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1高密度電法概述

高密度電法的運行原理類似于普通的電阻率法，主要不同點在于高密度電法是一種陣列式的勘探方法，在實際操作的時候其觀測點的密度相對較高。高密度電法主要集中了電剖面法和電測探法，在進(jìn)行野外測量的時候，高密度電法能夠在剖面上將所有的電極進(jìn)行集中，然后采用程控電極轉(zhuǎn)換開關(guān)和微機(jī)工程電測儀等，快速自動采集剖面上不同電極距和不同電極排列方式的數(shù)據(jù)。高密度電法的主要優(yōu)勢有：第一，能夠一次性將電極布置完畢，降低了電極設(shè)置運行過程中存在的故障干擾現(xiàn)象，能夠確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，提高測量的速度；第二，因高密度電法在實地測量的時候主要運用了多種電極排列的方式，所以其能夠獲取點斷面區(qū)域較為豐富的資料信息；第三，由于該方法在野外測量時，能夠?qū)崿F(xiàn)自動化或者半自動化式的信息數(shù)據(jù)采集，能夠快速有效獲取高質(zhì)量的數(shù)據(jù)信息，還能夠降低人為手工采集中產(chǎn)生的誤差，提高了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；第四，隨著地球物理反演技術(shù)的不斷發(fā)展，電阻率成像技術(shù)也獲得了巨大的發(fā)展，成功實現(xiàn)了從一維二維到三維的轉(zhuǎn)變，有助于提高地電資料的解釋精度。第五，高密度電法還具備簡便快速、經(jīng)濟(jì)、適用場地小、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點，能夠廣泛應(yīng)用于水文地質(zhì)以及工程地質(zhì)勘查方面。

2高密度電法在水文地質(zhì)和工程地質(zhì)中的具體應(yīng)用

通過以上的分析我們得知，高密度電法具有簡便，經(jīng)濟(jì)，勘查結(jié)果精確，勘查速度，應(yīng)用范圍廣等眾多優(yōu)點。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。例如可以采用高密度電法進(jìn)行大壩穩(wěn)定性評價、壩基滲流的探測，可以用以探測電站大壩基巖面的起伏，進(jìn)行高速公路高架橋，高層建筑的選址，洞穴、涵洞的探測，巖土工程勘察，以確定湖河道、地下墓穴的分布和深度等等。接下來，筆者僅從海堤砌石體深度探測以及地下水探測兩個實例方面來分析高密度電法的具體應(yīng)用：

2.1海堤砌石體深度探測

利用高密度電法測試海堤砌石體的深度。測試區(qū)域內(nèi)的堤防工程主要建筑在基礎(chǔ)為拋石的地基上，并且地基結(jié)構(gòu)屬于土石混合型，迎水面方向主要是類似于直立的漿砌石擋墻，墻體后方為人工填土，此外，人工填土的下層主要由淤泥、淤泥夾薄層粉細(xì)砂以及含泥細(xì)砂層等組成。針對以上工程地質(zhì)情況，我們采取高密度電法來勘測拋石層堤的擠淤深度以及橫斷面的具體形態(tài)。具體步驟為先在堤軸線位置布設(shè)高密度電法的剖面，且依據(jù)控制拋石層橫斷面形態(tài)的要求來設(shè)置測線之間的間距。測試結(jié)果顯示，電阻率由高到低分為3層，起伏不大。依據(jù)施工現(xiàn)場的高密度電法的測試結(jié)果以及工程地質(zhì)相關(guān)資料進(jìn)行分析計算。比如，我們將拋石以及填土的劃分依據(jù)設(shè)置為30-40Ω.m，將填土、淤泥、淤泥夾薄層粉細(xì)砂以及含泥細(xì)砂層的劃分依據(jù)設(shè)置為小于10Ω.m。則經(jīng)過分析計算后得知，砌石層的厚度大約為6.0m，填土的厚度大約為2.0m,-4.0m高程以下為淤泥、淤泥夾薄層粉細(xì)砂或含泥中細(xì)砂層。

