李 納鄭常麗

（1． 四川省鑫川建筑工程檢測(cè)有限公司，四川 成都 610000；2． 四川省川建勘察設(shè)計(jì)院，四川 成都 610000）

高密度電阻率法在風(fēng)化巖地基勘察中的應(yīng)用芻議

李 納1鄭常麗2

（1． 四川省鑫川建筑工程檢測(cè)有限公司，四川 成都 610000；2． 四川省川建勘察設(shè)計(jì)院，四川 成都 610000）

風(fēng)化不均勻是風(fēng)化巖地基的主要特點(diǎn)，而對(duì)于此類(lèi)地基的勘察工作，相關(guān)工程勘察規(guī)范中做出了嚴(yán)格要求，對(duì)于勘察工作中的布孔間距等都進(jìn)行了嚴(yán)格的規(guī)定以此來(lái)保證勘察工作的質(zhì)量，但是這也加大了風(fēng)化巖地基勘察工作的工作量。將高密度電阻率法應(yīng)用于風(fēng)化巖地基的勘察工作中，能夠有效的提高勘察效率。本文就對(duì)高密度電阻率法在風(fēng)化巖地基勘察中的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。

高密度電阻率法；風(fēng)化巖；地基勘察；應(yīng)用

高密度電阻率法是一種新型的工程物探方法，能夠?qū)Φ貙有畔⑦M(jìn)行高密度采集。由于其具有經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)、采集速度快等優(yōu)點(diǎn)，使其廣泛應(yīng)用于工程勘察中較多領(lǐng)域，如城市活斷層的勘察、灰?guī)r區(qū)地面塌陷的勘察、滑坡面的確定、滑坡體的幾何形態(tài)的勘察、地下斷層的勘察等各個(gè)領(lǐng)域，本文就針對(duì)此予以簡(jiǎn)單分析研究。

高密度電阻率法的簡(jiǎn)單介紹

與傳統(tǒng)電阻率法相比，高密度電阻率法的勘察基本原理沒(méi)有明顯區(qū)別，其主要工作原理是應(yīng)用不同巖土體之間的導(dǎo)電性能的差異，對(duì)巖土體施加人工電場(chǎng)，在這種電場(chǎng)力的作用下，不同導(dǎo)電性能的巖土體中的傳導(dǎo)電流會(huì)具有明顯不同的分布規(guī)律。這種通過(guò)不同巖土體電阻變化率的不同來(lái)對(duì)相關(guān)巖土層的構(gòu)造、結(jié)構(gòu)、性能等進(jìn)行判斷的方法就是電阻率法。

與傳統(tǒng)電阻率法相比，高密度電阻率法在進(jìn)行巖土體勘察時(shí)，會(huì)布置大量電極，并且能夠在測(cè)試過(guò)程中，進(jìn)行電極開(kāi)關(guān)的自動(dòng)組合與切換，以此來(lái)對(duì)相關(guān)巖土體進(jìn)行電剖面測(cè)試及電測(cè)深。這種勘察方法與傳統(tǒng)電阻率法相比，測(cè)量成本、測(cè)量精度、測(cè)量效率等都明顯優(yōu)于傳統(tǒng)勘察方法。

高密度電阻率法在風(fēng)化巖地質(zhì)勘察中的應(yīng)用

1 工程概況

本次研究中，結(jié)合某大型煉油廠中的煉油項(xiàng)目中風(fēng)化巖地基勘察實(shí)例，來(lái)對(duì)高密度電阻率法在風(fēng)化巖地基勘察中的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。通過(guò)初步的鉆孔調(diào)查發(fā)現(xiàn)該項(xiàng)目中場(chǎng)地地層情況為：不同風(fēng)化程度的風(fēng)化白云質(zhì)泥巖、泥質(zhì)砂巖、砂巖、灰?guī)r等，其中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r具有較薄的厚度，但是其厚度在水平方向上具有較大變化，局部地區(qū)的厚度比較大，并且在其與下伏砂巖具有接觸的地方，發(fā)現(xiàn)有溶蝕的現(xiàn)象存在；而下伏砂巖的變化恰恰與風(fēng)化白云質(zhì)泥巖的變化情況相反，其在水平方向的變化是比較平穩(wěn)的，但是其垂直方向上的厚度是比較大的，但是其中具有隔層風(fēng)化的特點(diǎn)，這使得場(chǎng)區(qū)總體上的地層特點(diǎn)非常復(fù)雜。通過(guò)以上分析可以看出，在進(jìn)行場(chǎng)區(qū)地基勘察過(guò)程中，需要解決的主要問(wèn)題就是風(fēng)化巖在垂直及水平方向上的分布情況及均勻程度的勘察。依據(jù)相關(guān)工程勘察規(guī)范的要求，需要在這類(lèi)地層勘察工作中布置數(shù)量較多的勘探孔，

