呂 瑞

（山西華冶勘測工程技術(shù)有限公司，山西 太原 030000）

城市工程地質(zhì)勘察是城市規(guī)劃、建設(shè)和管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，對(duì)于保障城市安全和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。高密度電法作為一種先進(jìn)的地球物理勘探方法，具有高效率、高精度和高分辨率等特點(diǎn)，因此在城市工程地質(zhì)勘察中得到了廣泛應(yīng)用。本文將重點(diǎn)探討高密度電法在城市工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用，以期為相關(guān)領(lǐng)域的研究和實(shí)踐提供參考和借鑒。

1 高密度電法原理與技術(shù)特點(diǎn)

1.1 高密度電法的基本原理

高密度電法是一種常用的地球物理勘探方法，其基本原理是利用不同巖土體之間的電性差異，通過測量電位差來確定巖土體的分布情況和地質(zhì)構(gòu)造。在實(shí)際應(yīng)用中，高密度電法通過布置多組電極，形成多個(gè)不同極距的供電電極和測量電極，從而獲取多個(gè)電阻率數(shù)據(jù)。通過對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析處理，可以獲得地下巖土體的電阻率分布情況，進(jìn)而推斷出巖土體的性質(zhì)、埋深和分布范圍等信息[1]。

1.2 高密度電法在城市工程地質(zhì)勘察中的技術(shù)特點(diǎn)

高密度電法在城市工程地質(zhì)勘察中具有以下技術(shù)特點(diǎn)：

1.高效率：高密度電法采用多電極同時(shí)布置的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，能夠快速、高效地獲取大量數(shù)據(jù)，大大縮短了測量時(shí)間和工作量。這一特點(diǎn)使得高密度電法在城市工程地質(zhì)勘察中具有顯著的優(yōu)勢，能夠提高工作效率，減少人力物力的投入。

2.高精度：高密度電法采用自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集技術(shù)，減少了人為干擾因素，提高了數(shù)據(jù)精度。這種自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集方式能夠降低誤差，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，為后續(xù)的地質(zhì)解釋提供可靠的基礎(chǔ)。

3.高分辨率：高密度電法可以獲取較密集的電阻率數(shù)據(jù)，能夠更準(zhǔn)確地反映地下巖土體的細(xì)微變化，為地質(zhì)解釋提供更豐富的信息。高密度電法能夠獲取大量的電阻率數(shù)據(jù)，從而更好地揭示地下巖土體的細(xì)節(jié)特征，為城市工程地質(zhì)勘察提供更準(zhǔn)確的地質(zhì)信息。

4.適用范圍廣：高密度電法適用于各種地形和地質(zhì)條件，特別適用于城市工程地質(zhì)勘察中復(fù)雜地形和構(gòu)筑物附近的地質(zhì)勘探。無論是在平原、山區(qū)，還是城市復(fù)雜地形條件下，高密度電法都能夠提供準(zhǔn)確的地質(zhì)信息，為城市工程建設(shè)提供可靠的依據(jù)。

5.無損檢測：高密度電法采用非接觸式測量方式，對(duì)地表無損毀，特別適用于城市工程地質(zhì)勘察中對(duì)構(gòu)筑物的無損檢測。這種非接觸式測量方式能夠避免對(duì)地表造成破壞，保護(hù)構(gòu)筑物的完整性，同時(shí)也為后續(xù)的城市工程建設(shè)提供了安全可靠的基礎(chǔ)。

2 高密度電法在城市工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用分析

高密度電法在城市工程地質(zhì)勘察中發(fā)揮著重要的作用，廣泛應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測與評(píng)估、地下水資源調(diào)查與管理、土地污染調(diào)查與修復(fù)等多個(gè)方面。下面分別就這三個(gè)方面的應(yīng)用進(jìn)行分析。

2.1 高密度電法在地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測與評(píng)估中的應(yīng)用

