淺探高密度電法在水文地質(zhì)和工程地質(zhì)中的應(yīng)用

1、<p>　　淺探高密度電法在水文地質(zhì)和工程地質(zhì)中的應(yīng)用</p><p>　　[摘 要]高密度電法是一種新型的探測技術(shù)，隨著各項技術(shù)及理論研究的進(jìn)步與廣泛應(yīng)用，高密度電法勘探在理論基礎(chǔ)、勘探方法及應(yīng)用效果方面取得了良好的進(jìn)步與發(fā)展，將其應(yīng)用于水文地質(zhì)與工程地質(zhì)探測中具有非常好的應(yīng)用效果，本文就主要對高密度電法的原理及優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行簡單分析的基礎(chǔ)上，對其在水文地質(zhì)及工程地質(zhì)中的應(yīng)用予以簡單分析，對于實(shí)際的水文地質(zhì)

2、與工程地質(zhì)探測工作具有一定的參考價值。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞]高密度電法；水文地質(zhì)；工程地質(zhì)；應(yīng)用 </p><p>　　中圖分類號：P631.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）13-0031-01 </p><p>　　相比于其他測量方法，高密度電法能夠獲取加大的信息量，并且其具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，這是一種將電測探法與電剖面法相結(jié)

3、合的新型探測方法，其主要是應(yīng)用介質(zhì)電性差異來對人工或者是天然電場的變化進(jìn)行勘探，將其應(yīng)用于水文地質(zhì)與工程地質(zhì)的勘察中，能夠取得良好的應(yīng)用效果。 </p><p>　　一、高密度電法的原理 </p><p>　　對高密度電法的原理進(jìn)行簡單分析，其原理與普通的電阻率法類似，其中最為明顯的區(qū)別就是在高密度電法的觀測中，設(shè)置了高密度的觀測點(diǎn)，是一種陣列勘探方法，起初陣列電法勘探的思想從上世紀(jì)70年

4、代末期開始萌芽，其常用的電阻率法的裝置類型示意圖如圖1所示。 </p><p>　　a、 二極裝置；b、三極裝置；c、聯(lián)合剖面裝置；d、對稱四極裝置；e、偶極裝置；f、中間梯度裝置；g、電測深裝置 </p><p>　　高密度電法的最初模式是英國人設(shè)計的電測深偏置系統(tǒng)，20世紀(jì)80年代中期日本借助電極轉(zhuǎn)換板實(shí)現(xiàn)了野外高密度電法的數(shù)據(jù)采集。我國研究高密度電法及其應(yīng)用技術(shù)是從20世紀(jì)末期開始，

5、從理論方法和實(shí)際應(yīng)用的角度進(jìn)行了探討并完善，有些著名大學(xué)和有關(guān)儀器廠家研制成了幾種類型的儀器。高密度電法野外測量時將全部電極（ 幾十至上百根） 置于剖面上，利用程控電極轉(zhuǎn)換開關(guān)和微機(jī)工程電測儀便可實(shí)現(xiàn)剖面中不同電極距、不同電極排列方式的數(shù)據(jù)快速自動采集。傳統(tǒng)式高密度電法儀工作示意圖見圖2，新型分布式高密度電法工作示意圖見圖3。 </p><p>　　高密度電法點(diǎn)距小，具有較大的數(shù)據(jù)密度，效率也高。是一種直流電阻率

6、法，兩維電阻率斷面的測定結(jié)果。高密度電法可以更直觀，準(zhǔn)確地反映地下電體異常的形式。常規(guī)電阻率的方法基于在同一時間上的測探剖面由手動控制電流安排多道電極被發(fā)送到地下，以形成一個穩(wěn)定的電流場，通過自動控制，自動開關(guān)裝置觀察和記錄對剖面布局更新。高密度電法二維地電斷面測量，有剖面法和測深法兩種功能，可以地層劃分，有效的方法來檢測隱伏斷裂構(gòu)造，溶洞，以及地質(zhì)滑坡。高密度電法測量點(diǎn)之間的密度不同，有大量的信息，效率高，在測量過程中，通過轉(zhuǎn)換裝置控

7、制電極組合進(jìn)行直流勘探檢測到各種設(shè)備的形式，可以比較分析，有利于提供更多的信息，使在勘探地球物理技術(shù)的優(yōu)勢充分發(fā)揮。 </p><p>　　二、高密度電法的優(yōu)點(diǎn)及方法 </p><p>　　1）地球物理反演方法，高密度電阻率成像信息技術(shù)的發(fā)展，從發(fā)展的一維和二維到三維，極大地提高了地電數(shù)據(jù)解釋的準(zhǔn)確性；2）提高數(shù)據(jù)采集的速度，不用手動以避免失誤；3）可以得到豐富的地電斷面的信息，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)

