高密度電法在公路工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用

常曉蕾

摘 要：高密度電法可以應(yīng)用于公路工程地質(zhì)勘察中。本文首先分析了高密度電法的基本原理和注意事項(xiàng)，然后針對(duì)部分路段地質(zhì)勘察難度較大的問(wèn)題，以實(shí)際工程概況為例，使用高密度電法進(jìn)行勘察，以期提高公路工程地質(zhì)勘察的精確度，保障現(xiàn)代公路建設(shè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：公路建設(shè);高密度電法;電阻;勘察

中圖分類號(hào)：P642.14;P631.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2020）23-0102-02

Abstract： High-density electrical method can be used in highway engineering geological survey. This paer first analyzed the basic principles and precautions of the high-density electrical method， then in view of the difficulty of geological survey in some sections of roads， took the actual engineering survey as an example， and used high-density electrical method to conduct surveys， in order to improve the accuracy of highway engineering geological surveys and ensure the development of modern highway construction.

Keywords： highway construction;high density electrical method;resistance;survey

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和基礎(chǔ)實(shí)施的完善，我國(guó)交通建設(shè)事業(yè)得到空前的發(fā)展。但是，由于人們購(gòu)買(mǎi)能力的提升，目前道路交通建設(shè)情況還不能滿足實(shí)際需求，導(dǎo)致交通擁堵和交通事故頻發(fā)，因此要進(jìn)行公路擴(kuò)建。在實(shí)際公路工程建設(shè)中，要綜合考慮車流量和車載重，嚴(yán)格控制公路質(zhì)量問(wèn)題?？辈旃ぷ魇呛罄m(xù)工程開(kāi)展的基礎(chǔ)和保障，會(huì)對(duì)公路最終施工效果產(chǎn)生直接影響。因此，公路勘察方法必須科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，而高密度電法能夠快速準(zhǔn)確地收集數(shù)據(jù)，最大限度地減少誤差[1]。

1 高密度電法簡(jiǎn)介

1.1 高密度電法基本原理

高密度電法是一種工作效率較高的探測(cè)方法，通過(guò)調(diào)整電阻率，增加測(cè)量中的測(cè)點(diǎn)密度，并借助電場(chǎng)作用，分析不同巖層的電場(chǎng)異常現(xiàn)象，得出施工線路中巖層、地質(zhì)構(gòu)造等方面的問(wèn)題。高密度電法的排列組合參數(shù)多種多樣，電極轉(zhuǎn)換靈活，可以實(shí)現(xiàn)地質(zhì)縱向和橫向的二維探測(cè)，收集目標(biāo)區(qū)域的地質(zhì)數(shù)據(jù)，為工程施工提供準(zhǔn)確有效的地質(zhì)信息[2-3]。

1.2 設(shè)備組成

高密度電法數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由3部分組成，即主機(jī)、電路電極轉(zhuǎn)換器、電極系統(tǒng)。測(cè)量系統(tǒng)具體流程分為三部分：開(kāi)始前，將線接入多路電極自動(dòng)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，同時(shí)連接電法儀，使電極在采集過(guò)程中自動(dòng)轉(zhuǎn)換;測(cè)量時(shí)，利用單片機(jī)使其自動(dòng)檢查、自動(dòng)控制位置變化、自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)電法儀中;測(cè)量后，數(shù)據(jù)在微機(jī)中得到處理，最后得到形象的數(shù)據(jù)圖。測(cè)量系統(tǒng)具體流程如圖1所示。

1.3 高密度電法的優(yōu)勢(shì)

相比傳統(tǒng)的電阻率勘察法，高密度電法有其特有的優(yōu)勢(shì)。一是根據(jù)實(shí)際應(yīng)用可以具體地進(jìn)行排列掃描，使得到的地質(zhì)信息更為準(zhǔn)確。二是電極的布置可以一次性完成，降低了再布置的煩瑣性和發(fā)生故障的可能性。三是高密度電法在采集數(shù)據(jù)時(shí)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化或半自動(dòng)化勘測(cè)，避免了人為失誤。

1.4 高密度電法的注意事項(xiàng)

首先，要注意接地電阻和電極布置的問(wèn)題。受施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)環(huán)境等因素影響，接地電阻和電極布置的技術(shù)難度較大。因此，在設(shè)計(jì)布置接地電阻和電極時(shí)，盡可能選擇濕泥土區(qū)域，以水作為導(dǎo)電體，以保證高密度電法測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。為了保證公路工程的總體質(zhì)量，在確定電極極距時(shí)要保證其精確度，確定好排列裝置，同時(shí)應(yīng)該多方位地分析所得到的信息。在實(shí)地勘測(cè)中，工作人員應(yīng)注意以上與勘測(cè)相應(yīng)的事項(xiàng)，努力降低人為原因造成數(shù)據(jù)錯(cuò)誤或不準(zhǔn)確的可能性。

