高密度电法在工程勘察中的应用
在建设发展中，遇到越来越多的复杂岩土地基，传统的勘察测量方法很难满足实际需要。因此，本文分析了高密度电法的原理、特点，列举高密度电法在工程实例。浅述了高密度电法的实际应用。
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随着工程勘察市场竞争日益激烈，很多的勘察单位为了提升自身综合实力，不断引进各种先进的原位测试方法，以提高勘察的技术水平和精度。其中高密度电法能够对整个场地进行全方位的测深勘察，对岩土地层进行合理的划分，可以有效保证实际工作中的准确、效率。因此，本文就针对高密度电法在工程勘察中的应用展开浅述。
1高密度电法法系
高密度电法兴起与上个世纪80年代，随着科学技术的发展，电极转换器的研发成功，使得数据采集效率不断提高。与传统的电法相比，高密度电法的信息量更大，可以充分利用实测数据进行反复的分析。
1.1高密度电法的工作原理
在实际勘察测量过程中，采用高密度电法最重要的前提就是岩土工程介质中在导电性能方面，存在不同程度的差異。在使用过程中，高密度电法会通过A 和B两个电极向地下通电，从而建立一个人工电场，通过工作人员对地上M和N的电极测量电位差，然后记录下每个记录点的视电阻率值。把测量出来的实测视电阻率值输入到电脑中，再经过合理有效的处理和解释后，进行地层的划分。与其他一般电法不同，高密度电法是一种阵列勘探。工作原理及工作系统示意详见图1、图2。
1.2高密度电法的主要特点
高密度电法就是高密度条件下的电阻法，主要根据岩石和土壤不同的导电性为基础，是一种在施加稳定电流场的前提下，分析和研究地下传导电流分布规律的方法，其测排点距离小。高密度电法能够进行二维地电断面测量，还可以进行多种电极排列方式的扫描探测，具有点距小、采样密度高的特点；另外，高密度电法的另一个重要特点就是可以采用交叉测量和供电方式，最大限度的提高分辨能力，降低外界因素的干扰。
1.3高密度电法的优势
高密度电法需要的成本较低、效率很高，信息采集全面。尤其适合完成目标体埋深较浅、规模较小、工程量不大的地质勘察任务。其稳定性和可靠性不断提
1 前言 近十年来，高密度电阻率法在工程勘察中的应用越来越广泛，尤其在岩溶、水文、构造、检测等领域，高密度电法的应用效果，已远远超过了理论上的预期。在国内，从事高密度电阻率法的单位和人员正呈逐年上升的趋势，可以说是形势喜人。 2 问题及分析 2.1 有效数据的分辨 这是个最基本的问题。不仅是本方法，其它的物探方法也是如此。在数据采集的现场，我们必需能有效地分辨：采集到的数据是不是有效的数据，用句简单的话就是：原始数据是否真实？ 我曾不少次碰到这样的情况：一些技术人员需要得到高密度电阻率法解释方面的帮助，可实际上，其原始数据的质量太差，根本无法进行资料解释，原始数据不行，就是再高级的大师也无法帮忙。如果在得到此类数据却不自知的话，其后果可想而知。这种情况在初学者中很普遍，而在一些多年的“老手”也会存在，如果其未对此进行过深入思考的话。 图1是最近见到的两个剖面的数据：从A 剖面数据可以看出：在145m 处，数据明显出现异常，有两条非常有规律的高阻异常斜向右下角，其间距越来越大——这实际上是由于145m 附近，电极接地条件太差，形成的“假异常”；有时，如电缆的某一点或多路转换开关的某点断开也会形成类似的“八字异常”，如该点位位于观测剖面中间，则会出现“双八字”异常；点位在两端，则会出现“半八字”异常。在现场采样时，应及时发现此类异常并及时处理。 图1中B 剖面的问题则更为严重，图左侧出现了太多的漩涡状封闭异常，这在地电断面中是不真实的。一般而言，我们直流电法采集到的地电断面，其等值线的起伏会比较缓，较难形成小型的封闭异常，更不用说形成如图中的密集型“漩涡异常”。图中剖面形成的原因是：剖面左侧是水泥路面，接地条件很差，现场操作人员未对接地条件进行有效改善就进行了数据采集，其数据当然是不可信的。 X(m) A B /3(m )A 剖面 X(m)A B /3(m ) B 剖面 图1 典型的无效剖面 一般而言，有效的高密度电阻率法成果数据有如下特征：等值线较为平缓，没有突变
高密度电法在水面岩土勘查中的应用 李瑞华伍群才 （江西省勘察设计研究院江西南昌） 1 前言 江西某高速公路选线岩土勘察中。勘察线路穿越了多处水域，最宽水面2km。为不影响当地农民的渔业养殖环境。设计方确定在穿越水域部分勘察线路进行高密度电法勘查工作。目的是通过开展高密度电法工作，初步查明场内岩土层的分布，为确定下一步工作方案提供依据。 2、高密度电法勘探的基本基本原理 高密度电阻率法是近几十年发展起来的一种电法勘探新技术，它在工程勘察领域得到了广泛的应用，其基本原理与传统的电阻率法完全相同，所不同的是高密度电法在观测中设置了较高密度的测点，现场测量时，只需将全部电极布置在一定间隔的测点上，然后进行观测。在设计和技术实施上，高密度电测系统采用先进的自动控制理论和大规模集成电路，使用的电极数量多，而且电极之间可自由组合，这样就可以提取更多的地电信息，使电法勘探能像地震勘探—样使用覆盖式的测量方式。与常规电法相比，高密度电法具有以下优点：(1)电极布设一次性完成，减少了因电极设置引起的干扰和由此带来的测量误差；(2)能有效地进行多种电极排列方式的测量，从而可以获得较丰富的关于地电结构状态的地质信息；(3)数据的采集和收录全部实现了自动化(或半自动化)，不仅采集速度快，而民避免了由于人工操作所出现的误差和错误；(4)可以实现资料的现场实时处理和脱机处理，根据需要自动绘制和打印各种成果图件，大大提高了电阻率法的智能化程度。