8、據(jù)采集的自動化或半自動化；4）可以選擇各種不同的電極布置；5）一次性完成的電極排列，減少了故障和干擾對電極影響和提高了效率?，F(xiàn)場測量，它是布置測量線和測量點(diǎn)，預(yù)先選定后，所有的電極設(shè)置在一定的間隔的測量點(diǎn)上，然后通過轉(zhuǎn)換裝置所需的特殊的電極，這些電極組合成指定的電極的裝置和電極間距，各種電極裝置的觀察和多電極距觀察在觀測剖面電阻率法的多個測量點(diǎn)迅速完成。再配上相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，繪圖和解釋軟件，能及時完成地質(zhì)勘探任務(wù)。其中，配置在高密度電勘

9、探溫納裝置α的最小，間距系數(shù)n（MIN）=1最大間距因子n（MAX）=16，由兩個主要部分組成，數(shù)據(jù)前處理和數(shù)據(jù)反演處理。 </p><p>　　數(shù)據(jù)前處理主要包括： 編輯視電阻率值，不含失真的數(shù)據(jù)。組成由多個測量的橫截面進(jìn)行拼接。添加到的數(shù)據(jù)文件中的每一個相對應(yīng)的電極的平面上的坐標(biāo)，對于地形變化較大橫截面，海拔坐標(biāo)被添加到數(shù)據(jù)文件中，以備反演處理時地形校正。經(jīng)過對該領(lǐng)域所收集數(shù)據(jù)的反復(fù)計算之后，所收集數(shù)據(jù)就轉(zhuǎn)換

10、為電阻率的關(guān)系。反演處理包括： 建立最初的二維地電模型，根據(jù)地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)選擇反演參數(shù)（ 阻尼因子，迭代次數(shù)，收斂極限） ，然后用最小二乘反演計算方法，以查看反演結(jié)果。最后地形校正，最終的地下地電斷面用于地質(zhì)解釋。 </p><p>　　三、高密度電法在水文地質(zhì)及工程地質(zhì)中的應(yīng)用 </p><p>　　高密度電法在水文和工程地質(zhì)勘探工作中被極為廣泛的應(yīng)用。主要是利用高密度電法在大壩穩(wěn)定性評價

11、，壩基滲流，探測大壩裂縫看到了良好的應(yīng)用效果。高密度電法評價電站大壩基巖面的起伏。在高速公路高架橋，高層建筑選址，機(jī)場跑道的基礎(chǔ)勘探。及探測的物理性質(zhì)的防空洞，涵洞，洞穴，地下未知的障礙等與周圍介質(zhì)不同的地下物。應(yīng)用高密度電法在巖溶石山區(qū)找水確定最佳井位，取得了良好的效果。高密度瞬態(tài)瑞雷面波的方法來完成巖土工程勘察，以確定的古河道，地下墓穴和洞穴分布和深度的迅速劃分場地類別。此外，尋找地下水，管線探測，識別采空區(qū)采用高密度電工程物探調(diào)查

12、地質(zhì)災(zāi)害等。 </p><p>　　在地質(zhì)工程的勘探中，高密度電法具有一定優(yōu)勢。高密度電法擁有剖面法和測深功能，根據(jù)巖溶地質(zhì)的考察，能夠?qū)Σ糠蛛姰惓ｓw的形態(tài)，產(chǎn)狀進(jìn)行生動的反映。分布在石灰?guī)r地區(qū)高密度電法了解第四系土洞發(fā)育、石灰?guī)r巖溶，裂縫發(fā)育情況，并確定石灰石分布。高密度電法截面結(jié)果反映了石灰石和上覆第四系地層平均電反映，在凹凸不平的表面取得橫截面測量數(shù)據(jù)，以反映整體跌宕起伏的石灰?guī)r表面條件。地形測量結(jié)果的特定

13、的橫截面，應(yīng)進(jìn)行二維的地形校正，以消除地形影響，使測量橫截面與實(shí)際的橫截面接近。高密度法的研究及應(yīng)用技術(shù)最近幾年在我國得到了很大的發(fā)展。我們要進(jìn)一步探索和完善高密度電法理論和技術(shù)問題，實(shí)現(xiàn)信息數(shù)字化和計算機(jī)處理數(shù)據(jù)，促進(jìn)了高密度電法在硬件，軟件上的應(yīng)用和發(fā)展。此外，高速公路用高密度電法勘探采空區(qū)，塌陷區(qū)。如故障區(qū)域的大小，結(jié)構(gòu)調(diào)查，傾向，傾角，巖體接觸帶（ 面） 劃分等。進(jìn)行次生地質(zhì)的分層調(diào)查，例如，覆蓋層厚度，風(fēng)化層劃分。對這些問題用

14、高密度電法解決，可以取得很好效果。 </p><p><b>　　四、結(jié)束語 </b></p><p>　　高密度電法由于其自身具有諸多的優(yōu)點(diǎn)，這使得其在水文地質(zhì)及工程地質(zhì)勘探中具有非常廣泛的應(yīng)用，本文就主要在對高密度電法的原理及優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行簡單分析的基礎(chǔ)上，對其在水文地質(zhì)及工程地質(zhì)勘探中的應(yīng)用進(jìn)行了簡單分析，這對于實(shí)際的高密度電法的相關(guān)研究具有一定的參考價值。 <