杨春雨
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摘要：中国使用高密度电法在水文地质和工程地质中进行勘探可以追溯到20世纪30年代，经过80余年的发展，高密度电法勘探无论在基础理论、方法技术和应用效果等方面都取得了巨大的进展。随着国家经济建设的发展和地质勘测技术的不断进步，高密度电法作为一项新的探测技术在未来的发展中也会得到广泛的应用。在地球物理学中，高密度电法是使用最广泛的分支学科。近几年，高密度电法在工程勘察中的应用程度越来越广。由于它的经济性、快速性、简易性等重要优点成为了相关人员一个研究热门。本文将会对高密度电法进行论述，分析高密度电法的工作原理和应用优势，探究高密度电法在水文地质和工程地质中的应用。
关键词：高密度电法；水文地质；工程地质
前言：作为一种全新的电子勘探技术，高密度电法依靠介质电性的相互差异，可对天然或人工的电场进行勘探。高密度电法的测量点密度较高，得到的信息量也相对而言比较大，是对电剖面法和电测深法的集中，在管线探测工作、寻找地下水工作、查明采矿区工作，探测岩溶发育区和划分各类地层工作等经常被应用。在运用高密度电法实施测量时，可显著减小电磁所带来的干扰与影响，进而大幅降低了事故发生几率，进一步提升了勘探准确度与工作效率。
1.高密度电法基本原理与优势特点
1.1基本原理
高密度电法的工作原理实际上是两种方法的集合体，一种是电剖面法，还有一种是电测深法。从基础角度讲，高密度电法与传统意义上的电阻率法十分相似。但二者并不完全相同，主要的差别在于高密度电法的观测部分设定中存在高密度观测位置，这种勘探方法比较倾向于陈列勘探。陈列勘探指的是电极间通过自由组合的形式勘探存在一定覆盖式特征。高密度电法综合了电剖面法和电测深法的优点,具有很高的测量点密度，收集到的数据更多。20世纪70年代末期，阵列电法勘探的思想开始萌芽。高密度电法的最初模式是英国人设计的电测深偏置系统，20世纪80年代中期日本借助电极转换板实现了野外高密度电法的数据采集。高密度电法在进行野外测量的工作时能够把电极几十甚至上百根的电极放置在地层剖面之上，并且它只需进行程控电极的简单操作再配合微机工程电测仪的使用就可以自动并且快速的收集地层剖面中不同电极距的数据以及不同电极排列方式的数据。高密度电法点距小，具有较大的数据密度，效率也高。是一种直流电阻率法，两维电阻率断面的测定结果。高密度电法可以更直观，准确地反映地下电体异常的形式，有利于提供更多的信息，使在勘探地球物理技术的优势充分发挥。
1.2优势特点
高密度电法具有不同于常规的电阻率法的优点，首先是高效率。在勘探过程中，由于电极的布置可以一次性完成，大大减少故障和电磁干扰的发生频率，节省了大量的工作流程，用于修复与调整的时间被省下，从而间接提高了工作效率。高密度电法还具有测量面多样化的特点。高密度电法测量的方式和电极的排列组合方式有关系，由于电极的数量较大，所以排列方式的可能性多样，测量方式因此而千变万化，可以从很多个角度来研究地电断面的信息。高密度电法的半自动化和自动化程度高。目前使用高密度电法在野外的采集工作已经基本能够达到半自动化，使得人工操作简单快捷，提高了数据采集的速度，大大减少了数据采集中的手工操作失误，同时人力支出得到了大幅缩减。除此之外，随着探测技术的发展和反演方法的进步，高密度电法的电阻率成像水准已经有了很大提高，从过去的一维跨度转变成三维跨度。在我国，高密度电法的应用已较为成熟，具有快速、经济、渐变、有效、应用广泛的优点。
2.高密度电法的工作方法及应用
2.1高密度电法的工作方法