由此可见，高密度电阻率法是一种成本低、效率高、信息丰富、解释方便且勘探能力显著提高的电法勘探新方法 3 基本地质概况 （1）地层 勘察区域出露的地层有：①第四系残坡积物（Q2el-dl）粉质粘土，岩性成分为褐黄、褐红色、棕红色粉质粘土夹碎石的粘土和粉土，厚度3.0～15.0米；②寒武系（∈）页岩：为灰黑色。隐晶质结构，泥质、碳质胶结，页理构造。③寒武系（∈）灰岩：为灰黑色。隐晶质结构，泥质、碳质胶结，中～厚层构造。 （2）地球物理特征 场地的岩土（水）体电性特征：湖水100～120Ω·M；粉质粘土层30～100Ω·M；页岩、炭质页岩30～60Ω·M；灰岩、炭质灰岩100～300Ω·M。本区各地层存在一定的电性差异，具备较好的地球物理勘察前提。 4 现场施工 （1）仪器设备 本次高密度电法工作使用的仪器为重庆地质仪器厂生产的DZD-6型/DUK－2型电法测量系统及配套辅助设备。 （2）装置技术 高密度电法的电极装置采用温纳装置。最小间隔系数为1，最大间隔系数为14，电极点距5米。探测深度为60米，满足勘查工作要求。 （3）野外作业 水上作业采用干毛竹作为载体，将一个排列的测量电极按一定的电极距固定在毛竹上，利用机动船牵引至勘探剖面处，左右两端利用船体抛锚固定。示意图见下图1。 图1 水面高密度电法勘查示意图
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1 前言 近十年来，高密度电阻率法在工程勘察中的应用越来越广泛，尤其在岩溶、水文、构
造、检测等领域，高密度电法的应用效果，已远远超过了理论上的预期。在国内，从事高
密度电阻率法的单位和人员正呈逐年上升的趋势，可以说是形势喜人。
2 问题及分析
2.1 有效数据的分辨
这是个最基本的问题。不仅是本方法，其它的物探方法也是如此。在数据采集的现场，
我们必需能有效地分辨：采集到的数据是不是有效的数据，用句简单的话就是：原始数据
是否真实？
我曾不少次碰到这样的情况：一些技术人员需要得到高密度电阻率法解释方面的帮助，
可实际上，其原始数据的质量太差，根本无法进行资料解释，原始数据不行，就是再高级
的大师也无法帮忙。如果在得到此类数据却不自知的话，其后果可想而知。这种情况在初
学者中很普遍，而在一些多年的“老手”也会存在，如果其未对此进行过深入思考的话。
图 1 是最近见到的两个剖面的数据：从 A 剖面数据可以看出：在 145m 处，数据明显出
现异常，有两条非常有规律的高阻异常斜向右下角，其间距越来越大——这实际上是由于
145m 附近，电极接地条件太差，形成的“假异常”；有时，如电缆的某一点或多路转换开
关的某点断开也会形成类似的“八字异常”，如该点位位于观测剖面中间，则会出现“双
八字”异常；点位在两端，则会出现“半八字”异常。在现场采样时，应及时发现此类异
常并及时处理。
图 1 中 B 剖面的问题则更为严重，图左侧出现了太多的漩涡状封闭异常，这在地电断
面中是不真实的。一般而言，我们直流电法采集到的地电断面，其等值线的起伏会比较缓，
较难形成小型的封闭异常，更不用说形成如图中的密集型“漩涡异常”。图中剖面形成的
原因是：剖面左侧是水泥路面，接地条件很差，现场操作人员未对接地条件进行有效改善
就进行了数据采集，其数据当然是不可信的。
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论高密度电法探测技术及其工程应用 发表时间：2019-07-17T14:51:34.510Z 来源：《基层建设》2019年第12期作者：徐伟[导读] 摘要：电法勘探作为一种常见的地球物理勘探方法，经常在实际工程中得以运用。 广州市天驰测绘技术有限公司 510663摘要：电法勘探作为一种常见的地球物理勘探方法，经常在实际工程中得以运用。本文对高密度电法探测技术及其工程应用进行分析和了解。 关键词：高密度电法；探测技术；工程应用引言： 高密度电法是电法勘探方法的一部分，它相对于普通勘探方法具有多快好省的特点，因此它经常在城市工程、地质工程、管线工程和考古工作等方面发挥了重要的作用，并且以其自身的特点取得了良好的效果。高密度电法测试装置有很多，如：温纳装置、微分装置、偶极装置、温施装置等。 一、高密度电法的发展及现状 密度电法最早应该是从二十世纪六七十年代开始的，在那之前只有传统的电法，可是传统电法却有着相当大的弊端，所以科学家们都在大力对电法勘探进行改进研究，通过大量的研究以后把阵列的思想结合到了电法勘探应用之中，而在这个研究过程中，最早研制出相关的仪器的是英国的一个科学家，他研制出了一个叫做电测探装置的仪器，这也可以认为是高密度电法最开始的模式。然后等到二十世纪八十年代，日本通过了电极转换的思想将野外高密度电法的数据采集工作变成了现实，虽然当时的技术并不完善，还有很多地方存在不足，没有让高密度电法的特点和优势得到充分的利用，可是不得不说那时高密度电法勘探技术的基本思想已经基本上得到了充分的体现。而在这之后，世界多个国家的研究学者也开始对高密度电法进行深入研究，其中代表性的国家有：中国、英国、美国、意大利、加拿大、法国等等。他们进行了很多对高密度电法的基本原理和相关工程应用的研究，通过将理论和实际情况互相结合的方法，逐步对高密度电法的理论和技术进行改进和完善，而在这个阶段高密度电法的发展也可以说是达到了一个新的高度，在这个过程中也出现许多代表性的探测仪器和装置等。 二、高密度电法基本原理 高密度电法以地下岩土的电性差异作为基础，有效的对程控式地下探测仪和程控式地下电极转换仪进行利用，来实现对测线数据的测量、采集、存储等工作，然后对测得数据进行数据处理得到其地下视电阻率剖面图，通过对剖面图进行合理的分析和解释，推断此区域的实际地下地质情况。 