0 引言

工程施工建设中，施工前的准备工作是每个施工项目都需要做的，而在施工前的准备工作中，环境地质勘察是最为基础的工作环节之一。工程勘察工作做不好，可能会影响整个工程的施工进度和质量，因此，工程勘察技术显得极为重要。高密度电法作为重要的工程勘察技术之一，可以提高工程勘察效率和质量，并为工程施工提供高精度的施工数据和资料，这种工程勘察技术在工程地质、水库选址以及矿产地质等领域得到了广泛的应用，进而提高施工技术和水平。

1 高密度电法基本原理

高密度电阻率法是一种阵列式勘探方法，又称自动视电阻率系统，是直流电法的发展，其功能等同于四极测深法与电剖面法的结合。该方法通过电极向地下供电，从而形成人工电场，该电场的分布规律与地下岩土体介质的电阻率ρ 的分布紧密相关。通过对地表各部位人工电场进行测量，可以了解地下岩土体介质视电阻率ρs的分布规律，从而借此推断并解释地下岩土体介质的地质结构。

该方法在操作时，需一次性布置一定数量的电极，电极间距相等，每个电极与一个开关连接，按设计好的程序控制开关的闭合顺序，利用主机测量电流、电压，并记录供电电极、测量电极的编号，计算K 值和视电阻率并存储，然后转入下一点循环测量，实现高效数据采集，从而获取大量地下电阻率数据。

高密度电法勘探的前提条件是地下岩土介质间存在导电性差异，和常规电法一样，它通过A、B 电极向地下供电（电流为I），然后测量M、N 极电位差ΔU，从而求得该记录点的视电阻率值ρs=K×ΔU/I。根据实测的视电阻率剖面进行计算、处理、解译和分析，便可获得地下岩土体的电阻率分布情况，从而解释相应的工程地质现象，解决工程地质问题。

常用的电极排列方式有对称四极排列、联合三级排列、微分排列和偶极排列。而对称四极排列中，温纳排列（Werner Array）和施伦贝格排列（Schlumberger Array）又是最常见的排列方式，前者在数据噪声方面较优，受地形不均匀性影响较小，而后者在水平方向的分辨率一般优于前者。

高密度电法勘探对环境围岩的完整性和含水情况较为敏感，破碎或者含水围岩，其视电阻率明显较低，完整、坚硬岩土体的视电阻率明显高于断层带、破碎带和富水带围岩的视电阻率。该方法操作原理清晰，成果图像直观，是一种分辨率较高的物探方法。随着计算机数据采集技术的发展，该方法的勘探效率大大提高，电阻率分布剖面的覆盖面积和探测深度均得到增加，即便在较强干扰的环境下也能取得较为可靠的数据，因此信噪比得以提升。得益于上述优点，该方法在工程地质、水文地质勘探和矿产、水利资源勘查中得以广泛而成功地应用。

2 高密度电法工作流程

高密度主机、计算机、转换器、电极系组成了高密度数据采集系统，高密度电法在作业过程中，低频交流电是这种作业的主要供电模式，而其探测的结果一般以地层视电阻进行体现。在勘探过程中，不同的系统结构所发挥的作用也不尽相同，主机的作用是数据传输、接收和存贮，多路电极转换器则是借助电缆实现对电极系中各电极的供电与测量状态进行控制，具体而言其工作流程如下：各电极系测量与搜集测量断面的相关数据信息——转换器接收数据后利用电缆将数据信息输送到主机中——将数据输入进高密度主机，主机自动存储数据后通过相应通信系统将数据传送至计算机中——计算机依据软件系统的设计对数据信息进行处理——计算机完成数据信息处理后进行数据的转换——二维反演、成图。

3 高密度电法应用优势

与常规电阻率法进行对比，高密度电法的具体应用优势如下：

（1）电极布设简单。相较于常规电阻率法而言，在应用高密度电法时，仅需要开展单次电极布设作业即可，不但大幅提高工程勘察效率，还在一定程度上减少各类电极布设问题的出现。

（2）自动化程度高。高密度电法具有自动化程度高的应用优势，不但可以替代人工开展半自动化（或自动化）野外数据采集作业，还可大幅提高数据采集效率（单个野外测点数据采集作业时长普遍在2—5s 内）。

（3）多种排列方式。该方法在使用中能够通过多种电极排列方式进行测量，能够获得丰富的地电结构状态的相关地质信息，同时能较高地保证数据准的确性。

（4）信息预处理。通过采用高密度电法，可以在相关信息基础上开展预处理作业，直观显示剖面曲线形态。

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