2.2高密度電法勘探地下水

該應(yīng)用實例主要為利用高密度電法來勘探地下水。經(jīng)過實地勘察得知某地區(qū)的地質(zhì)類型屬于花崗巖，由于工業(yè)污染該區(qū)域淺層水無法飲用。為了解決當(dāng)?shù)鼐用竦娘嬎畣栴}，需要在該地質(zhì)區(qū)域內(nèi)打一口深水井。依據(jù)該工程地質(zhì)的情況，我們選取一處進(jìn)行測試，測試區(qū)域類的地質(zhì)構(gòu)造相對較為簡單且多屬于丘陵地形，地層巖石分布主要有玲瓏花崗巖以及第四系的地層。第四系的地層的主要成分為粉土、砂和卵石，地層深度僅有數(shù)米，厚度相對較薄，且分布位置躲在山腳以及溝谷區(qū)域。大部分的范圍主要分布著玲瓏花崗巖，且呈現(xiàn)出大面積的裸露現(xiàn)象，僅有小部分的花崗巖分布在山腳以及溝谷里面。僅推測地下水位的深度約為100米。所測區(qū)域內(nèi)巖石的電阻率為，第四系地層的電阻率約為30-250Ω.m；風(fēng)化破碎的花崗巖的電阻率主要為500-1000Ω.m；完好的花崗巖的電阻率則高于1500Ω.m。通過這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集，確定該地址區(qū)域能夠采用高密度電法進(jìn)行測探。我們采用高密度電法開始進(jìn)行實地勘查，首先依據(jù)該地區(qū)的地形地貌選擇一種較為平坦的區(qū)域進(jìn)行操作，然后在該區(qū)域大致垂直的NNE方向上布設(shè)兩條測試線，且測試線長度均為500米，將電極距離設(shè)置為5米，點距間距設(shè)置為5米，電極設(shè)置為101根。此外利用溫奈爾設(shè)備將測試的深度設(shè)置為1a-33a之間。布設(shè)完畢之后開始進(jìn)行實地測量，測量結(jié)果為異常電阻現(xiàn)象主要發(fā)生在320-350米水文斷面位置，且寬度大約為30米左右，屬于垂直發(fā)育狀態(tài)，電阻率等級相對較低。異常電阻垂直的方向深度超過100米。另外一條測試線測試的結(jié)果與第一條側(cè)向的結(jié)果接近，偏離15度。因此，我們推斷這條電阻的異常帶就是我們所要尋找的構(gòu)造裂隙帶，若在該裂隙帶內(nèi)部布置深井，成功的概率較大。經(jīng)過以上的探測以及相關(guān)的推斷，工作人員在第一條測試線330米的位置確定了深井的鉆井位置，且孔深達(dá)到了211.02米。測試完畢之后開始鉆井并抽水檢測，并和相關(guān)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，確定了該水質(zhì)完全符合飲用水的標(biāo)準(zhǔn)，可以進(jìn)行深井的開挖工作。通過以上兩個實例的分析，我們可以看到高密度電法在壩堤深度測試以及地下找水工程中的具體應(yīng)用。該方法施工相對簡便，經(jīng)濟(jì)成本較低，且探測的結(jié)果準(zhǔn)確率較高，能夠用于指導(dǎo)相關(guān)工程活動的開展，為水文地質(zhì)以及其他工程地質(zhì)類活動提供的基本的依據(jù)和相關(guān)參數(shù)，顯示了其極大的優(yōu)越性能。

總之，高密度電法作為一種新型的電探技術(shù)，其通過高密度的觀測點，能夠?qū)崿F(xiàn)對水文地質(zhì)以及工程地質(zhì)的勘查和探測，在工作的時候能夠有效降低電磁的干擾以及故障，勘查結(jié)果準(zhǔn)確，誤差小，且勘查的速度快，效率高。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，高密度電法也應(yīng)該積極結(jié)合當(dāng)前先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，不斷完善不斷發(fā)展，從而能夠更好的指導(dǎo)各類工程實地勘查工作。

作者：陳金單位：河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所