需要做的是将需要测试的电极埋设在具有一定的电极间距的测点之上，电极间距通常在1m-10m的范围之间。电极转换开关是一种自动控制的装置，主要是通过单片机对其进行控制，然后可以根据需要自行选择合适的电极装置形式，或者对电极极距和测点随时进行转换控制。所需要的电极信号就是通过电极转换装置送入测量主机对数据进行储存，储存完毕后将数据导入计算机，运用相关的软件对数据进行处理，然后通过彩色绘图机绘制彩色剖面图。图1为高密度电法探测系统图，图2为高密度电法装置线路连接示意图。 三、高密度电法数据处理与分析 在进行高密度电法数据处理过程中，首先需要做的就是对野外探测所得到的数据的格式进行相应的转化，利用剔除坏的数据、数据拼接以及校正畸变数据等方法对测得的数据进行一定的处理，最后通过高密度电法反演，得到反演的效果图。下图即为高密度电法数据处理流程图：
高密度电法的发展与应用 董浩斌, 王传雷 (中国地质大学地球物理系,湖北武汉430074) 摘 要:文中从电极排列、反演处理方法、仪器等几个方面,介绍了高密度电法的发展,说明了所有电极排列方式是从对称四极、单极偶极和单极单极发展而来。在反演方法软件方面,介绍了基于圆滑约束最小二乘法及计算机反演快速计算程序。同时,提出供电时间、极化补偿和电极转换开关是高密度电法仪器发展的关键技术。文中列举了高密度电法在多个领域的应用简况,最后提出了高密度电法在今后发展的趋势为高密度激发极化法、三维高密度电阻率法。关键词:高密度电法;电极排列;反演软件;仪器;电阻率成像 中图分类号:P631.3 文献标识码:A 文章编号:10052321(2003)01017106 收稿日期:2003 01 10;修订日期:2003 0220 基金项目:国家“九五”重点攻关项目(96-221-01-02) 作者简介:董浩斌(1964— ),男,博士,教授,地球物理及智能化仪器专业,主要从事地学、工控等智能化仪器仪表的研究开发、信号处理等研究和教学工作。 1 高密度电法发展概况 这里的高密度电法指的是直流高密度电阻率法,但由于从中发展出直流激发极化法,所以统称高 密度电法。高密度电阻率法实际上是一种阵列勘探 方法,野外测量时只需将全部电极(几十至上百根)置于测点上,然后利用程控电极转换开关和微机工程电测仪便可实现数据的快速和自动采集。当测量结果送入微机后,还可对数据进行处理并给出关于地电断面分布的各种物理解释的结果。显然,高密度电阻率勘探技术的运用与发展,使电法勘探的智能化程度大大向前迈进了一步。由于高密度电阻率法所具备的上述优势,因此相对于常规电阻率法而言,它具有以下特点:(1)电极布设是一次完成的,这不仅减少了因电极设置而引起的故障和干扰,而且为野外数据的快速和自动测量奠定了基础。(2)能有效地进行多种电极排列方式的扫描测量,因而可以获得较丰富的关于地电断面结构特征的地质信息。(3)野外数据采集实现了自动化或半自动化,不仅采集速度快(大约每一测点需2～5s ),而且避免了由于手工操作所出现的错误。(4)可以对资料进 行预处理并显示剖面曲线形态,脱机处理后还可以自动绘制和打印各种成果图件。(5)与传统的电阻率法相比,成本低、效率高,信息丰富,解释方便,勘探能力显著提高。 关于阵列电探的思想在20世纪70年代末期就有人开始考虑实施,英国学者所设计的电测深偏置 系统实际上就是高密度电法的最初模式,80年代中期,日本地质计测株式会社曾借助电极转换板实现了野外高密度电阻率法的数据采集,只是由于整体设计的不完善性,这套设备没有充分发挥高密度电 阻率法的优越性。80年代后期,我国原地质矿产部系统率先开展了高密度电阻率法及其应用技术研究,从理论与实际结合的角度,进一步探讨并完善了方法理论及有关技术问题,也研制成了几种类型的仪器。 目前,研究高密度电法的方法技术和仪器的主要有中国地质大学等,生产仪器的还有原长春地质学院、重庆的有关仪器厂家。 近年来该方法先后在重大场地的工程地质调查、坝基及桥墩选址、采空区及地裂缝探测等众多工程勘察领域取得了明显的地质效果和显著的社会经济效益。 2 高密度电法电极排列的发展 (1)高密度电阻率法测量方式:高密度电法开始 时,研究的排列方式主要有3种:α,β和γ[1～8]。现 第10卷第1期2003年3月 地学前缘(中国地质大学,北京) Earth Science Frontiers (China University of Geosciences ,Beij ing )Vol .10No .1 M ar .2003
实验二高密度电法实验 一、实验目的 1.学习高密度电阻率法数据采集工作方法；了解数据处理的基本流程。 二、高密度电法的勘探原理 高密度电法的基本工作原理与常规电阻率法大体相同。它是以岩土体的电性差异为基础的一种电探方法,根据在施加电场作用下地中传导电流的分布规律,推断地下具有不同电阻率的地质体的赋存情况。高密度电法数据采集系统由主机、多路电极转换器、电极系 3 部分组成。多路电极转换器通过电缆控制电极系各电极的供电与测量状态。主机通过通讯电缆、供电电缆向多路电极转换器发出工作指令、向电极供电并接收、存贮测量数据。数据采集结果自动存入主机,主机通过通讯软件把原始数据传输给计算机。计算机将数据转换成处理软件要求的数据格式,经相应处理模块进行畸变点剔除、地形校正等预处理后,做视电阻率等值线图。在等值线图上根据视电阻率的变化特征结合钻探、地质调查资料作地质解释,并绘制出物探成果解释图。 三、实验内容及步骤 （一）实验内容 本实验在室外采用温纳装置做剖面观测，学习电法勘探的野外工作过程和仪器操作，对观测的数据进行整理，编写实验报告。 （二）仪器 高密度电阻率勘探工作仪器包括测量系统和反演软件系统。测量系统包括WDJD-3多功能数字直流激电仪（测控主机）和WDZJ-3多路电极转换器。该系统具有存储量大、测量准确快速、操作方便等特点，并且可方便地与国内常用高密度电法处理软件配合使用。（三）装置形式 采用的装置形式为：固定断面扫描装置α排列（温纳装置AMNB）见图1-1。测量时，AM=MN=NB为一个电极间距，A、B、M、N逐点同时向右移动，得到一条剖面线；接着AM、MN、NB增大一个电极间距，A、B、M、N逐点同时向右移动，得到另一条剖面线；依此不断扫描下去，得到倒梯形断面，由于供电电极AB和MN均按一定比例增大，所以在反映深部信息是