但是采用常規(guī)方法進(jìn)行勘察時(shí)，需要投入較大的勘察成本。為了有效降低勘察成本，增加勘察效率，在本次研究中，采用傳統(tǒng)勘察方法與高密度電阻率法相結(jié)合的方法來(lái)進(jìn)行風(fēng)化巖地基的勘察。

圖1 高密度電阻率法電極布置示意圖

圖2 DF4 高密度電阻率法剖面圖

圖3 DF8高密度電阻率法剖面圖

2 高密度電阻率法應(yīng)用于風(fēng)化巖地基勘察中的意義

根據(jù)對(duì)相關(guān)勘察資料的考察，在進(jìn)行風(fēng)化巖地基勘察時(shí)，為提高勘察效率及準(zhǔn)確性，通常需要確定出合理的勘察間距?？辈扉g距對(duì)于整個(gè)勘察工作的準(zhǔn)確性及效率具有非常重要的影響。在一般勘察工作中會(huì)將土層勘探點(diǎn)間距范圍的下限值作為風(fēng)化巖地基勘察的勘探點(diǎn)間距，而在進(jìn)行風(fēng)化巖地基勘察時(shí)，需要布置較多地基勘察點(diǎn)。這樣就需要在測(cè)量、勘探等工作上耗費(fèi)更多的人力、物理，勘察成本就會(huì)明顯上升，工作量加大以后，工期也會(huì)延長(zhǎng)，這是不利于風(fēng)化巖地基勘察工作效率的提高的。而與傳統(tǒng)勘察方法相比，高密度電阻率勘察法具有諸多優(yōu)點(diǎn)。如果在傳統(tǒng)勘察方法基礎(chǔ)上，在風(fēng)化巖地基勘察中應(yīng)用高密度電阻率法，能夠?qū)︼L(fēng)化巖地基的結(jié)構(gòu)構(gòu)造、風(fēng)化變化規(guī)律、風(fēng)化均勻程度、地基巖性等進(jìn)行有效評(píng)價(jià)，然后再利用傳統(tǒng)勘察方法對(duì)風(fēng)化巖地基的勘察進(jìn)行有效驗(yàn)證及補(bǔ)充，對(duì)于風(fēng)化巖地基勘察效率的提高是非常重要的。

3 高密度電阻率法應(yīng)用于風(fēng)化巖地基勘察中的工作原理

在高密度電阻率法的地基勘察工作中，電極的合理布置是其中非常重要的內(nèi)容，其一般情況下的現(xiàn)場(chǎng)電極布置示意圖如圖1所示。

與傳統(tǒng)電阻率法相比，高密度電阻率法在對(duì)單個(gè)勘探點(diǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量與計(jì)算時(shí)，與傳統(tǒng)電阻率法沒(méi)有太大差異，只在所布置的電極數(shù)量、采集結(jié)果數(shù)據(jù)分析上有一定差異。在高密度電阻率法測(cè)量工作中，只要電纜長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)，可以布置電極的數(shù)量非常多。所使用的自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)的電纜上電極開(kāi)關(guān)數(shù)量越多，高密度電阻率法測(cè)量時(shí)能夠布置的電極數(shù)量就會(huì)越多。但是隨著電極開(kāi)關(guān)數(shù)量的增多，測(cè)量過(guò)程中出現(xiàn)故障的幾率也會(huì)隨之增多，一旦出現(xiàn)故障就需要花費(fèi)更多精力來(lái)進(jìn)行故障檢修。

應(yīng)用高密度電阻率法進(jìn)行風(fēng)化巖地基勘察時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)采集數(shù)據(jù)的自動(dòng)記錄及電極開(kāi)關(guān)自動(dòng)切換。在勘察過(guò)程中，采集系統(tǒng)會(huì)根據(jù)相關(guān)測(cè)量及數(shù)據(jù)采集需要，對(duì)采集參數(shù)及裝置形式進(jìn)行預(yù)先設(shè)置，這樣就能使系統(tǒng)在進(jìn)行勘察的過(guò)程中，根據(jù)勘察的需要，對(duì)電極開(kāi)關(guān)進(jìn)行自動(dòng)切換，同時(shí)會(huì)自動(dòng)完成相關(guān)數(shù)據(jù)的記錄工作。系統(tǒng)還能將電剖面與電測(cè)探有效進(jìn)行融合，然后根據(jù)二者融合的結(jié)果得到相關(guān)地層聯(lián)合剖面圖，并將其動(dòng)態(tài)聯(lián)合剖面圖在計(jì)算機(jī)屏幕上進(jìn)行顯示，這能使勘察過(guò)程中對(duì)觀測(cè)到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)，一旦出現(xiàn)異常情況能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

