高密度电法在岩溶区工程勘察中的应用

高密度电法在岩溶区工程勘察中的应用

王阳 

中冶一局（河北）地质科技有限公司  河北省秦皇岛市  066000

摘要：随着我国经济发展和建设的日益进步，基础建设工程已成为关系民生的重大工程，受到社会各界的广泛和高度重视。岩溶和裂缝是基础建设项目中无法避免的重要地质问题。由于溶洞的生长非常随意且难以发现，用传统的测量技术往往难以准确有效地发现地质环境。因此，溶洞勘探的难题将成为阻碍该项目的一个非常重要的因素。瞬变电磁法和高密度电法利用岩溶景观及其所在的岩石结构具有一定的不同特征，以便快速测量该地区的地形特征、岩块结构、岩溶地貌的合理布局和其他地理成分，然后利用钻孔等基本测量方法进行连续测试，以提高项目地形地貌测量结果的准确性和合理性。近年来，随着高密度电法勘探技术的发展，电法勘探方法逐渐得到应用和推广。

关键词：高密度电法；岩溶区；工程勘察；应用

1高密度电法概述

作为一种新的技术应用，高密度电法是一种结合了电截面、电探测等方法优点的物理调查方法。它不仅可以检测地下一定深度内电气性能的水平变化，还可以提供准确的垂直电气性能变化数据信息。由于地下岩层成分和分布的不均匀性，电流分布也会发生不同的变化。高密度电法的技术性是利用地下介质的特性，将地下自然环境的电位差变化转化为相应的电阻率，仔细观察固定和不固定的对应电阻率的差异，科学研究不同城市地下空间环境中电阻率的分布特征和变化趋势，最终形成综合投影数据信息，最后通过电子计算机形成图像，获得隐蔽地质构造和岩溶层、强风化、，山体滑坡和其他地下岩层及其精确结构。

与现有的传统电阻法相比，高密度电法具有以下优点：①一次性放置电水准仪，可以减少电水准仪组件对数据信号的干扰和电水准仪的数据误差；②对于不同的电极布置位置，可以有效地获取丰富多样的地质构造配置信息；③数据采集是自动的，防止手动控制导致数据信息错误；④数据处理过程更快、更方便。及时离线处理数据库可以有效提高调查率。高密度电法在工程勘察中的应用应根据施工现场的特点进行，并应严格根据客观条件选择相关应用。一方面是为了提高工程项目测量的准确性，另一方面是确保施工安全，促进基本建设项目物探技术的发展。

2高密度电法在岩溶区工程勘察中的应用

2.1科学布设各项测量仪器

在地质灾害调查和地质勘探调查期间，调查人员寻找了三个岩溶生长区。1号溶洞包括地下隧道，走向为300°。据走访调查，1号溶洞和2号溶洞畅通，1号岩溶向2号溶洞方向呈330°。地质勘探人员整合了溶洞的实际分布，包括溶洞内部结构中地表水的实际流入量。在实际测量范围内，共布置了8个测试段，测试线长度为5230米。为了确保各种观测数据更加准确，研究人员在测试线上进行了多次精确测量。

2.2妥善处理各种数据和信息内容

在处理各种观测数据的过程中，研究人员应遵循圆度处理原则，并根据各种电极布置分析最终测量值。由于诱导效应测序的异常情况以及与地电体的更复杂关系，研究人员通常只分析Winner四极测序的测量数据，并遵循圆度处理原则。圆度处理主要指使用亮点去除和滑动平均法的数据处理方法。

在实际测量工作中，调查人员可以一次布置60个电水平，每个电水平之间的距离保持在10米。温纳设备用于以标准化和有序的方式收集数据。在测试线的南北侧，设备的布置方向为230°。由于测试线沿线的储存非常差，地面完全被砾石粘土层覆盖。根据视电阻率反演技术的剖面图，该剖面的电阻率表现为逐层展开的方法，层系相对清晰，靠近地面的部分表现为低电阻，深层表现为中等电阻。根据该地区的地理条件，地面低电阻抗体被覆盖，中电阻和高电阻指示深层石灰岩。该测试线的长度在280m至330m之间，基础埋深在13m至22m之间。调查人员得出结论，该地区可能属于喀斯特生长发育区。测试线长度在480m至510m之间，基础埋深在9m至21m之间。它属于低阻抗区域，视电阻率在130Ω•m和450Ω•m之间。调查人员推断，该区域通常由缓慢的岩溶腐蚀引起。