高密度电法 高密度电法即是高密度电阻率法，它是以岩、土导电性的差异为基础，研究人工施加稳定电流场的作用下地下传导电流分布规律的一种电探方法 （一）特点：( 1 ) 电极布设是一次完成的, 这不仅减少了因电极设置而引起的故障和干扰, 而且为野外数据的快速和自动测量奠定了基础。( 2 ) 能有效地进行多种电极排列方式的扫描测量, 因而可以获得较丰富的关于地电断面结构特征的地质信息。(3) 野外数据采集实现了自动化或半自动化, 不仅采集速度快( 大约每一测点需2～5s) ,而且避免了由于手工操作所出现的错误。(4)可以对资料进行预处理并显示剖面曲线形态, 脱机处理后还可自动绘制和打印各种成果图件。(5)与传统的电阻率法相比, 成本低, 效率高, 信息丰富, 解释方便。 （二）高密度电阻率法采集系统：随着技术的发展，高密度电法仪日趋成熟。表现在：采用嵌入式工控机，大大提高系统的稳定性与可靠性；采用笔记本硬盘存储数据，可以满足野外长时间施工的工作需求；系统采用视窗化、嵌入式实时控制与处理软件，便于野外操作；可实现多种工作模式的转换，计算机与电测仪一体化，携带方便。新一代高密度电法仪多采用分布式设计。所谓分布式是相对于集中式而言的，是指将电极转换功能放在电极上。分布式智能电极器串联在多芯电缆上，地址随机分配，在任何位置都可以测量；实现滚动测量和多道、长剖面的连续测量
图高密度电阻率法测量系统结构示意图 系统可以做高密度电阻率测量，又可以同时做高密度极化率测量，应用范围宽。 常用装置：高密度电阻率法在一条剖面上布置一系列电极时可组合出十多种装置。高密度电阻率法的电极排列原则上可采用二极方式，即当依次对某一电极供电时，同时利用其余全部电极依次进行电位测量，然后将测量结果按需要转换成相应的电极方式。但对于目前单通道电测仪来讲，这样测量所费时间较长。其次，当测量电极逐渐远离供电电极时，电位测量幅值变化较大，需要不断改变电源，不利于自
高密度电法在工程物探中的应用 摘要:近几年，高密度电法由于其经济性、快速性、简易性等优点，在工程勘察中的应用程度越来越广。本文首先对高密度电法的原理进行了简要描述，并举出应用的实例加以分析，阐述了对反演成果的评价问题，展望了高密度电法大力发展的美好前景。 关键词:高密度电法；工程物探;应用；反演处理 前言 高密度电法作为一种先进的直流电法勘探技术，具有测点密度高，信息量大，对探测对象不造成损伤，成果直观、准确、高效等特点，己被广泛应用于我国的矿产开发及工程建设中。而由于地球物理反演方法在不断地完善，高密度电法的电阻率成像水准己经有了很大提高，从曾经的一维跨度到了三维，极精确地的完成了解释精度的跨越。高密度电法己经相对成熟，具有快速、经济、渐变、有效、应用广泛的优点。它的应用领域很广，特别是工程物探领域。 1高密度电法工作原理及特征识别 1. 1工作原理 高密度电法是根据水文、工程及环境地质调查的实际需要而研制的一种电阻率法，是以岩、矿石之间电阻率差异为基础，通过观测和研究与这些差异有关的电场在空间上的分布特点和变化规律，来查明地下地质构造和寻找地下不均匀电性体(岩溶、风化层、滑坡体等)的一类勘查地球物理方法。高密度电法在数据采集过程中组合电阻率剖面和电阻率测深的两种方法观测系统，因而，采集数据量大，数据观测精度高，在电性不均匀体的探测中取得良好的地质效果。 如图1所示，当以地面A1 、B1为供电点，向地下输入电流强度为I的电流时，地下形成稳定电场E，以A1 、B1的中点()为中心，1/3A1 B1长的范围内电场为均匀场，在此范围内安置测量电极M、N得到电位差△U，其中k为装置系数，不同的测量装置的装置系数不同，由此可得视电阻率计算公式: 高密度观测系统包括数据的采集和资料处理两部分，现场测量时，只需要将全部电极设置在一定间隔的测点上，观测密度远比常规的电阻率法大，测点间隔一般为1-10m。采用多芯电缆连接到程控式多路电极开关上，电极开关式一种由单片机控制的电极自动转换装置，可以根据需要自动进行电极装置形式、极距及测点的转换。不同装置电极逐点同时向右移动的得到第一条剖面;增大一个电极距离，电极再次逐点由左向右移动，得到另外一条剖面，这样不断扫描得到倒梯形剖面。
高密度电法在工程勘察中的应用 在建设发展中，遇到越来越多的复杂岩土地基，传统的勘察测量方法很难满足实际需要。因此，本文分析了高密度电法的原理、特点，列举高密度电法在工程实例。浅述了高密度电法的实际应用。 标签：高密度电法工程勘察应用 随着工程勘察市场竞争日益激烈，很多的勘察单位为了提升自身综合实力，不断引进各种先进的原位测试方法，以提高勘察的技术水平和精度。其中高密度电法能够对整个场地进行全方位的测深勘察，对岩土地层进行合理的划分，可以有效保证实际工作中的准确、效率。因此，本文就针对高密度电法在工程勘察中的应用展开浅述。 1高密度电法法系 高密度电法兴起与上个世纪80年代，随着科学技术的发展，电极转换器的研发成功，使得数据采集效率不断提高。与传统的电法相比，高密度电法的信息量更大，可以充分利用实测数据进行反复的分析。 