圖4 三維聯(lián)合剖面圖

4 高密度電阻率法在風(fēng)化巖地基勘察中的剖面解釋

本次研究中，將高密度電阻率法應(yīng)用于實(shí)際場(chǎng)地的風(fēng)化巖地基勘察中，能夠得到電測(cè)深圖以及電阻率剖面圖，并能在計(jì)算機(jī)上觀測(cè)到三維立體聯(lián)合剖面圖，具體實(shí)測(cè)圖形如下圖所示。

從上圖中的DF4剖面圖中可以看出，該風(fēng)化巖地層中的電阻率差異明顯，可以將其大致劃分為三個(gè)區(qū)域，即圖中的I區(qū)、II區(qū)、III區(qū)。其中I區(qū)主要是指：深度在3米至8米之間，水平距離大于0小于230米的范圍中，其電阻率的值介于100到400之間；II區(qū)范圍是：深度在3米到10米之間，水平距離在230米到350米之間，其電阻率范圍為900到1300之間；III區(qū)范圍是：深度為4米到10米之間，水平距離為350米到550米之間，其電阻率值在200到400之間。

5 高密度電阻率法在風(fēng)化巖地基勘察中的結(jié)果驗(yàn)證

通過(guò)以上分析可知，該風(fēng)化巖地層的各個(gè)區(qū)域之間導(dǎo)電性能具有很大差別，其原因多種多樣，包括巖性差異、風(fēng)化程度差異、結(jié)構(gòu)構(gòu)造差異、地下水位差異、礦物成分差異等因素。經(jīng)以上分析，再通過(guò)鉆孔檢驗(yàn)來(lái)對(duì)具體巖質(zhì)進(jìn)行勘察，發(fā)現(xiàn)具有較高電阻率的I區(qū)中大多是保存比較完整的白云質(zhì)灰?guī)r，并且該巖層厚度較大；II區(qū)受到下部強(qiáng)風(fēng)化砂巖控制，電阻率較低，白云質(zhì)灰?guī)r厚底也較小；III區(qū)電阻率值受到下部強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖及中風(fēng)化泥巖影響，雖然其中也具有一些白云質(zhì)灰?guī)r，但總體上電阻率值是比較低的。DF8剖面圖描繪的是III區(qū)電阻率變化特征，從該圖中可以看出，導(dǎo)致電阻率值具有較大差異的主要原因是巖層的發(fā)育程度的差異及巖性結(jié)構(gòu)之間存在差別。由此可見(jiàn)，風(fēng)化巖中電阻率值的變化規(guī)律反映的是巖層風(fēng)化的變化規(guī)律及巖體結(jié)構(gòu)的變化特征。

由于電阻率勘察法與鉆探勘察法能夠相關(guān)補(bǔ)充，相互驗(yàn)證，因此，在進(jìn)行風(fēng)化巖地基勘察時(shí)，可根據(jù)高密度電阻率法的勘察結(jié)果來(lái)確定各個(gè)區(qū)域中勘探點(diǎn)間距，對(duì)其間距方案進(jìn)行有效優(yōu)化。例如，根據(jù)高密度電阻率法勘察結(jié)果，如果相關(guān)區(qū)域的風(fēng)化程度變化不大，可以適當(dāng)增大該區(qū)域中勘探點(diǎn)之間的間距，如果相關(guān)區(qū)域的風(fēng)化程度變化較大、基巖完整性較差，則需要根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)減小勘探點(diǎn)之間間距。

通過(guò)圖4所示的三維立體聯(lián)合剖面圖，能夠看出各個(gè)區(qū)域中的地層狀況及風(fēng)化均勻性特征，以此進(jìn)行鉆孔點(diǎn)及鉆孔距離的確定，能夠有效減少勘察工作中的鉆孔量，對(duì)于風(fēng)化巖勘察方案的優(yōu)化具有非常重要的作用。

結(jié)語(yǔ)

隨著各項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，高密度電阻率法廣泛應(yīng)用于地基勘察工作中，尤其是風(fēng)化程度不均勻的風(fēng)化巖地基勘察工作中。高密度電阻率法能夠?qū)︼L(fēng)化巖層的地層數(shù)據(jù)進(jìn)行高密度采集，并且具有實(shí)現(xiàn)速度快、成本小的特點(diǎn)。通過(guò)高密度電阻率法對(duì)相關(guān)場(chǎng)地風(fēng)化巖地層情況進(jìn)行采集、記錄與分析，得到地層巖體結(jié)構(gòu)構(gòu)成、分布情況、風(fēng)化情況的大致結(jié)果，在此基礎(chǔ)上對(duì)勘察、鉆孔方案進(jìn)行優(yōu)化，能夠有效減少勘察工作量，提高勘察工作效率，對(duì)于縮短風(fēng)化巖地基勘察工期，減少勘察成本具有積極作用。

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