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摘要：高密度电法工作效率高，费用相对较低，是一种有效的勘测手段。在勘测前，应对场地进行初步了解，选择合理的方法或合理的工作方式，尽量将干扰因素降到最小。如能结合其他勘探方法、地质资料等，加以综合勘探和解释，消除多解性，必能使勘探资料更加有效可靠。近年来该方法被广泛的应用在重大场地的工程地质调查、坝基及桥墩选址、采空区及地裂缝探测等众多工程勘察领域。
关键词：超高密度电法；地质勘查；应用；分析
一、高密度电法概述
80年代初，日本地质计测株式会社研究成功了高密度电阻率探查法（简称高密度电法），并且广泛应用于工程地质及水文地质中。在日本，高密度电法主要用来解决局部地质构造和空洞调查，断层构造调查，滑坡及地下水流调查，隧道落顶预测，寻找地下水等一系列问题。随后，我国从地质计测株式会社引进了该项方法技术。近年来，国内不少单位开展了该项方法技术，并且取得了较好效果。随着地质勘察科学技术的不断发展和国民经济建设的需要，高密度电法做为一种新的物探方法技术，在许多相关领域中得到广泛应用。
高密度电法本质属直流电阻率范畴，是以介质电性差异为基础，研究在施加电场的作用下，地下传导电流的变化分布规律。它与常规电法相比设置了较高的测点密度，所提供的是二维信息，一定数量的二维剖面还可以组成一个拟三维图像，它是电剖面和电测深法的结合。一般情况下，高密度电法的信息量为普通电阻率法的百倍以上。因高密度电法的供电频率较低，且固定不变，所以将其视为直流电阻率法，遵从直流电阻率法的一般原理。
高密度电法是以地下被探测目标体与周围介质之间的电性差异为基础，利用人工建立的稳定地下直流电场，依据预先布置的若干道电极可灵活选定装置排列方式进行扫描观测，研究地下大量丰富的空间电性特征，从而查明和研究有关地质问题的一组直流电法勘探方法。随着高密度电法在仪器、软件、方法上的逐渐完善，其应用领域得到了不断扩展，特别在堤坝隐患探测、岩溶及采空区探测、地质灾害调查等方面效果比较显著。
二、高密度电法的工作原理
在工作原理上，高密度电法与常规直流电法是保持一致性的，都是将工程勘察过程中地下目标导体导电性的差异性作为评价的基础，主要有计算机硬件等构成。将高密度电法应用在工程地质勘察过程中具体是指，在专业高密度电法仪器设备的支持下，通过横向以及纵向勘探观测深层岩土层中的电性差异性，并采集某一深度范围内地质土体横向以及纵向的电性变化数据，以达到工程地质勘察的目的。与传统工程勘察方式相比，高密度电法工程勘察方法具有电测深法和电剖面法两种方法的综合性优势，实现了工程野外勘察过程中观测的高精度性以及数据采集的自动化和智能化。
在工程勘察中，用高密度电法对周围探测区进行全面的勘测之后，可以通过分析其所采集到的直流电场数据对地下相关介质的电阻率分布进行全面的分析，其主要原理是地下介质构成和分布的不均匀性会导致发射的电流分布发生相应的变化，并进而引起地下介质电位的改变，转换成相应的电阻率，形成多方位投影数据资料，最终反演成像，构建出地下介质分布以及构成的精准结构，为工程建设提供准确的资料支持。
三、高密度电法在工程地质勘察中的应用
3．1 高密度电法在地下管线探测的应用
由于早期城市地下管钱网未进行合理规划，加之大多地下管线规划图纸遗失，等后期进行城市地下管线网改造时就很难准确知道地下管线的具体位置，施工时就会不可避免地发生事故，影响施工进度。所以，在市内进行开挖工程前，能够明确城市地下管线的情况是非常重要的。高密度电法对地下管线的探测具有较好的应用效果。普查区内埋有地下输水管道，由于输水管道为金属，加之管道内流体均为低阻良导体，故在电性上与周围土层有明显的电性差异，具备地球物理勘探的前提条件。垂直管线剖面进行了三次高密度电法测量，对资料数据反演处理后得管线探测电阻率断面图。通过对连续测量的三个电阻率剖面的分析，能明显确定需要勘查的管线位置，在断面图上表现了圆形剖面并呈现出连续性。
