玄武巖邊坡勘察中高密度電阻率法的運用分析

陳維文

（湖南科鑫電力設(shè)計有限公司，湖南 長沙 410007）

地質(zhì)條件的開發(fā)需要完善的地質(zhì)勘察信息，以此保障工程建設(shè)的質(zhì)量與安全，高密度電阻率法在玄武巖覆蓋區(qū)域的地質(zhì)勘察具有先進性與實用性，是目前較為主要的勘察辦法。促使其技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新，提升工程勘察的現(xiàn)代化技術(shù)，是高密度電阻率法的未來發(fā)展趨勢，本文針對玄武巖邊坡勘察中高密度電阻率法的具體應(yīng)用進行深入的探究與分析。

一、高密度電阻率法概述

（一）高密度電阻率法含義

高密度電阻率法是運用陣列的勘探措施，針對巖石與土質(zhì)的導電性不同，對土質(zhì)層施加電流，根據(jù)地下電流導電的差異繪制出地下的土層分布圖，在圖像的繪制過程中需進行多次勘探，豐富其自動成像的全面性與準確性。具體來說，高密度電阻率法是運用電剖面法與電測探法來實現(xiàn)對工程建設(shè)提供自動化的數(shù)據(jù)采集，最初是運用在煤礦、考古的探測之中，科技的不斷豐富與升級，使高密度電阻率法不斷擴大其應(yīng)用范圍，在地質(zhì)環(huán)境的勘查中做出重要的貢獻。

（二）高密度電阻率法在玄武巖勘察中的工作原理

玄武巖的地質(zhì)環(huán)境勘察，在實踐應(yīng)用中，根據(jù)不同土質(zhì)、巖石的電阻率差異對孔隙比率以及密度進行精密測量。圖1為高密度電阻率的測試電場分布示意圖，通過A、B兩點的數(shù)據(jù)探測，實現(xiàn)綜合數(shù)據(jù)采集，滿足地質(zhì)環(huán)境的地下空間探測科學性與準確性。在數(shù)據(jù)采集的過程中根據(jù)布置平均布置多個電極，通過電源箱進行供電，最終通過電阻率采集儀對數(shù)據(jù)進行回收[1]。

圖1 高密度電阻率的測試電廠分布示意圖

二、高密度電阻率法在玄武巖邊坡勘察的技術(shù)特點

（一）工藝技術(shù)

高密度電阻率的技術(shù)應(yīng)用最為主要且最基礎(chǔ)的一項是對電極的排列組合，電極的排列主要有三種形式：溫納四級，地勢起伏與土質(zhì)層的混亂對其干擾較小，應(yīng)用辦法簡單，但其分辨能力較低，得出數(shù)據(jù)不夠精確；偶級，對異常地質(zhì)層的分辨能力最高，數(shù)據(jù)變化較為明顯；微分裝置，屬于不對稱電極排列方式，在勘察的過程中具有針對性。在電極排列方式的選擇中，可以選擇一種、兩種或三種結(jié)合應(yīng)用，根據(jù)不同的地質(zhì)條件進行不同的環(huán)境勘察技術(shù)選擇，力求達到最為穩(wěn)定、全面的地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)。

（二）技術(shù)特點

高密度電阻率法在玄武巖邊坡的勘測中，電極的排列布置通常是一次完成的，后續(xù)電量供給由電源箱完成，無需進行電極的更換，保障電極的外部干擾，但會造成數(shù)據(jù)不準確；實現(xiàn)半自動化或自動化的信息數(shù)據(jù)收集模式，提升信息的采集速度與采集標準，對地質(zhì)環(huán)境可以智能繪制，提升玄武巖地質(zhì)的勘察智能化，提升我國地質(zhì)環(huán)境的勘察現(xiàn)代化；信息數(shù)據(jù)可以進行脫機處理，對網(wǎng)絡(luò)覆蓋要求不高，玄武巖的未開發(fā)地區(qū)通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋有限，運用高密度電阻率可以對地質(zhì)條件的信息處理更加方便快捷[2]。

（三）數(shù)據(jù)處理

高密度電阻率法的地質(zhì)勘察是在同一個平截面上進行數(shù)據(jù)的采集與魚粉，在數(shù)據(jù)的收集過程中可以進行及時的簡單處理，在處理的過程中主要分為三個步驟。首先，預(yù)處理技術(shù)是在檢測儀器中進行數(shù)據(jù)的原始整合，便于對突出數(shù)據(jù)的調(diào)出與分辨；其次，數(shù)據(jù)的計算分析分為濾波處理；統(tǒng)計處理；比值計算處理三種，根據(jù)運用的高密度電阻率測量辦法不同，對于數(shù)據(jù)的處理可以進行數(shù)據(jù)的多種方式轉(zhuǎn)換，適配于多變的信息數(shù)據(jù)；最后，根據(jù)數(shù)據(jù)的分析繪制出全面、系統(tǒng)的圖像，為玄武巖區(qū)域的地質(zhì)研究與開發(fā)提供專業(yè)數(shù)據(jù)。