1.1高密度电法的工作原理 在实际勘察测量过程中，采用高密度电法最重要的前提就是岩土工程介质中在导电性能方面，存在不同程度的差異。在使用过程中，高密度电法会通过A 和B两个电极向地下通电，从而建立一个人工电场，通过工作人员对地上M和N的电极测量电位差，然后记录下每个记录点的视电阻率值。把测量出来的实测视电阻率值输入到电脑中，再经过合理有效的处理和解释后，进行地层的划分。与其他一般电法不同，高密度电法是一种阵列勘探。工作原理及工作系统示意详见图1、图2。 1.2高密度电法的主要特点 高密度电法就是高密度条件下的电阻法，主要根据岩石和土壤不同的导电性为基础，是一种在施加稳定电流场的前提下，分析和研究地下传导电流分布规律的方法，其测排点距离小。高密度电法能够进行二维地电断面测量，还可以进行多种电极排列方式的扫描探测，具有点距小、采样密度高的特点；另外，高密度电法的另一个重要特点就是可以采用交叉测量和供电方式，最大限度的提高分辨能力，降低外界因素的干扰。 1.3高密度电法的优势 高密度电法需要的成本较低、效率很高，信息采集全面。尤其适合完成目标体埋深较浅、规模较小、工程量不大的地质勘察任务。其稳定性和可靠性不断提
二维高密度电法反演程序 ver.3.6 for WIN98/Me/2000/XP/2003 使 用 说 明
一、安装软件 当您拿本软件光盘后，双击2DRES，将软件解压至C:\2DRES目录中，插入USB加密锁后，双击2DRES.EXE即可运行该二维高密度电法反演程序。 如果你的操作系统是Windows98，则需安装USB加密锁驱动程序。 （1）点击DONGLE.exe，安装USB加密锁驱动程序。 （2）在98下插入USB加密狗后，提示寻找驱动程序，点击下一步，选择“搜索设备的最新驱动程序（推荐）”再点击下一步,找到C:\windows 目录，点击下一步，提示“请插入标签为......”点击确定后找到 C:\windows\system32\drivers”点击确定便可找到并安装该驱动程序。 以下是软件自带的一些示例数据可用于测试软件的全部功能： LANDFILL.DAT 有50个电极的温纳排列 GRUNDFOR.DAT 不规则数据分布的温纳排列 ODARSLOV.DAT 高阻体上的温纳排列 ROMO.DAT 另一个大型温纳排列 DUFUYA.DAT 有300根电极且超过1200个数据的温纳排列 GLADOE2.DAT 含有地形信息温纳排列 BLOCKWEN.DAT 带有坏数据点的温纳排列 BLOCKDIP.DAT 偶极－偶极排列 BLOCKTWO.DAT 单极－单极排列 RATHCRO.DAT 带有地形信息的温纳排列 PIPESCHL.DAT 温纳—施伦贝谢尔排列 WATER.DAT 水下测量 MODEL101.DAT 一个很大的数据文件，需64兆内存以上 DIPOLEN5.DAT 偶极排列方式，“n”为非整数 BLUERIDGE.DAT 不同“n、a”的偶极排列方式 WENSCHN5.DAT n为非整数的温纳－施伦贝谢尔排列方式 PDIPREV.DAT 单极－偶极排列方式 POLDPIN5.DAT n为非整数的的单极－偶极排列方式 OHMMAPPER.DAT 移动测量系统 KNIVSAS.DAT 中间梯度排列 IPMODEL.DAT 极化数据（IP） IPSHAN.DAT PFE的极化数据 IPMAGUSI.DAT 含金属因子的极化数据 IPKENN.DAT 带有相位角度的极化数据
高密度电法在工程勘察中的应用 潘文龙 山西阳煤集团碾沟煤业有限公司山西阳泉 【摘要】高密度电法属于工程勘察中比较常用的一种物探方法，其具有工作效率高、自动化程度高、异常现象直观等特点，因此在煤矿工程开采过程中得到了广泛的应用。借助高密度电法可以对煤矿井下的采空区、断层、含水层等有个直观的了解和掌握，从而为煤矿工程后续的开采工作提供一定的借鉴和参考，有效的降低了不必要的灾害，提高了煤矿工程的开采效率。 【关键词】高密度电法；煤矿工程勘察；应用 高密度电法在煤矿开采阶段得到了广泛的应用，其能够获取更加丰富、全面的地质信息，可以准确的对地下介质的地电情况进行反映，从而更好的提高了煤矿工程勘察的效果和质量。在煤矿生产过程中，地下空洞（裂隙、空隙等）、采空区、断层、含水层等，这些都会对煤矿工程的正常开采产生或多或少的影响，借助高密度电法能够对上述现象进行准确的探测，从而为煤矿的正常、安全开采提供保障。 1.高密度电法概述 1.1高密度电法含义 实际上，高密度电法隶属于电阻率法的范畴，其一般是在常规电法勘探的基础上进行不断的改进和创新而发展起来的一项新技术手段。高密度电法是根据岩土体的电性差异来进行判别的，通过对地下岩体施加电场，来发现地下传导电流的分布和变化规律。实际上，高密度电法是借助微机来对测量电极和供电电极进行有效的选择和控制，这样不仅可以有效的提高设备的数据采集效率，而且还能提高测量的准确性。 高密度电法是阵列勘探方法，在进行野外测量的过程中，一般需要把几十至上百根电极按照一定的方式置于测点上，借助微机工程电测仪和程控电极转换开关就能够实现对数据的快速采集。然后把测量的结果传送至微机上对数据进行针对性的处理，从而获取地电断面分布的解释结果。同时，电阻率剖面图是高密度电法测量中比较常用的表示方法，其一般采用拟断面彩色图、等值线图或灰度图来对相关数据进行有效的采集，其能够直观的反映地电断面任何一个测点的电阻率变化情况，因此在煤矿工程勘察中得到了广泛的应用。 1.2高密度电法的特点