城市工程地質(zhì)勘察中，地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測與評(píng)估是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。高密度電法能夠快速、準(zhǔn)確地獲取地下巖土體的電阻率信息，通過對(duì)電阻率數(shù)據(jù)的分析處理，可以識(shí)別出巖土體中的不均勻體和軟弱結(jié)構(gòu)面等不良地質(zhì)體，為地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測和評(píng)估提供可靠的依據(jù)。在地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測方面，高密度電法可以通過對(duì)地電阻率的測量和分析，探測出地下的隱伏斷層、溶洞、地下暗河等不良地質(zhì)體。這些地質(zhì)體可能對(duì)工程建設(shè)和運(yùn)營安全造成潛在威脅，因此及時(shí)的探測和預(yù)警有助于防止事故的發(fā)生。例如，在某城市地鐵建設(shè)中，通過高密度電法勘測發(fā)現(xiàn)某一地段存在一條規(guī)模較大的隱伏斷層，并有可能發(fā)生巖溶塌陷等地質(zhì)災(zāi)害。針對(duì)這一情況，設(shè)計(jì)部門及時(shí)調(diào)整了施工方案，避免了潛在的安全隱患。在地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估方面，高密度電法可以通過對(duì)地電阻率的成像技術(shù)，揭示出地質(zhì)體的空間分布特征和形態(tài)。通過對(duì)電阻率數(shù)據(jù)的分析和解釋，可以評(píng)估地質(zhì)體的穩(wěn)定性、危險(xiǎn)程度和可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害類型。例如，在某山區(qū)公路建設(shè)中，通過高密度電法勘測發(fā)現(xiàn)某一地段存在較高的滑坡風(fēng)險(xiǎn)。通過對(duì)該地段的地電阻率數(shù)據(jù)進(jìn)行成像分析，確定了滑坡的范圍和可能發(fā)生的滑移方向。根據(jù)評(píng)估結(jié)果，設(shè)計(jì)部門及時(shí)采取了相應(yīng)的防護(hù)措施，保障了公路建設(shè)的安全進(jìn)行[2]。

2.2 高密度電法在地下水資源調(diào)查與管理中的應(yīng)用

地下水資源是城市可持續(xù)發(fā)展的重要保障之一。高密度電法能夠通過對(duì)含水層電阻率的測量和分析，判斷出地下水資源的分布、埋藏深度和富水性等信息。此外，高密度電法還可以應(yīng)用于地下水污染狀況的調(diào)查中，通過電阻率成像技術(shù)揭示地下水污染物的分布和擴(kuò)散范圍。在地下水資源調(diào)查方面，高密度電法可以通過對(duì)地電阻率的測量和分析，確定地下水的埋藏深度和富水區(qū)域。這種方法適用于多種地形和地質(zhì)條件，具有快速、高效的特點(diǎn)。例如，在某干旱地區(qū)水資源調(diào)查中，通過高密度電法勘測發(fā)現(xiàn)了多個(gè)具有開采價(jià)值的地下水水源地。這些水源地的位置和水量等信息為該地區(qū)的水資源開發(fā)利用提供了科學(xué)依據(jù)。在水資源管理方面，高密度電法可以應(yīng)用于地下水污染狀況的監(jiān)測和預(yù)警中。通過定期對(duì)地下水進(jìn)行電阻率測量，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控水中污染物的種類和濃度。當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)，及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施以防止污染的擴(kuò)散和惡化。例如，在某工業(yè)園區(qū)水資源管理中，采用高密度電法對(duì)地下水進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示水中污染物濃度超標(biāo)時(shí)，及時(shí)采取了相應(yīng)的凈化處理措施，保障了園區(qū)內(nèi)用水安全[3]。

