高密度电法在水文地质和工程地质中的应用

张林 王飞

河北建设勘察研究院有限公司 河北 石家庄 050000

摘要

这几年，随着我国经济的快速发展，科技技术的不断提升，我国各个方面的技术都有了质的飞跃，对于地质勘测方面，现如今，高密度电发在地质勘测方面有着很广泛的应用。由于高密度电法在地质勘测方面效率非常的高，成本也相对比较低，效果非常的好，因此，这几年，高密度电法的应用非常的普遍。所以本篇文章将结合高密度电法的实际应用，详细探讨一下高密度电法在水文地质遗迹工程地质中的应用，从而为后续进一步提升我国地质勘测水平提供一定的理论基础。

关键字：高密度电法；水文地质；工程地质；应用

高密度电法是一种新型的电探方式，主要是根据水文地质和工程地质调查的重要手段，这种方式具有高密度的测试点以及信息量巨大的特点，在勘测的过程中，可以节省成本，大面积的数据收集，因此在水文地质和工程地质中得到广泛的应用。一般情况下，高密度电法是将电极集中在地质的剖面，利用电极的转换实现数据的转换，利用电测仪来完成地质数据的收集，这种方式的故障率非常的低，抗干扰能力也是比较高，总之可以大大提升勘测准确率和勘测速度，目前在水文地质和工程地质的勘测中得到了很广泛的应用。

一、高密度电法的概述

高密度电法是集合电阻率剖面法和电阻率探测法于一体的多装置方法，它可以一次性的进行数据采集以及比值参数计算，从而计算出使用者想要的内容。由于高密度电法它的数据稳定性比较好，抗干扰能力也是非常的强，因此它的应用非常的广泛，目前主要适用于地质勘测方面。虽然高密度电法在原理上仍然属于电阻率算法的方式，但是与传统的电阻率算法相比，特点非常的突出，具体特点如下：

1、电极布的设置是一次性完成的，从而大大降低了故障率，提升了抗干扰能力，对于野外数据的采集和自动测算奠定了重要的基础。

2、可以通过多种电极排列的方式进行地质勘测，因此可以获得非常丰富的地质信息以及地质断面结构等等。

3、高密度电法在野外实现了自动化和半自动化的采集方式，采集速度比较快，而且避免了因为手动操作而出现的问题。

4、对于地质数据的收集进行处理，可以很快的显示出剖面的曲线状态，而且数据处理之后可以打印成图，便于后期的使用和研究。

5、与传统的电阻法勘测地质，高密度电法它的成本比较低，效率非常的高，信息很丰富，勘测能力也是比较强，因此目前的应用比较多。

综上所述，高密度电法这种方式对于勘测的地质要求不是很高，相比于传统的方式，高密度电法具有以上几种优势，在实际的地质勘测过程中，高密度电法的应用比较好，现如今的实际普及也在不断的深入。

二、高密度电法的使用原则

（一）基本原理

高密度电法是一种电阻率的勘测方法，主要通过岩石和矿石的电性差异为依据，研究人工建立的地下电流场的作用来分析地质体传导电流的分布特征和变化的规律，从而探测出地质构造。高密度电法的工作原理与常规的电阻法是一样的，在实际的工作中，A、B为供电的电极，M、N为测量电极，通过仪器测出电流I和MN处的电位差。在实际的测量过程中，由于地形的起伏以及地下介质是不均匀的，因此测量的电阻率不是岩石的真实电阻率，但是就是因为地下电性的不均匀才能更好的反映出地质结构，供电电极的不同也可以得到不同深度的电阻率，通过电阻率的分布从而了解地质的变化。

（二）工作方法

高密度电法在地质勘察中常用排列方式有温纳排列α、偶极排列β、施伦贝谢尔排列α2、三极AMN排列或三极MNB排列，施伦贝谢尔排列在深度方向上分辨率较高，电阻率的横向变化对其影响较小。施伦贝谢尔排列的电极排列顺序为A，M，N，B（其中A和B是供电电极，M和N是测量电极）。开始测量时，AM、MN、NB之间相等，为一个电极距，A、B、M、N逐点同时向右滚动，即得第一条剖面线;然后AM和NB同时增加一个电极距，但MN一直保持一个电极距，A、B、M、N逐点同时向右滚动，得到另一条剖面线，经过这种方法不停采集直至结束，最终的测量断面为倒梯形。

三、高密度电法在水文地质和工程地质中的应用

（一）任务及目标

某地区的地址为花岗岩，由于受到当地工厂废水的影响造成浅层水根本无法使用，市政府为了改变这一现状，对地质进行勘测，解决当地老百姓的饮水问题，因此需要在这个地区进行水井的深挖，因此采用高密度电法对基层裂岩的水进行提取、收集和分析，水质必须符合相关的规定才能作为老百姓的基本饮用水，由此采用高密度电法完成这项任务。

（二）勘测区的基本情况

勘测的地形是一个丘陵，构造是比较简单，而且地层中有花岗岩的成分，第四系的底层主要是由粉土、卵石组成，地层的厚度只有数米不是非常的深。花岗岩石在这个区域分布比较广，大面积的裸露，在测试区是没有断裂构造，从区域性构造来看，一小部分的断裂为NNE为主，由此推出地下水的深度在100米左右，通过高密度电法的计算，岩石的电阻变化主要是以下几种情况：第四系的底层电阻率是30~250欧姆，因风化破碎的花岗岩电阻率为500~1000欧姆，完好的花岗岩电阻率为1500欧姆，总体来说，物理条件是允许的。

（三）外部作业

在外部作业时需要根据地形和地貌选择比较平坦区域，在大致垂直的地方布置两条测线，每条测线的长度为500米，两个电极之间的距离是5米，电极的设置是101根，测试的深度为1a~33a，装置采用温奈尔。

（四）解释推断

A电阻率垂直构造是突出断面，我们可以知道断面中的300米~350米之间的电阻是异常的，宽度大约是30米，电阻率比较低。该电阻异常垂直深度一般要高于100米，B线测试线中也有类似的情况，把两侧测试线中的异常区域连接在一起走向为NE方向，这一走向与NNE的方向是相同的。因此，我们可以推断出电阻异常就是我们要构造的裂隙带，在这个裂隙带中，布置井口是非常合理的。

（五）应用效果

通过基本推算，工作人员在A测试线330米的地方确定了钻井的位置，孔的深度达到了214米，通过抽水的检验，Q=6.35立方米/小时，通过对水质的分析，检验的结果是完全符合饮用水标准，因此此处挖井符合需求。

四、结论

高密度电法是一种非常先进的电探方式，主要依托先进的技术支持，在实际勘测过程中可以减少电磁干扰，大大降低故障的发生，极大的提高了工作效率。在实际的作业中，高密度电法可以自动化采集，获得最大的数据信息，提升工作效率，降低故障率，在水文地质和工程地质中发挥的作用越来越大，应用的范围越来越广，进一步提升我国地质勘测的水平，为我国的地质勘探行业的发展提供最大的助力。

参考文献

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