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高密度电法在水文地质和工程地质中的应用 　　摘 要：水文地质工程中常用到高密度电法进行观测。本文主要介绍了高密度电法的基本原理与优越性，并就其在水文地质与工程地质中的具体运用进行了探讨。 　　关键词：高密度电法；水文；地质；工程；应用 　　高密度电法作为一种新兴的电探方法，主要是依靠调查水文地质与工程地质而实现研究的。此方法可以实现测点高密度、包含的信息量大等优点，被不断运用于水文地质与工程地质的勘探中。此法运用于野外测量时，需要先将全部电极集合于一个剖面上，再通过电极转换开关来转换数据，并借助电测仪来采集数据。此法的使用，能有效降低电磁的阻碍，并可降低故障的出现概率，能确保地质勘探较高的准确率和效率。 　　1 高密度电法简介 　　1.1 高密度电法的原理 　　高密度电法的基本原理类似于一般的电阻率法原理，而特殊的地方就是观测时，高密度电法需要设立高密度的观测点。高密度电法的原理就是在开展野外工作时，将全部电极集中在剖面上，再借助程控电极转换开关与电测仪来采集数据。 　　1.2 高密度电法的优越性 　　高密度电法的一些优点是一般的电阻率法所不可比拟的，主要包括：首先，能实现一次性布置电极，这就大大降低了故障的出现概率，还减少了电磁干扰，在很大程度上提高了工作效率；其次，在实施野外测量时，有多种电极的排列方式可供选择，可以获取很多跟地电断面相关的数据；再次，在采集野外数据时，可以有效实现自动化或半自动化的采集，在很大程度上提升了数据采集的速度，也大大降低了手工采集数据的失误；最后，探测技术的进步与反演方法的发展，也大大促进了高密度电阻率成像法技术的发展，完成了一维到二维直至三维的发展，也有效的提高了精度。 　　从本质上说，高密度电法属于一种直流电阻率法，但它实际是使用低频交流电来供电的，供电的频率大约维持在20～30HZ。在具体测量时，高密度电法的测点点距可以缩小至1～2m，并且可以测量深度，也能测量剖面。因此，高密度电法的信息量有时是一般电阻率法的百倍。 　　1.3 高密度电法的测定方法 　　图1 　　本文利用温奈尔装置对高密度电法测定方法进行诠释。如上图1所示，C1和C2是供电电极，而P1和P2是测量电极，两电极相互间的距离是a，角B代表三角形的直角，途中三角形ABC是等腰直角三角形，A是电极c1和P1的中点，c为电极C2和P2的中点，B点作为观测电阻值的选点。沿测线方向打入N个电极，观测完成后移动a距离，可以得到Bla、B2a......B（N一3）a等一系列的电阻值。再改变电极间的距离，以此类推，也可获取很多数值。而在这些数据下，最终获取的观测电阻率断面是一个倒梯形的形状。对这些数据进行处理，就能描绘出电阻率分布断面图。我们借助这个图形就可以得知地下地层分布以及地质构造等一些其他的地质情况。 　　2 高密度电法在水文地质和工程地质中的具体运用 　　高密度电法在现阶段的水文地质测量中得到了较广泛的运用，下文主要就此法在地下水勘探中的运用进行阐述。 　　2.1 使用高密度电法进行地下水勘探 　　（1）基本情况 　　A地所在区域的地质是花岗岩，因为当地废水会对其造成污染，最终使得浅层水无法饮用。为了处理好本地居民的饮水问题，必须打一口深水井，以便提取和分析基岩裂隙水。所打水井要求单井出水量Q5m3/h，且水井的水质一定要满足国家饮用水的相关标准。经过分析后，决定使用高密度电法完成此项任务。 　　（2）区域实情分析 　　本区域属于丘陵地形，构造上比较简单，地层中的主要岩石是玲珑花岗岩和第四系地层。而第四系地层主要是由粉土、砂与卵石等构成，地层厚度数米，大都分布于山脚与沟谷里；这个区域的玲珑花岗岩分布较广，且大都裸露在外面，极少是覆盖于山脚与沟谷中的第四系地层中。测量区域中不存在断裂构造。推测地下水深100米。本区域岩石的电阻基本情况是：第四系地层的电阻率是30～250Ω.m；因风化破碎的花岗岩是500～1000Ω.m；完好的花岗岩电阻率在1500Ω.m以上。所以，通过上述分析，本区域基本具备了地球物理的前提条件。 　　（3）外业工作 　　在实施外业操作时，必须结合本地区的地形与地貌选择比较平坦的区域，在大致垂直NNE方向布置两条测线，两条测线的长均控制在500米左右，两电极相互间的距离控制在5米左右，点距为5米，电极需要1O1根。测试深度控制在1a～33a之间，使用温奈尔装置。断面中320～350米之间的区域中存在电阻异常，大约宽为30米，呈现垂直发育，电阻率比较低。该电阻异常垂直方向深度在100米以上。B测试线中也有跟它相似的情况，将这两测试线中的异常区域连接起来走向呈现NE方向，偏离l50。这一走向和NNE向完全一样。因此，我们可以推断出这条电阻异常带就是我们要找的构造裂隙带