2.3 高密度電法在土地污染調(diào)查與修復(fù)中的應(yīng)用

隨著城市化進(jìn)程的加速，土地污染問題日益嚴(yán)重。高密度電法在土地污染調(diào)查與修復(fù)中具有廣泛的應(yīng)用前景。通過高密度電法測量不同土地利用類型（如建設(shè)用地、農(nóng)用地等）的電阻率值，可以揭示土地污染物的分布狀況和污染程度。同時(shí)，高密度電法還可以用于土地修復(fù)工程的監(jiān)測與評(píng)估，為土地污染治理提供科學(xué)依據(jù)。在土地污染調(diào)查方面，高密度電法可以通過對(duì)地電阻率的測量和分析，判斷出土地的污染程度和污染物種類。這種方法適用于對(duì)工業(yè)廢棄地、采礦區(qū)等區(qū)域的土地污染調(diào)查。例如，在某鋼鐵廠搬遷后的廢棄地調(diào)查中，通過高密度電法勘測發(fā)現(xiàn)該區(qū)域土壤中重金屬含量超標(biāo)，存在嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。這些信息為該區(qū)域的土地治理和生態(tài)恢復(fù)提供了科學(xué)依據(jù)。在土地修復(fù)工程方面，高密度電法可以用于監(jiān)測土地修復(fù)的效果和評(píng)估治理措施的可行性。通過對(duì)比修復(fù)前后的地電阻率數(shù)據(jù)，可以定量評(píng)估土壤中污染物的去除效果以及生態(tài)恢復(fù)的程度。例如，在某農(nóng)藥廠污染土地的修復(fù)工程中，采用高密度電法對(duì)修復(fù)前后的土壤進(jìn)行測量和分析。根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，及時(shí)調(diào)整了修復(fù)方案和技術(shù)參數(shù)以優(yōu)化治理效果。經(jīng)過修復(fù)工程實(shí)施后，該區(qū)域土壤中的重金屬等有害物質(zhì)含量明顯降低，為土地資源的可持續(xù)利用提供了有力保障[4]。

3 高密度電法在城市工程地質(zhì)勘察中的優(yōu)勢與局限性

高密度電法在城市工程地質(zhì)勘察中具有廣泛的應(yīng)用前景，能夠快速、準(zhǔn)確地獲取地下巖土體的電阻率信息，為地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測與評(píng)估、地下水資源調(diào)查與管理、土地污染調(diào)查與修復(fù)等提供科學(xué)依據(jù)。然而，作為一種地球物理勘探方法，高密度電法也存在一定的優(yōu)勢和局限性。

3.1 高密度電法在勘察過程中的優(yōu)勢

1.高效率：高密度電法采用多電極同時(shí)布置的方式，能夠快速、高效地獲取大量數(shù)據(jù)，縮短了測量時(shí)間和工作量。同時(shí)，數(shù)據(jù)采集過程中自動(dòng)化程度較高，減少了人為干擾因素，提高了數(shù)據(jù)精度。

2.高分辨率：高密度電法可以獲取較密集的電阻率數(shù)據(jù)，能夠更準(zhǔn)確地反映地下巖土體的細(xì)微變化，為地質(zhì)解釋提供更豐富的信息。此外，通過電阻率成像技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)地下巖土體的三維可視化，提高了地質(zhì)解釋的精度和直觀性。

3.適用范圍廣：高密度電法適用于各種地形和地質(zhì)條件，特別適用于城市工程地質(zhì)勘察中復(fù)雜地形和構(gòu)筑物附近的地質(zhì)勘探。同時(shí)，對(duì)于不同巖土體類型和不同工程問題，可以通過調(diào)整電極間距、極距大小和測量方式等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)定制化的勘察方案。

4.無損檢測：高密度電法采用非接觸式測量方式，對(duì)地表無損毀，特別適用于城市工程地質(zhì)勘察中對(duì)構(gòu)筑物的無損檢測。相比傳統(tǒng)的鉆探方法，高密度電法具有更高的安全性和可靠性。

3.2 高密度電法在勘察過程中的局限性

1.對(duì)地形條件要求較高：高密度電法對(duì)于地形條件要求較高，對(duì)于復(fù)雜地形和建筑物下方的地質(zhì)勘探存在一定的限制。在城市工程地質(zhì)勘察中，由于建筑物密集、地下管線等因素的影響，高密度電法的應(yīng)用可能會(huì)受到一定限制。

2.對(duì)數(shù)據(jù)處理要求較高：高密度電法獲取的數(shù)據(jù)量較大，對(duì)數(shù)據(jù)處理要求較高。需要借助計(jì)算機(jī)技術(shù)和專門的軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，對(duì)于數(shù)據(jù)處理人員的專業(yè)素質(zhì)和技術(shù)水平要求較高。同時(shí)，在數(shù)據(jù)處理過程中需要進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選和校正等處理環(huán)節(jié)，增加了數(shù)據(jù)處理的工作量和復(fù)雜性。