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3．2 高密度电法在地下空洞探测的应用
目前越来越多的工程建设项目遇到地下采空区的探查问题。地下采空区引起的地面沉陷，是工程建设的隐患，已成为一种较典型的地质灾害问题，查明地下采空区的埋深及分布范围，对地下采空区的处理就显得十分重要。本勘查区内主要岩层的电性特征为：上层第四系主要为黄土层，电阻率值较高，下层煤系地层呈相对低阻层。煤层被开采后，随着时间的推移，采空区上方岩层在重力作用下发生塌陷，造成煤层上覆岩体失去原有的平衡状态，首先破坏了岩石的完整性和连续性，致使岩层破碎和出现大量的空隙和裂隙，故该处电阻率会偏高于完整岩石处的电阻率。对采空区进行了灌浆处理后，则采空区部分的电阻率会明显低于周围完整岩石的电阻率，表现出一定的低电阻率特征。
3．3 高密度电法在堤防隐患探测的应用
高密度电法在堤防隐患探测的应用具有较好的效果。当堤防存在隐患时，如不能明确其存在位置，会给防洪防汛带来巨大的压力，甚至会威胁周围人民群众的生命安全。所以，能有效的探测并排除提防隐患是非常重要的。本次勘查黄河某处堤防隐患。通过对实测电阻率数据反演处理后，显示出堤内裂隙的位置及深度，对堤防隐患的治理指明了方向。
四、高密度电法电极排列的发展
4.1 高密度电阻率法测量方式
高密度电法开始时，研究的排列方式主要有三种：α、β、γ。现在排列方式已发展到十几种。不过仔细研究就可发现，所有排列都是从对称四极、偶极-偶极、单极-偶极、单极-单极演变而来。至于所谓的滚动排列装置，在电极排列方式上基本不变，只不过是其排列方式有利剖面滚动衔接而已。
4.2 深度问题
电阻率法的探测深度随着供电电极AB 距离的增加而增大，当隔离系数n逐次增大时，AB 电极距也逐次增大，对地下深部介质的反映能力亦逐步增加。常规电阻率法在资料处理时多是以AB / 2 为深度，为此，国内一些单位在处理高密度电法资料时，用软件形成视电阻率断面图进行解释，没有进行反演处理。解释多数凭人的经验。在高密度电法中，由于极距小，地电信息丰富，人工解释的方法往往会造成误解。在二维反演软件中，层厚的设置：对于温纳和施伦贝谢尔排列，第一层子块的厚度设置为0.5 倍电极距。
4.3 图示方法
高密度电阻率剖面一般采用拟断面等值线图、彩色图或灰度图表示，由于它表征了地电断面每一测点视电阻率的相对变化，因此该图在反映地电结构特征方面具有更为直观和形象的特点。
4.4 资料处理
数据圆滑是资料处理的常用方法之一，原则上适用于各种电极排列的测量结果，但是考虑到偶极排列异常和地电体之间具有较复杂的对应关系，因此，一般只对温纳四极排列的测量结果进行圆滑处理。圆滑处理一般采用坏点切除和滑动平均等。
五、结语
随着科技的发展进步，高密度电法作为一种新型的物理勘探方法逐渐兴起，并随着该技术的日渐逐渐成熟并逐渐应用到工程勘察过程中，不仅能对一定深度范围内电性的横向变化进行全面的勘探，亦能对其进行垂直电性勘探，促进了工程勘察水平和质量的提升。
参考文献：
[1]田玉杰.高密度电法在工程勘察中的应用[J].西部探矿工程.2014，（05）.
[2]许国礼.高密度电法在工程勘察及检测中的应用[J].中国非金属矿工业导刊，2014，（05）.
[3]田秋生.地质勘察中的高密度电法的应用研究[J].中国新技术新产品，2012，（16）.
论文作者:朱立君
论文发表刊物:《基层建设》2017年第31期
论文发表时间:2018/2/3
标签：电阻率论文; 高密度论文; 地下论文; 采空区论文; 剖面论文; 排列论文; 方法论文; 《基层建设》2017年第31期论文;