第４１卷第５期 ５４ ２０１４年１０月２５日 数字通信 Ｖ（）ｌ ４１．Ｎｏ．５ ０（・【＿２５ ２０ｌ４ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５—３８２４．２０１４．０５．０１３ 高密度电法在工程建设岩溶探测中的应用 陈德进 ，何建军 （１．成都理：［大学信息科学与技术学院，成都６１００５９； ２．成都理工大学地球探测与信息技术教育部重点实验室，成都６１００５９） 摘要：在工程建设中，常遇到溶洞、采空区等地质体问题，从而引起地面裂隙、塌陷等危害。因此，在工程建设前， 需要查明这些地质体的分布范围和大小情况。工程中常采用精准的钻孔方法，然而该方法往往以点代面，不能反 映地下地质体的总体规模和分布形态。目前，高密度电法因为具备探测深度大、探测精度高等优点，在工程地质勘 查中得到了越来越广泛的应用。为了初步查明建设用地范围内土层厚度以及探测岩溶发育的情况，本次项目采用 高密度电法进行数据测量，并综合解释成图，验证了高密度电法应用于岩溶探测的可行性，为工程建设提供了可靠 的质量保证。 关键词：高密度电法；岩溶探测；电法勘探 中图分类号：Ｐ６３１．３；Ｐ６４２．２５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００５—３８２４（２０１４）０５—００５４—０４ ０ 引 言 在岩溶灰岩地区，岩溶发育使得溶洞成为这些 地区隧道、房屋建设等工程项目建设中最常见的灾 害之一。溶洞可以分为无充填的溶洞、半充填的溶 洞、完全充填的溶洞３种类型 ，这些溶洞相对于 电势差为Ｚ￣ＵＭＮ，则由电阻率公式Ｐ ＝Ｋ ／ｔＵＭＮ（ｎ ｊ ｍ）可以得到测点（ ，Ⅳ中点）处的视电阻率值，其 中Ｋ为选择的装置系数，其大小与供电电极和测量 电极的相互位置有关，当电极位置固定时，装置系数 Ｋ的值也就确定。通过所测电阻率的变化特点和规 围岩出现不同的电学特征，因此可采用电阻率法进 行测量。高密度电法以研究地下各介质电性差异为 律，可以发现地下的电性不均匀地质体，从而达到找 矿或者探测溶洞等构造的目的¨ “Ｊ。 １．２测量装置 目标，具有测点密度大、采集数据速度快、数据信息 量多、采集数据质量高等优点，广泛应用于路基探 测 ］、地下水勘探 引、地下空洞勘探 Ｊ、岩溶勘 探川等工程建设中。本文在介绍了高密度电法的 工作原理和工作方法后，将高密度电法应用在某建 设用地探测溶洞发育中，为工程建设提供了可靠的 质量保证。 高密度电法比较常用的装置方式有温纳、施伦 贝尔等，在野外工作时，应根据工区地形地质条件， 综合勘探目的、勘探深度、勘探精度等因素来选择合 适的测量装置。对于温纳装置，也即对称四极装置， 测量时，供电电极４，Ｂ和测量电极 ，Ⅳ等间距排 列，ＡＭ＝ＭＮ＝ＮＢ＝ａ＝ｎＡｘ（ｎ＝１，２，３，…）称 １高密度电法简述 １．１工作原理 为一个电极间距，其中，ｎ为设置的隔离系数， 为 设定的点距，』４， ，Ⅳ，Ｂ逐点同时向右移动，得到断 面的第一条剖面，接着电极问距ａ＝ｎ． 按照隔离 高密度电法以地下岩石的导电性差异为物理基 础 Ｉ９ Ｊ，通过观察研究地下稳定电流场的分布规律 来解决某些地质问题。在野外实际工作中，供电电 极Ａ，曰通过向地下发送强度为，的电流，在地下半 空间中建立起一个稳定的电场，在电场稳定的范围 系数ｎ由小到大等间隔增加，４个电极再逐点同时 向右移动，依次得到断面的其它剖面，这样不断扫 描，得到一个倒梯形断面。温纳装置的示意图如图 １所示。 内布设测量电极，若此时观测的测量电极 ，Ⅳ处的 收稿日期：２０１４—０６－２０修回日期：２０１４—０７—０５ 对于温纳装置，其装置系数 ， ２１Ｔ ， 、 ＋ ＿＿— —Ｍ一 Ａ— —Ｔ Ｌ圳 一 第５期 陈德进等：高密度电法在工程建设岩溶探测中的应用 学报，２００７，２８（６）：６５—６７． ５７ ［５］ 黄小军，王鹏，董亮．高密度电法在地下暗河勘探中的 应用［Ｊ］．资源环境与工程，２０１２，２６（１）：６６－６８． ［６］ 宋希利，宫述林，邢立亭．高密度电法在地下空洞探测 ［１０］ 赵光辉．高密度电法勘探技术及其应用［Ｊ］．矿产与地 质，２００６，２０（２）：１６６—１６８． 中的应用研究［Ｊ］．工程地球物理学报，２０１０，７（５）： ５９９－６０２． 董浩斌，王传雷．高密度电法的发展与应用［Ｊ］．地学 前缘，２００３，１０（１）：１７１—１７５． 作者简介： 陈德进（１９８８－－），男，四川仪陇人，硕士研究生，研究方 向为信息融合和工程物探，Ｅ—ｍａｉｌ：３６１６７８９３１＠ｑｑ．ｔｏｍ。 ［７］ 王哲曹，荚武．高密度电法在公路路基下伏岩溶勘察 中的应用［Ｊ］．国土资源导刊，２００８，５（４）：７５－７８． ［８］ 傅良魁．应用地球物理教程［Ｍ］．北京：地质出版社， １９９１． ［９］ 邓超文．高密度电法的原理及工程应用［Ｊ］．韶关学院 Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ ｄｅｎｓｉｔｙ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｋａｒｓｔ ｏｆ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ＣＨＥＮ Ｄｅｊｉｎ ．ＨＥ Ｊｉａｎｊｕｎ ， （１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００５９，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ ２．Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｅａｒｔｈ Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｏｆ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｃｈｅｎｇｄｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００５９，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｃａｖｅｓ，ｇｏａｆ，ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｏｆｔｅｎ ｅｎｃｏｕｎｔｅｒｅｄ，ｏｆｔｅｎ ｃａｕｓｅ ｇｒｏｕｎｄ ｆｉｓｓｕｒｅ，ｇｒｏｕｎｄ ｃｏｌｌａｐｓｅ，ｅｔｅ．Ｂｅｆｏｒｅ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｐｒｏｊｅｃｔ ｃｏｎｔｒａｃｔｏｒ ｎｅｅｄｓ ｔｏ ｉｆｎｄ ｏｕｔ ｔｈｅ ｄｉｓｔｉｒｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｉｚｅ ｏｆ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｏｆｔｅｎ ａｄｏｐｔｅｄ ｉｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｂｕｔ ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆｔｅｎ ｐｏｉｎｔｓ ｔｏ ｔｈｅ ｆａｃｅ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｎｏｔ ｒｅｆｌｅｃｔ ｔｈｅ ｏｖｅｒａｌｌ ｓｉｚｅ ａｎｄ ｄｉｓｔｉｂｕｔｉｒｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｂｏｄｉｅｓ．Ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ，ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｄｅｎｓｉｔｙ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｍｅｔｈｏｄ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｇｅｏｌｏｇｙ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ，ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｉｔｓ ｂｉｇ ｐｒｏｂｉｎｇ ｄｅｐｔｈ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｂａｓｉｃａｌｌｙ ｆｉｎｄ ｏｕｔ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｒａｎｇｅ ｏｆ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｌａｎｄ，ａｎｄ ｄｅｔｅｃｔ ｔｈｅ ｋａｒｓｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ，ｔｈｉｓ ｐｒｏｊｅｃｔ ｕｓｅｄ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｄｅｎｓｉｔｙ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｃｏｌｌｅｃｔ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｄａｔａ ａｎｄ ｔｏ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎ— ｓｉｖｅｌｙ ｉｎｔｅｒｐｒｅｔ ｉｔ，ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｈｉｇｈ ｄｅｎｓｉｔｙ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｍｅｔｈｏｄ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｋａｒｓｔ ｃａｖｅ，ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ａ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｑｕａｌｉｔｙ ａｓｓｕｒａｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈ ｄｅｎｓｉｔｙ ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ ｍｅｔｈｏｄ，ｋａｒｓｔ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ，ｅｌｅｃｔｉｃａｌｒ ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇ （责任编辑张诚） （上接第５３页） Ｈｉｇｈ ｅｆｉｃｉｆｅｎｃｙ ｓｏｌａｒ ｐａｎｅｌｓ ＤＣ—ＤＣ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＬＭ２６２１ ＣＨＥＮ Ｇｕｏｐｉｎｇ，ＬＩＵ Ｔｉａｎｆｕ （１．Ｅｌｅｃｔｉｒｃａｌ Ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ Ｎｅｗ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｏｓｔｓ ａｎｄ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００６５ ２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｏｐｔｏｅｌｅｅｔｒｏｎｉｅｓ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｏｓｔｓ ａｎｄ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０００６５） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｆｏｒ ｕｌｔｒａ ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ｔｏ ｕｓｅ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ３Ｖ ｏｆ ｔｈｅ ｓｏｌａｒ ｐａｎｅｌ ｏｕｔｐｕｔ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｓｔｕｄｉｅｓ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｓ ａ ＤＣ— ＤＣ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｏｆ ＴＩ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ＳＥＰＩＣ ａ ｃｉｒｃｕｉｔ—ＬＭ２６２１，ｔａｋｉｎｇ ｉｔ ａｓ ｔｈｅ ｃｏｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ＤＣ—ＤＣ ｌｉｔｆｉｎｇ ａ ｓｍａｌｌ ｖｏｌｕｍｅ，ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，ｗｉｄｅ ｉｎｐｕｔ ｒａｎｇｅ ｖｏｈａｇｅ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ＬＭ２６２１ ｉｎｐｕｔ ｖｏｌｔａｇｅ ｒａｎｇｅ ａｓ ｌｏｗ ａｓ １．２Ｖ，ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｕｐ ｔｏ ２Ｍｈｚ，ｐｅａｋ ｃｕｒｒｅｎｔ ｕｐ ｔｏ ２Ａ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ Ｉｎｔｅｒ－ ｎｅｔ ｕｓｅ ｄｅｍａｎｄｉｎｇ ｓｏｌａｒ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｌｏｗ ｖｏｌｔａｇｅ ｐｏｗｅｒ ｔｅｒｍｉｎａｌ ｎｏｄｅ，ａｎｄ ｃａｎ ｖｅｒｙ ｗｅｌｌ ｂｅ ｗｅａｋ ｓｏｌａｒ ｖｏｌｔａｇｅ ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｉｎｔｏ ａ ｓｔａｂｌｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｌｏａｄ ｎｏｄｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＬＭ２６２１，ＤＣ—ＤＣ ｃｏｎＹｅｒｔｅｒ，ＳＥＰＩＣ，ｓｏｌａｒ ｐａｎｅｌｓ，ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ ｔｈｉｎｇｓ （责任编辑张诚）