在这里的测试线中，电阻率键显示了层的分布，靠近地面的区域是低电阻。随着地基埋深的不断增加，电阻率迅速扩大。在测量区域范围内，由于存在覆盖层，覆盖层的厚度非常大。在160m至460m的范围内，低电阻区域逐渐向下扩展，低电阻区和高电阻区之间的边界非常清晰。此外，底部电阻高的区域处处显示出小面积，因此推断该区域属于石灰岩区域。与工程测量相比，适当应用高密度电法可以有效降低勘探成本，并可以获得较高的勘探精度，帮助调查人员进一步明确溶洞的外观和大小，掌握岩溶的实际分布特征，包括岩溶安全通道的方向，查明岩溶生长发育区自然灾害的安全隐患，为地质灾害管理提供准确数据。

2.3图示方法

一般来说，高密度电阻率剖面由伪剖面等高线图和彩色图描述。由于高密度电阻率剖面可以描述地电剖面中各测点视电阻率的变化趋势，因此可以帮助调查人员更好地了解地址结构的类型，使观测更加直观。

3高密度电法发展趋势

在高密度电阻测量系统软件中，主要由数据采集和材料求解两部分组成。根据高密度电气仪器和设备的结构特点，如果要进一步提高各种测量数据库的准确性，确保精确测量服务器与多个电气级别之间的稳定连接非常重要。可采用以下两种方法：传统的高魔术电法仪器设备和新型分布式智能高密度电法仪器设备。尖端分布式智能高密度仪器设备的内部结构简单。它由电子计算机、服务器、主电缆和电气级接线盒组成。服务器准确地发出实际控制命令。其主要功能是信号的功率传输。电级接线盒根据服务器的指令合理地转换电级，具有良好的数据采集和传输功能。由于系统将一起发出命令，电缆可以覆盖每一个精确测量的部分，调查人员可以使用微型计算机进行系统监控，以确保功率水平的分配更加科学合理。

三维高密度电法的普遍应用可以降低地质环境调查人员的劳动强度。3D高密度电法虽然有很多特点，但其精确测量时间太长，反演技术的计算时间很长，会影响最终的应用效果。随着仪器设备水平的不断提高，各种优秀的手机软件层出不穷，3D高密度电法的应用范围越来越广。

高密度电法的视电阻率与横截面相似。对于裂缝、裂缝等地质环境安全隐患，体现在阻力相对较高。对于软弱层或软弱体，主要体现在相对较低的阻力上。高密度电法也有一定的局限性。在一些异常地区，很容易发生一些地质环境体突变。因此，为了获得更准确的勘探数据信息，相关人员应根据钻井材料数据进行分析，必要时进行勘探认证。

根据上述实际勘探数据信息，在岩溶地区地质灾害调查中，对于浅层结构，包括不良地质调查，可以获得更准确的调查数据信息，为建设项目提供准确的数据信息，可以降低调查成本，获得更好的经济效益。在使用高密度电法的过程中，由于沿途的各种配电设备，包括地下管道，使得视电阻率曲线容易改变，这对测试数据的真实性有很大影响。无法帮助测量人员进一步了解现场的岩土工程特性。勘察人员可以配合使用先进的勘察方法进行勘察，在提高各类勘察数据信息准确性的前提下，为建筑设计提供优秀的数据和信息参考。因此，高密度电法在岩溶地区地质灾害调查中具有很好的推广价值。

结论

高密度电法完善，数据管理系统具有自动化技术，数据量大，精度高，效率高，材料图像处理软件也相对完善。高密度电法经地质钻探证实是岩溶塌陷勘探中一种可行的地质勘探方法。高密度电法在查明岩溶塌陷机理的早期、中期和晚期可以显示出明显的异常。根据高密度电法剖面的构造，可以推断岩溶发育和地层结构。它是地质灾害防治的有力保障。

参考文献：

[1]葛如冰，黄伟义，张玉明.高密度电阻率法在灰岩地区的应用研究[J].物探与化探,1999,23(1):28-32.

[2]郭贵安,魏柏林.井间电磁波CT技术在溶洞探测中的应用[J].华南地震，1999,19(4):28-34.

[3]卢贵清，夏金儒，谌进波，等.高密度电阻率法和瞬变电磁法在场地溶洞勘查中的综合应用[J].地质找矿论丛，2006,10(21):168-170.