注意事项 1. 如果您是首次使用WGMD-4高密度电法系统，请您先仔细阅读本手册， 并留意其中的注意事项。 2. 每次测量工作前，必须确保各仪器有电，若电池电量不足，要重新对其 进行充电，以免影响测量工作。 3. 测量前必须把AB供电电极、MN测量电极接好，供电电极接仪器的A、 B（∞）接线柱，测量电极接M、N接线柱。严禁将A、B、M、N相互混接。 4. 使用集中式高密度开关工作时，直流高压不能高于400V、电流不能大于 2.5A；使用分布式高密度电缆工作时，直流高压不能高于800V、电流不 能大于3A。 5. 高密度电阻率法进行分布式测量时，除了跨孔偶极装置需要用到两个分 布式电缆插座外，其余15种装置只能在两个插座中任接一个。 6. 对于新的工作测线，在测量前，请首先设置正确的工作参数。 7. 如仪器显示“供电电流过大!”，请关掉电源检查AB是否短路。 8. 高密度电阻率测量时，在整个断面的长度内，每根电极的接地电阻相差 不要太大，尽量减小接地电阻，以利于供电，若表层土壤干燥，应浇水或打深电极保证电极接地良好。 9. 测点的电压VP值最好大于10mV以上，一般要求供电电流IP大于 100mA以上，不能满足要求时应采取措施减小接地电阻、增加供电电压、电阻率不能有负值，否则应查找原因，重新测量。 10. 与仪器配套工作的电缆不能破损、各插头连接处一定要确保干燥、更不 能进水、泥沙。否则轻则导致电缆绝缘过低，影响测量的数据质量；重则烧毁电缆甚至是仪器。 11. 定期检查WDZJ-4的绝缘性能，WDZJ-4的“1～30插座”、“31～60插 座”的每根针与面板上A、B、M、N接线柱绝缘均≥500Ω（500VMΩ表），若绝缘性能达不到上述要求，应及时与我们联系。 12. 出工前需对仪器进行检测、配套工作的电缆进行自检，确保电缆与主机 都能正常工作。 13. 仪器不应长期存放在潮湿或有腐蚀性气体环境中。 14. 严禁将仪器工作或存放在-20℃以下温度的环境中。 15. 下雨时尽量不要开展工作，特别是地表积水太多时更不要开展工作。 16. 本仪器采用可充电的内置12V锂电池供电，若仪器长时间不用，每三个 月需充电一次，以免因锂电池的自放电损坏电池。
高密度电法在划分地层中的应用效果 【摘要】本文介绍了高密度电法的基本特点及应用状况。通过在试验区应用高密度电法进行探测、反演及资料解释，基本了解了两条试验线的电性分布特征，并尝试划分出了两条试验线地面以下240m深度的岩层分布，最后说明应用高密度电法划分地层是可行的。 【关键词】高密度电法；探测；划分地层 1.前言 高密度电法也称之为高密度电阻率法，是20世纪80年代提出来的一种电法勘探新技术[1]。可进行二维地电断面测量，兼具剖面法和测深法的功能，是进行地层划分、探测隐伏断层构造、岩溶空洞以及地质滑坡体等的一种有效手段[2][3][4]。相对而言，高密度电法具有测点密度大、信息量大、工作效率高等特点，测量过程中，通过转换装置控制电极间的不同排列组合，能够实现直流电法勘探中的各种装置形式的探测，如温纳、偶极、施贝和微分等，可以提供更多的地电断面信息，有利于对比分析，因此充分发挥了物探技术在勘查中的优势。 2.测区地质概况及地球物理特征 工作区位于太行山中段西侧的山前地带（上党盆地之内）。地貌类型为漳河的二级阶地，其地表均为第四纪黄土覆盖，地势平坦，区内海拔标高900～940m，相对高差40m，整体趋势为东高西低。岩性主要由红土、黄土、亚粘土组成，局部夹有结核层，底部有砾石层，厚80.62～255.16m，平均厚184m。 工作区内表层为松散的耕植土，电阻率表现为高阻，在以下为一些细沙、粉沙、粉细沙、粘土及亚粘土互层。它们在电性特性上表现为高阻到低阻逐渐降低，但在有地下水存在是，则表现为低阻到高阻逐渐升高。 3.高密度电法原理、仪器设备 高密度电法的基本原理是：利用不同物质成份所具有的电性差异，通过地表不同电极距的设置采集到地下不同深度的视电阻率值，再对蕴含有各种地质体信息的视电阻率值，采用计算机数据处理、解释及成图，从而推演出地质体的大小、形状、分布和特征。 野外测量采用重庆地质仪器厂生产的DUK-2型高密度电法仪测量系统，该仪器由多路电极转换器DUK-2和多功能直流电法仪DZD-6A共同组成，观测参数为视电阻率ρs。 仪器主要技术指标
浅谈工程物探中高密度电法的应用 发表时间：2019-03-04T15:16:59.170Z 来源：《防护工程》2018年第35期作者：徐涛 [导读] 长江地球物理探测（武汉）有限公司湖北武汉 430010 在众多工程物探方法中，高密度电法作为应用最广泛的电法勘探方法，具有探测能力强、探测精度高、采集速度快的特点。其使用直流电供电，一次可布设大量电极，获取数据量大，测量误差小、结果可靠性较高，探测信息丰富，在岩溶勘察、城市管线探测、水坝渗漏勘察、建筑选址地基勘探等中获得不错应用效果。随着地球物理理论及仪器发展，数据技术的改进，高密度电法勘探技术也在不断提高，从最初的二维断面，逐步发展到三维结构成像，在工程物探中的应用越加广泛。 1 高密度电法的基本原理 1.1工作原理 高密度电法属于一种电阻率探测方法，根据地下岩土体导电性的不同，通过人工施加电场，分析电场作用下地下地层传导电流的分布规律，推断地下具有不同电阻率的地下地质结构，从而为解决地质问题提供参考。高密度电法可一次性沿测线同时布设几十到几百根电极，视探测深度和探测目标体的尺度选择电极距及采集装置。高密度测量系统按选定的供电、测量排列方式自动采集测量电极间的电位值及回路中的电流值。工作系统如图1所示。 图2高密度电法温纳排列装置测量示意图 高密度电法在数据观测装置多达十余种，如温纳、斯伦贝谢、偶极、三极装置等，如图2所示温纳（α）排列装置， AM=MN=NB为一个电极间距，通过AB极供电、MN测量得到一个测点，然后A、B、M、N逐点同时向右移动，测量得到另一个测点；同时电极间距按隔离系数由小到大的顺序等间隔增加，这样不断扫描测量下去，最终得到倒梯形断面。