三、高密度電阻率法在玄武巖邊坡勘察的具體實踐

（一）吉林省玄武巖區(qū)實踐應(yīng)用

吉林省的玄武區(qū)域主要分布在長白山東坡處，該地為我國火山分布最為密集的區(qū)域，玄武巖分布較為典型，該地區(qū)的地質(zhì)勘察主要是為了深入進行地質(zhì)環(huán)境的探究，并為該地礦泉水資源的開發(fā)提供數(shù)據(jù)技術(shù)支持。高密度電阻率法在該地的探究主要運用溫納四級的電極排列法，此方法可提升數(shù)據(jù)的獲取全面性與快捷性，運用低頻交替的直流電進行地下探測，在檢測的過程中選擇DWD-2A電測儀進行數(shù)據(jù)的分析與圖像的繪制。用高密度電阻率法進行勘探，得出該地的地質(zhì)層主要分為三層，地表層主要是亞砂土和碎石塊覆蓋于地表；第二層為第四系的玄武巖構(gòu)造，占據(jù)整體地質(zhì)層的60%以上；第三層為細砂石和基巖區(qū)，主要是花崗巖構(gòu)造?？辈斓姆植继攸c根據(jù)其斷面數(shù)據(jù)可以形成更為細致的電阻率剖面圖（如圖2所示），在圖中可以清晰探知該地的土質(zhì)層分布狀況，根據(jù)分布情況大致可以選取更加有力的礦井開鑿位置，開鑿之前還需進行細致的深入勘察，形成工程建設(shè)前分析準備的準確性數(shù)據(jù)，提升工程建設(shè)的效率[3]。

圖2 高密度電阻率等線繪制圖

（二）貴州省玄武巖區(qū)實踐應(yīng)用

貴州省是我國玄武巖區(qū)最為廣泛的區(qū)域，該地的玄武巖區(qū)遍布全省，在日常的公路、鐵路、水利工程以及巖土工程的建造過程中，都需要進行玄武巖邊坡的細致勘察，提升工程建設(shè)的前期準備工作，促進工程建設(shè)質(zhì)量的提升與優(yōu)化。在高密度電阻率的勘探之中，主要是進行數(shù)據(jù)的收集和計算處理兩個部分[4]。貴州省的玄武巖勘探選擇精密度和靈敏度都比較高的偶級和微分裝置結(jié)合的方式進行數(shù)據(jù)的分析與測量，實際布置4條線進行工程的地質(zhì)測量，在安裝的過程中具體應(yīng)用器材如表1所示。

表1 電阻率測量的器材與數(shù)據(jù)表

1號線：電阻率右側(cè)較高，推測原因為密度大或含水量高，左側(cè)的電阻值較為平均，證明左側(cè)的土質(zhì)較為平均，相對較好開發(fā)。

2號線：電阻率呈階梯式，出現(xiàn)規(guī)律性的變化，推測的原因是由于地勢的高低起伏較為平均，受到雨水的沖擊與堆積影響較為平均，較為合適進行工程的開發(fā)。

3號線：右側(cè)電阻率過高，為整片區(qū)域最高值，相對而言受到的風化影響較為嚴重，不太適合進行工程的建設(shè)，不利于工程的穩(wěn)定性。

4號線：該線設(shè)置在坡腳的位置上，可以勘測到下層的土質(zhì)層為基石層，屬于較為穩(wěn)定的區(qū)域。

（三）海南省玄武巖區(qū)實踐應(yīng)用

海南省的玄武巖區(qū)勘察是對某海南石油化工產(chǎn)業(yè)地進行地質(zhì)勘察，該地區(qū)是全國第一個在四系玄武巖噴發(fā)區(qū)建設(shè)的石油化工產(chǎn)業(yè)基地。在進行玄武巖地質(zhì)勘察中，由于是在原有的工程建設(shè)的基礎(chǔ)上進行地質(zhì)勘察，可以進行電極排列的位置有限，運用物探、高密度電阻率探測兩種勘察方式相結(jié)合的方式進行工程勘察。在勘察的過程中一共布置的勘察線路為20條，間距為10米，得出的地質(zhì)等值線圖如圖3所示，由圖可見該地的地質(zhì)條件變化路線、分布情況以及覆蓋的厚度等問題，得出其地質(zhì)層微風化玄武巖層在7～18m厚度；中風化玄武巖巖石區(qū)為1～3m厚度；強風化玄武巖石區(qū)的厚度在0.9～3.5m，其他還包括不同類型的粉質(zhì)黏土層等土質(zhì)構(gòu)造。根據(jù)勘察數(shù)據(jù)，對其石油化工建造開發(fā)的地基建議是采用強夯法進行土層的處理，夯實后挖出孤石；再次夯實，再次挖出孤石，減小孤石對工程建造的影響，并在強夯工程建造結(jié)束后，對表層的土層進行1.5m厚度的挖出，添加同等的粗砂墊層，以此保障工程建設(shè)的質(zhì)量，降低傳統(tǒng)挖填工程的成本。

圖3 地質(zhì)覆蓋等值圖

四、結(jié)語

綜上所述，我國的玄武巖地質(zhì)環(huán)境分布較為分散且多樣，不同地區(qū)的玄武巖成因不同、特點不同，對于開發(fā)建造的實踐應(yīng)用也應(yīng)具有針對性，高密度電阻率法的創(chuàng)新方向應(yīng)落在不同地質(zhì)條件的調(diào)節(jié)應(yīng)用和對新科技的融合應(yīng)用上，為我國的電探系統(tǒng)發(fā)展提供多元化的技術(shù)的同時也為經(jīng)濟建設(shè)提供更加有力的地質(zhì)開發(fā)數(shù)據(jù)，促進玄武巖地區(qū)的工程開發(fā)質(zhì)量與安全。