3.對(duì)電極排列方式要求較高：高密度電法的電極排列方式對(duì)于勘察結(jié)果的質(zhì)量和精度具有重要影響。在布置電極時(shí)需要遵循一定的排列規(guī)則和要求，否則會(huì)影響勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。同時(shí)，對(duì)于不同的工程問題和地形條件，需要選擇合適的電極排列方式以滿足特定的勘察需求。

4.受地下水條件影響：地下水條件對(duì)于高密度電法的應(yīng)用效果具有一定影響。在含水層或地下水位較淺的區(qū)域，電阻率值會(huì)受到地下水的影響而發(fā)生變化，從而影響勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，在應(yīng)用高密度電法進(jìn)行城市工程地質(zhì)勘察時(shí)需要考慮地下水條件的影響因素。

4 高密度電法在城市工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用策略與方法

高密度電法在城市工程地質(zhì)勘察中具有廣泛的應(yīng)用前景，但也存在一定的局限性。為了充分發(fā)揮高密度電法的優(yōu)勢和潛力，提高勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，需要采取合理的策略與方法。以下是幾個(gè)方面的應(yīng)用策略與方法。

4.1 合理的電極布置和參數(shù)選擇

電極布置和參數(shù)選擇是高密度電法應(yīng)用中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接影響到勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。在電極布置方面，需要充分考慮地形條件、工程問題和勘察要求等因素，選擇合適的電極排列方式和布置方案。同時(shí)，需要遵循一定的電極布置規(guī)則和要求，如電極間距、極距大小等參數(shù)的選擇應(yīng)合理、規(guī)范。在參數(shù)選擇方面，需要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的供電電壓、測量電流等參數(shù)，以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性[5]。

4.2 數(shù)據(jù)采集與處理方法的改進(jìn)與優(yōu)化

數(shù)據(jù)采集與處理是高密度電法應(yīng)用中的重要環(huán)節(jié)，需要采取合理的策略與方法進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。首先，需要選擇合適的測量儀器和設(shè)備，并對(duì)其進(jìn)行定期檢查和維護(hù)，以保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。其次，在數(shù)據(jù)采集過程中，需要采取有效措施減少干擾因素和誤差，如選擇合適的測量位置、避開干擾源等。在數(shù)據(jù)處理方面，需要借助計(jì)算機(jī)技術(shù)和專門的軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，如數(shù)據(jù)篩選、校正、成像等處理環(huán)節(jié)。同時(shí)，需要針對(duì)不同的工程問題和地形條件，選擇合適的數(shù)據(jù)處理方法和算法，以提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。

4.3 綜合使用其他地球物理方法進(jìn)行驗(yàn)證和補(bǔ)充

高密度電法作為一種地球物理勘探方法，也存在一定的局限性。為了提高勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，可以綜合使用其他地球物理方法進(jìn)行驗(yàn)證和補(bǔ)充。例如，可以結(jié)合使用地震勘探、地磁勘探等方法，以獲取更全面、豐富的地下巖土體信息。此外，還可以結(jié)合鉆探、原位測試等其他勘察方法，以相互印證和補(bǔ)充高密度電法獲取的數(shù)據(jù)信息。綜合使用多種方法可以更好地揭示地質(zhì)體的空間分布特征和形態(tài)，提高解釋的精度和可靠性。

5 結(jié)語

高密度電法在城市工程地質(zhì)勘察中具有廣泛的應(yīng)用前景，可以為城市規(guī)劃、建設(shè)和管理工作提供重要的地球物理數(shù)據(jù)支持和科學(xué)依據(jù)。然而，高密度電法也存在一定的局限性，如對(duì)地形條件的要求較高、數(shù)據(jù)解釋的復(fù)雜性等。因此，在實(shí)際應(yīng)用中需要結(jié)合具體情況，選擇合適的電極布置和參數(shù)，優(yōu)化數(shù)據(jù)采集與處理方法，并綜合使用其他地球物理方法進(jìn)行驗(yàn)證和補(bǔ)充。未來，隨著高密度電法的不斷發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，相信其在城市工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用將更加廣泛和深入。