在实际工作中，由于时间等因素，不可能对每种装置都进行观测，必须有针对性的选择最优装置进行数据采集。 1.2 特征识别 不同的地质体具有不同的物理性质，运用物探方法对地下结构进行探测时，需要根据岩层的物理性质，对勘探结果进行合理的分析，高密度电法也必须遵循该原则。如在岩溶勘察中，围岩与溶洞一般具有电性差异，溶腔充填情况表现出来的电性差异往往不同。结合地质结构附存物性特征进行高密度电法勘探，是应用该方法的重要基础。 2 高密度电法在工程物探中的应用 高密度电法在工程物探中多用于覆盖层勘察、岩溶勘察、城市管线探测、堤防隐患探测等方面。 2.1 岩溶勘察 工程物探方法是岩溶勘察的一个重要手段。灰岩分布地区岩溶发育易引发地面塌陷，形成地质灾害，高密度电法近年来被广泛应用于岩溶勘察中。高密度电法应用于岩溶勘察的过程中，主要通过探测地下岩层的电性分布，根据地下岩层的电性分布特征，再结合钻孔等地质资料综合分析获取地下岩溶发育情况。 岩溶地区的地质结构相对复杂，溶洞的充填情况不同造成其电性特征差异较大。如溶洞无充填，则相对围岩表现为高阻；溶洞充填则相对围岩表现为低阻；溶洞未充填但洞壁附着水体时，往往也表现为低阻。高密度电法在岩溶勘察中，要充分结合相关地质资料，对电性数据进行综合分析，提高探测成果的准确度。 2.2 管线探测 城市管线探测在市政工程建设中尤为重要，高密度电法的主要应用是通过地表探测地下管线的空间位置，其应用前提是地下管线与周围介质之间存在电性差异。地下管线由于种类繁多，按其材质不同，其电性特征也不同。如铸铁、钢材料等铸成的金属管道，电性表现为相对低阻；水泥、塑料及陶瓷材质铸成非金属管道，电性表现的绝对高阻；同时管线探测信号还受周边城市环境干扰。 以某工程为例，在实际施工过程中，运用高密度电法探测地下管线，使用WDJD-4型高密度电法系统及RES2D软件，选取温纳排列装置，电极距为0.5m，电极道数120道，最大探测深度可达10m。根据高密度电法数据反演成果，发现在桩号32.5m处存在高阻异常圈闭，通过现场收集管线资料数据及管线仪复核，结果表明该处为电缆沟，水泥板顶板埋深1.1m。通过高密度电法探测直观反映出城市地下介质电阻率分布规律，全方位直观展现了地下电性结构分布，极大地提高了管线探测的效果。 2.3 堤防隐患探测 堤防是重要的防洪工程，查明堤防隐患，对制定科学合理的安全保障方案意义重大。传统的堤防隐患探测主要采用人工巡堤及钻孔取芯等方法，高密度电法的应用，能够打破许多传统方法的局限性，不但节省了投入成本，并且提高了施工效率，极大地增加了探测结果的可靠性。如江西某堤防采用高密度电法探测，划分堤身土体分层，探测到埋深8m处的隐伏渗漏通道，准确查明了堤防隐患。在河北某新堤采用隆贝格、温纳装置两种装置以及0.5m、1.0m两种极距开展了高密度电法探测，测线总长292km，全面查明该段堤防土体结构分布并排
高密度电法在寻找地下水中的应用 [摘要]近年来高密度电法探测技术在工程物探上得到了广泛应用，成为工程物探的主要方法之一。尤其高密度电法找水，工作效率高，反映的地电信息量大、工作成本低、测量简便等突出优势，在工程勘查领域得到了越来越广泛的应用，在水文、工程及环境地质工作中更受人们欢迎。 [关键词]高密度电法温纳装置电阻率等值线图 0前言 物探方法找水已有很长历史了，以前通常用电测深方法或联合剖面法找水，电测深方法是通过测深曲线的直接特征找水，效果很好。但电测深方法工作量很大，一个或几个小时才能完成一个测点，几天才能完成一个剖面。联剖的正交点对低阻构造的反映也有很好的效果，但联合剖面法的无穷远极也很难选到合适的位置。如今高密度电法集中了这两者的有点，工作效率高，反映的地电信息量大、工作成本低、测量简便等突出优势，在工程勘查领域得到了越来越广泛的应用，在水文、工程及环境地质工作中更受人们欢迎。 1高密度电法运用原理 高密度电法实际上是集中了电剖面法和电测深法，其原理与普通电阻率法相同。测量系统由多功能直流电法仪和多路电极转换器组成，基于常规电阻率法勘探原理并利用多路转换器的供电，测量电极的自动转换，配合常规电阻率的测量方法及电阻率成像（CT）等高新技术来进行高分辩、高效率电法勘探。尤其温纳装置在高密度测量分辨率相对较高。 高密度电法野外测量时将全部电极（几十至上百根）置于剖面上，利用程控电极转换开关和微机工程电测仪便可实现剖面中不同电极距、不同电极排列方式的数据快速自动采集。与常规电阻率法相比，高密度电法具以下优点：（1）电极布置一次性完成，不仅减少了因电极设置引起的故障和干扰，并且提高了效率；（2）能够选用多种电极排列方式进行测量，可以获得丰富的有关地电断面信息；（3）野外数据采集实现了自动化和半自动化，提高了数据采集速度，避免了手工误操作。此外，随着地球物理反演方法的发展，高密度电法资料的电阻率成像技术也从一维和二维发展到三维，极大的提高了地电资料的解释精度。 高密度电法的温纳装置是不同深度对称的四极剖面装置，电极间距为5m根据场地上覆地层厚度选择不同的电极数和采集剖面层数。设备允许的最大隔离系数为32。数据处理工作采用G3RTomo5.0软件完成，先进行突变点剔除工作，再根据需要，进行数据圆滑处理和地形改正，最后通过剖面反演，绘制出视电阻率断面等值线图。 2高密度电法找水应用的实例
