测试的深度设置为1a～33a之间。布设完毕之后开始进行实地测量，测量结果为异常电阻现象主要发生在320～350m水文断面位置，且宽度大约为30m左右，属于垂直发育状态，电阻率等级相对较低。异常电阻垂直的方向深度超过100m。另外一条测试线测试的结果与第一条侧向的结果接近，偏离巧度。因此，我们推断这条电阻的异常带就是我们所要寻找的构造裂隙带，若在该裂隙带内部布置深井，成功的概率较大。经过以上的探测以及相关的推断，工作人员在第一条测试线330m的位置确定了深井的钻井位置，且孔深达到了211.02m。
测试完毕之后开始钻井并抽水检测，并和相关水质标准进行比较，确定了该水质完全符合饮用水的标准，可以进行深井的开挖工作。
3.4高密度电法勘探的其它应用
在水文地质和工程地质的勘探中，高密度电法是最常用的一种勘探应用方法。应用高密度电法不但可以有效的评价大坝的地质稳定程度，检测大坝的坝基是否有渗流现象，还能对大坝的裂缝情况进行全面的探测。高密度电法不但能够应用在地面各种地质体的探测上，还能探测地下的地质现象比如洞穴等。当工程队在岩溶石山区这些地质比较复杂的地段进行井位的搜寻时，应用高密度电法往往能够发挥很好的效果，帮助施工人员找到最好的打井位置。高密度电法在管线探测方面的应用是最为有名的。西气东输工程是我国石油天然气的运输命脉，对我国的油气资源的合理分配和高效利用具有重要的作用和意义。在确定这一工程使用的管道路线时，使用的勘探方法就是高密度电法。当油气管道的铺设的过程中遇到比较复杂的地形时，铺设管道的工程队往往会采用高密度电法对地质体进行探测，确定最佳的铺设管道的线路。然而，在这些复杂的地形环境中，由于地形高度相差比较大，而且不易开展工程工作，有时候使用高密度算法得出的探测结果会出现较大的偏差。在这个时候，工程队可以在多个钻孔中应用高密度电法，然后对各个钻孔中反馈出来的数据，逐一比较并进行数据验证，可以很好的提高探测的精度。
4结语
本文通过具体的实例，研究了高密度电法在水文地质和工程地质中的应用，从而能够看出，在水文地质和工程地质中，高密度电法的实践应用效果十分有用。
参考文献：
[1]戴前伟，邰晓勇，王鹏飞.超高密度电法的模型响应对比分析研究[J].工程地球物理学报，2013（3）
[2]付杰.高密度法在水文地质和工程地质中的应用[J].黑龙江水利科技，2014（2）
论文作者:廖洪万, 邓承平
论文发表刊物:《建筑建材装饰》2015年11月上
论文发表时间:2016/9/19
标签：高密度论文; 电极论文; 电阻率论文; 数据论文; 水文地质论文; 测量论文; 细砂论文; 《建筑建材装饰》2015年11月上论文;