地下溶洞是引起的地面沉陷、建筑物沉降以及基础坍塌等地质灾害的主要原因之一，本文重点介绍了高密度电阻率方法在探测地下溶洞的应用，通过工程实例说明，该方法能够有效地查明地下溶洞的埋深及分布范围，为相关的工程建设提供可靠质量保证。

1高密度电法原理及优点

（1）原理。

高密度视电阻率法是一种阵列勘探方法，也称自动视电阻率系统，是直流电法的发展，其功能相当于四极测深与电剖面法的结合。通过电极向地下供电形成人工电场，其电场的分布与地下岩土介质的电阻率的分布密切相关，通过对地表不同部位人工电场的测量，了解地下介质视电阻率的分布，根据岩土介质视电阻率的分布推断解释地下地质结构。

（2）优点。

该方法对围岩的含水情况特别敏感，若围岩破碎含水，其视电阻率明显降低，完整、坚硬岩土的视电阻率明显高于断层带或破碎带和富水带围岩的视电阻率。这种方法原理清晰，图像直观，是一种分辨率较高的物探方法。近年来随着计算机数据采集技术的改进，使勘探效率大大提高，增大了剖面的覆盖面积和探测深度，在强干扰的环境下也能取得可靠数据，大大地提高了信噪比，可准确地探测地质体。该方法在工程与水文地质勘探和矿产、水利资源勘查中有着广泛而成功的应用。

2高密度电法的野外工作方法

（1）装置的选择。

高密度电法的数据观测装置多达十几种，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个别装置进行数据采集。众所周知，实测数据的好坏是解释成败的关键所在，应根据不同的地质任务来选择不同的排列装置，以达到最佳的勘探效果。

（2）电极间距的选择。

高密度电法电极间距包括供电电极距和测量电极距。供电电极距直接影响探测深度，而测量电极距影响探测横向分辨率。因此在设计极距时，既要充分考虑探测深度，又要兼顾横向分辨率。研究认为是偶极—偶极装置的分辨能力最好，二极装置次之，对称四极最差。

（3）数据观测。

在实际工作中，除了要选择合适的观测装置外，数据观测也是一个必须要考虑的问题，因为供电电流有限，为了得到可靠的数据，观测的电极电位不可以太小。在相同极距的情况下，偶极—偶极装置观测电位差要比二极装置和对称四极的值要小。

（4）成果解释。

在采用合理的方法下，对于数据的有效解释是应用的关键，高密度电法剖面为视电阻率成像图。高阻区代表岩体致密，完整性好，含水量小；低阻区代表岩体含水、松散破碎或裂隙含水带。岩溶空洞表现高阻区，填充黏土和水的溶洞呈低阻区。多数岩溶洞穴和岩溶裂隙带为部分填充，上部为空洞，下部为松散填充，上部表现为高阻，下部为低阻，构成断续的串珠状组合异常区。

综上所述，电阻率图像的岩溶解释与判定遵从如下三原则：①岩溶带上部为空洞，下部为填充，表现为高阻与低阻断续组合的串珠状异常；②岩溶发育在灰岩中，背景的电阻率值具有高阻特征；③岩溶沿构造破碎带发育，串珠状异常的走向与产状与区域构造一致。

符合上述三原则的电阻率异常图像被解释为岩溶。也有部分岩溶是完全填充的，不存在上空洞，特别是隐伏在地下水位以下的岩溶，完全为松散物和水填充，表现为强烈的低阻特性。

3高密度电法在溶洞探测中的应用

3.1工程区概况

某高速公路施工过程中要穿越岩溶发育区，溶洞的出现对于修筑公路将造成较大的不良影响。地下岩溶水的活动，或因地表水的泄水洞穴被堵塞，导致路基基底冒水、水淹路基和水冲路基，或由于地下溶洞顶板的坍塌，引起位于其上的路基及其附属构造物发生坍塌、下沉或开裂。施工中，某涵洞基础施工时发现了大小不同、深浅不一的溶洞等岩溶地貌形态。

已揭露的溶洞埋深较深且规模较大，对工程安全造成较大影响，为此，选用高密度电法进行探查，查明该路段的岩溶发育分布、延伸等情况，为对岩溶的工程处理提供科学依据。

探测区属中高山地形地貌，测区位于两峰之间的山谷之中，地表低洼处多被第四纪粘土覆盖，在两侧坡上基岩裸露。基岩为薄中厚层灰岩、泥质灰岩，微隐晶结构，方解石脉发育，岩层产状不稳定，岩溶发育。

3.2测线布置

测线布置如图1所示。检测仪器采用多功能直流电法仪，由于温纳装置测量深部地层的效果明显，勘探有效体积大，数据采集量多，因此6条探测剖面均采用温纳装置，电极间距2m，探测深度大约40m。

3.3成果解释

由于文章篇幅限制，本文仅对测线1进行分析，测线1温纳图及解译图如图2所示，测线1有4处范围较大的异常，在测线位置18m，地表位置，异常范围2m左右，可以观察到地表充填溶槽；测线位置22m，地表处，异常范围2～4m，呈长轴状分布，地表可见充填溶槽；测线位置48m处，地表，异常范围4～6m，呈短轴状分布，地表可见充填溶槽；测线位置74m，相对深度约10m，异常范围2～5m，呈长轴状分布，推断为充填溶洞。

3.4探测成果

从统计结果可以看出，充填溶洞或溶槽的视电阻率在20～136Ωm范围，充填的强溶蚀裂隙的视电阻率在86～200Ωm。探测区地表以下0～15m的范围内电阻率值分布不均匀，以低阻异常为主，岩溶较发育，溶洞多有粘土充填，其中，较明显异常的形态、规模及埋深在相邻测线及测点上具有相似性和可追踪性，为溶洞的推断解释提供了有力证据。

溶洞顶板面起伏较大，顶板埋深在3～10m，高度在4-6m；各测线地表15m以下，电阻值值变化平稳，无大的异常出现，表明基岩相对较完整。从综合结果看，溶洞呈北东走向穿过涵洞与路基的平面结合部位，推断溶洞平面宽为3～6m，与后期的开挖揭露结果基本一致。

4结语

高密度电法兼具剖面法和测深的功能，具点距小、数据采集密度大的特点，能较直观、形象的反映断面异常体的形态，在探测溶洞分布情况时能取得较好的探测效果，是一种行之有效的物探手段，如辅以钻探及开挖揭露等地质资料，可大大提高物探资料的解译精度及成果的可靠性，为生产建设提供了科学的依据。