2 實(shí)際應(yīng)用

2.1 工程概況

以長(zhǎng)為425.69 km的某公路為例，該公路經(jīng)過(guò)P、Q、M、N四處，地質(zhì)問(wèn)題導(dǎo)致當(dāng)?shù)亟煌ú槐恪Ｒ虼?，這四處計(jì)劃修建橋梁。其間需要通過(guò)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)算來(lái)獲得地質(zhì)信息，以保證其準(zhǔn)確性。一旦出現(xiàn)偏差或是失誤，將會(huì)嚴(yán)重影響施工。因此，本工程根據(jù)工程實(shí)際情況，布置了5條高密度電法剖面。通過(guò)查閱該區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造可知，變質(zhì)巖是工程施工現(xiàn)場(chǎng)裸露的主要巖石，河床內(nèi)都是剖面。大理巖和麻巖則存在于P、Q兩處的地層，同時(shí)伴隨大量的砂石。

2.2 工程實(shí)地考察

2.2.1 P處電測(cè)剖面的勘測(cè)數(shù)值。剖面長(zhǎng)度為182.5 m，極距長(zhǎng)度為2.0 m。電性均勻地分布在斷層上，其電阻率較低，但有一個(gè)電阻為1 200～1 600 Ω·m的區(qū)域分布在15.5～25.6 m范圍內(nèi)。該地電阻率較高，原因可能是大量完整的片麻巖存在于該區(qū)域下部，相較于上部，下部的電性分布比較均勻，下部的電阻率也低于上部電阻率。

2.2.2 Q處電測(cè)剖面的勘測(cè)數(shù)值。Q處選擇兩個(gè)剖面。一個(gè)剖面長(zhǎng)度為148.2 m，極距長(zhǎng)度為3.0 m。Q處西部共分為3層：上層厚度為10.0 m，主要是砂、卵石層，含水量豐富;中部主要是風(fēng)化基巖;下層則主要是基巖。該區(qū)域東側(cè)發(fā)生基巖裸露現(xiàn)象。另一個(gè)剖面長(zhǎng)度接近148.6 m，極距約為3.0 m，同樣地層分為三個(gè)部分：上層以礫石、卵石為主;中層以風(fēng)化基巖為主;下層以基巖為主。

2.2.3 M處電測(cè)剖面的勘測(cè)數(shù)值。剖面長(zhǎng)度為195.3 m，極距長(zhǎng)度為5.0 m。用電性層測(cè)量該區(qū)域，得到的具體測(cè)量數(shù)值為：該區(qū)域的上部電阻率較小，大約為400 Ω·m，因?yàn)槠渲饕锹咽蜕笆Y(jié)構(gòu)，導(dǎo)致電性分布不均勻。如果得到低于300 Ω·m的電阻率，就可以認(rèn)為礫石層是該區(qū)域的主要成分。

2.2.4 N處電測(cè)剖面的勘測(cè)數(shù)值。剖面長(zhǎng)度為218.2 m，極距長(zhǎng)度為5.0 m。以卵石、碎砂為主的石層中，測(cè)試電阻率超過(guò)500 Ω·m。而含水量低且以礫石為主的石層，電阻率主要分布在300～500 Ω·m。當(dāng)電阻率小于300 Ω·m時(shí)，地層的主要結(jié)構(gòu)則是礫巖層，并且含水量相對(duì)豐富。

2.3 工程勘察結(jié)果分析

為了保證P、Q、M、N四處橋梁工程的順利建成，人們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中使用高密度電法，探測(cè)該區(qū)域的基巖狀況，在勘探過(guò)程中，人們發(fā)現(xiàn)2條隱伏斷層，具體表現(xiàn)如下：M、N兩處基巖平緩，并呈現(xiàn)向東傾斜的趨勢(shì)，M處基巖在東部埋藏較深，約為14.5 m，N處基巖在東部埋藏較淺，約為7.5 m;Q處存在較多砂石地層，厚度約為10.0 m;P處斷層結(jié)構(gòu)較多，斷層呈現(xiàn)不均勻性。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)公路建設(shè)的不斷發(fā)展，公路勘測(cè)技術(shù)不斷進(jìn)步，以便更好地解決實(shí)際問(wèn)題。公路工程應(yīng)用高密度電法，能夠快速準(zhǔn)確地勘探出斷層、破碎帶、基巖界線以及溶洞等地質(zhì)構(gòu)造。因此，在公路施工中，人們要根據(jù)實(shí)際情況，提前采取相關(guān)措施，有效提升施工質(zhì)量和效率。實(shí)際工程應(yīng)用表明，高密度電法準(zhǔn)確有效，具有較好的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]李春旭.公路工程地質(zhì)勘察中高密度電法的應(yīng)用[J].四川水泥，2019（3）：240.

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