在利用高密度电法进行现场测量的工作时，首先应布置好地质勘探用的测量线以及测量点，布置工作完成后，全部电极需设置于具有一定间隔的点位上。然后通过转换装置将电极转换为地质勘探需要的具有特殊用途的电极。这种电极自由组合成指定的设备与间距，针对各个电极设备与间距所进行的观察可在剖面电阻率方法中的测点内快速进行。在测量点利用观测剖面电阻率法进行测量观察的过程中，电极装置及多电极距的观察工作要迅速完成。观察工作完成后要将收集到的数据通过相应的数据处理软件进行处理，得到数据处理结果即完成地质勘探任务。在使用高密度电法进行勘探工作的过程中，要注意对相应的勘探设施进行设置。在设置高密度的电勘探温纳装置的时候，测量点的最小间距系数应设置为nmin=1，最大间距因子设置为nmax=16。高密度电法勘探设备的数据处理主要有两方面，也就是处理数据前的设置和数据反演处理的设置。处理数据前的设置需要主要有以下内容：首先要对视电阻率的值进行编辑，确保所有数据都是原来的数据。然后进行拼接横截面各个数据，再就是要把对应的电极平面的坐标添加到已获得的数据文件中。对于地形情况较为复杂多变的横截面而言，需要将海拔坐标添加到数据文件当中，为后续的数据反演处理提供依据。通过对此过程收集到的数据分析和计算以后，采集到的数据资料就可以转换成电阻率之前的联系。数据的反演处理需要在建立和分析二维地电的模型的基础之上，通过所收集到的数据进行反演计算法计算，最终得出反演的结果。这个结果能够用于对地形的校正以及地电断面的数据分析。
2.2高密度电法在水文地质和工程地质中的应用
在水文地质和工程地质的勘探中，高密度电法是最常用的一种勘探应用方法。应用高密度电法可以有效的评价大坝的地质稳定程度，检测大坝的坝基是否有渗流现象，还能对大坝的裂缝情况进行全面的探测。高密度电法不仅能够应用在地面各种地质体的探测上，还能探测地下的地质现象比如洞穴等。高密度电法能够精确判断电站大坝基岩面的起伏，并且能够对高速公路高架桥，高层建筑选址，机场跑道等地区进行基础勘探。高密度电法还能够对防空洞，涵洞，洞穴，地下未知的障碍等与周围介质不同的地下物进行勘探。此外，当工程队在岩溶石山区等这些地质比较复杂的地段搜寻合适的井位，高密度电法往往能够在其中发挥很好的效果，帮助施工人员更好更快地找到最适宜的打井位置。还可以通过使用高密度瞬态瑞雷面波的方法进行岩土工程的勘察工作，能够快速确定古河道，地下墓穴和洞穴分布和深度，方便工作人员划分场地类别。高密度电法在寻找地下水，管线探测，识别采空区等工作中均能起到非常好的效果，其中高密度电法在管线探测方面的应用是最为有名的。西气东输工程是我国石油天然气的运输命脉，对我国的油气资源的合理分配和高效利用具有重要的作用和意义。西气东输二线管道全长4859km，再加上数条支线，管道总长度超过7000km，它无疑是一个非常大型的重要项目。在确定这一工程使用的管道路线时，使用的勘探方法就是高密度电法。
3.结语
综上所述，本文简要分析了高密度电法的物理工作原理，优势特点，并介绍高密度电法在水文和工程地质中的应用。高密度电法是一种先进的电探方法，能够有效减少电磁干扰和故障的发生率，并且在作业时，能够进行自动化采集，极大地提高了工作效率，减少了工作失误，尤其是在一些地形比较复杂的工程环境中，应用高密度电法往往能够获得比较精确的数据，因此其在水文地质和工程地质中应用范围也越来越广。
参考文献
［1］刘宏岳，林朝旭，林孝城，等.综合物探方法在某过江隧道工程勘察中的应用研究［J］.隧道建设，2012，32(03):275－280.
［2］戴云峰，周志芳，刘冰.高密度电阻率法在山前冲积平原地层勘察中的应用［J］.水文地质工程地质，2012，39(03):23－29