高密度电法应用技术 一、工作原理 高密度电法应用技术是近几年发展应用起来的地球物理电法勘探技术，其工作原理与传统的电法勘探基本相同，其地球物理前提是被勘探体中介质的电性差异。通过向被勘探体加入一定电压、电流的直流电，由于被勘探体中介质不同或电性存在差异，致使被勘探体存在电位、电流异常，这种异常经过反演得到被勘探体内部结构。高密度电法技术与传统的电法勘探相比，具有一个排列多电极同时作业、极距根据需要可以加密调整、野外工作效率高、勘探精度高、勘探深度大等优点。 二、G MD高密度电法仪性能指标及野外工作布置 （一）仪器性能指标 该仪器性能优越，与国外同类仪器相比，各项性能指标处于领先地位。外业施工方便，一根电缆(10芯)覆盖整个剖面，国内首创，连接方便、灵活。 1、仪器性能指标参数 (1) 最大电极通道数240道 (2) 电位测量范围±10V，分辨率10μV (3) 电流测量范围±3A，分辨率0.01mA (4) 输入阻抗大于20MΩ（内部>100 MΩ） (5) 供电电流±3A，最大电压400V
(6) 50Hz工频抑制≥60dB 2、仪器性能指标测试结果 高阻斜板高阻背斜（模型） 直立铜板充水铜球 （二）野外工作布置 高密度电法技术野外工作测线布置根据勘探目的，结合场地情况（地质、地形等），进行布线设网。电极数量、极距应根据勘探目标体的大小、埋深等因素进行选择。下图为高密度电法野外工作示意图。 三、高密度电法应用领域
高密度电法技术应用领域非常广阔，涉及到水利水电、公路、铁路、城市建设、环保、地矿等部门。在水利水电部门，应用高密度电法技术，进行堤、坝的隐患（管涌、脱空、塌陷等）探测、江河水位探测、地下水位探测和找水等工作；在公路部门，应用高密度电法技术，进行地质构造探测（岩溶、断层破碎带、滑坡体等）、路基检测等；在地矿部门，高密度电法技术用来地质勘探、矿床探测等。总之，高密度电法技术愈来愈来被工程界看好，其应用领域会被人们的实践不断扩大。 四、工程实例 （一）1999年3月20日，湖南省益阳市，国家防汛抗旱总指挥部组织“堤坝隐患探测设备测评”工作，下图为某一侧线测量的结果。 （二）某地高速公路地基检测。电极间距3米，电极排列方式为温纳装置。图中可看出有三处低阻区，规模较大的是5926米附近和6118米附近，此地段有钻孔验证。
高密度电法在物探中的应用分析 崔 勇 （江苏省地质勘查技术院，江苏 南京 210000） 摘要：随着工程建设规模越来越大，高密度电法在物探中发挥着越来越重要的作用，其广泛的应用前景和丰富的应用渠道使得它在工程物探中占据着重要地位。鉴于此，文章从高密度电法的原理和优点出发，分析将其应用于物探过程的工作方法和实际案例，以期提高工程物探水平。 关键词：高密度电法；物探；应用 中图分类号：P631文献标识码：A 文章编号：1672-7487（2019）01-130-2 随着时代的不断发展，当前物探中，各种方式得到广泛的应用。当今的工程物探中经常出现目标规模较小、埋深不大的问题，传统的电剖面法即电测深法已无法满足工程现代化建设需要，高密度电法的应用使得该问题得到解决，同时在多个领域使用。高密度电法具备数据采集密度大、施工效率高的特性，能满足比较复杂、困难的要求，在物探应用中具有重要意义。 1 高密度电法的原理和优点 高密度电法属于新兴技术，是进行列阵勘探的一种模 [1] 式，与之前的物探方法原理是基本一致的。其差异在于，高密度电法会设置对应的高密度测量点，将电极直接固定在测量点上，提升了施工效率和施工速度，加之本身的点距较小，采集到的数据准确，这些优点使其在地质灾害防治、物探找水中都得到了广泛应用。 高密度电法使用全自动化的工作系统，通过和先进计算机技术整合，更加及时、准确地对数据进行统计、处理和采集，能有效控制人工采集系统形成的误差，减少劳动力，降低人工成本。在物探过程中，可基于不同电极排列的方式来使用对应的排列，也就是利用综合治理、收集以及统计的方式，做好工程地质信息资源的合理收集，这样就可以实现电极一次性的布置。在物探误差得以控制的前提下，还可以控制电极的人为干扰因素，进而增强高密度电法的可用性和实用性。通过高密度电法开展物探工作时，应注意把握要点，熟悉基本流程，充分发挥高密度电法的优势，保证物探工作效率和质量。 2 高密度电法在物探中的工作方法 在物探工作中使用高密度电法，主要是针对数据采集系统以及数据处理流程进行合理的分析，分析后方可了解其实际工作方法。 2.1 数据采集系统 高密度电法的数据采集系统由主机和多路电极转换器、电极系组成，主机用于测量数据的接收与存储。通过供电电缆和通讯电缆，直接向多路电极转换器发出工作指令，建议通过流程图，配合一定的文字，将工作指令发出去，这样就可以满足对电极的供电要求。同时，也可以对测量状态进行合理控制。如今，物探中高密度电法的应用主要 [2] 涉及户外环境，应用过程通常会使用较多的装置形式。所以，工作人员在选用和设置电极的数量、点距时务必综合考虑物探现场的实际情况，合理设置勘查作业深度。 2.2 数据处理流程 在应用高密度电法分析和处理从物探中采集的相关数据时，其工作流程为：在主机中存储采集的物探数据，通过通讯软件把原始数据传递给计算机，利用计算机对数据做必要的处理，运用相关软件按相关板块的要求剔除畸变点或校正地形等，最后形成二维反演图。 3 高密度电法在物探中应用的案例分析 在物探中合理地运用高密度电法，采用案例的形式能够使分析更加透彻。具体而言，就是从物探找水、管线探测、地层划分、岩溶调查等方面入手，满足高密度电法的合理应用。 3.1 物探找水 以某学校的物探工作为例，在应用高密度电法时，先落实对学校地层所做的勘察，发现其地层相对简单，表层属于第四系，基岩由二叠系乐平组老山段砂岩、常夹薄煤层 130实验测定 SHI YAN CE DING 作者简介：崔勇（1981—），男，江苏如东人，工程师，本科，毕业于东华理工大学，研究方向：物探专业。（邮箱）iamfist@https://www.doczj.com/doc/6611794332.html,