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        工程地質(zhì)以及巖土勘查中高密度電法的應(yīng)用探析

        2018-09-10 14:49:55惠航
        炎黃地理 2018年5期
        關(guān)鍵詞:電法高密度勘測

        惠航

        摘 要:高密度電法作為一種新型的勘探地質(zhì)的方法,近年來在工程建設(shè)中被使用的次數(shù)不斷提高。使用高密度電法勘探,可以快速高效地了解地質(zhì)信息,在工程地質(zhì)調(diào)查和巖土勘查中有著絕對的優(yōu)勢和作用,既能帶來了一定的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益,也能避免部分經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)的損失?;诖?,文章對地質(zhì)勘測中高密度電法的應(yīng)用進(jìn)行了探析,希望能更好的提高地質(zhì)勘測的質(zhì)量。

        關(guān)鍵詞:地質(zhì)勘測;高密度電法;應(yīng)用

        密度電法在實(shí)際操作中是結(jié)合了電剖面法和電測深法為一體的方法,地層、巖體及礦物產(chǎn)生的電性差異是高密度電法的地球物理應(yīng)用前提,它對人工建立的電流場在大地中的分布規(guī)律進(jìn)行觀測和分析,可以有效地解決工程地質(zhì)和巖土勘查中的各類問題。對野外實(shí)測的高密度電阻率數(shù)據(jù),應(yīng)用高密度電法處理軟件進(jìn)行編輯、圓滑、調(diào)整等處理后,再利用最小二乘法進(jìn)行反演處理,最終獲得高密度電阻率斷面圖及解譯圖。

        1.高密度電法

        1.1 工作原理

        高密度電法的工作原理是以常規(guī)電法探測原理為基礎(chǔ)優(yōu)化而來的。在電阻率剖面法中經(jīng)常用以高密度電阻率法,對于地形勘測、施工路段選擇、堤壩位置確定以及橋墩選擇和水庫滲漏、地形裂縫勘測和地下污水勘查等多種地質(zhì)環(huán)境有著很高的準(zhǔn)確率。高密度電法的另一優(yōu)勢體現(xiàn)在與傳統(tǒng)電阻率法的對比上,其以更迅速、高效、自動(dòng)化的特征而被廣泛使用。高密度電阻率法的工作前提是介于地下環(huán)境的電壓差距而進(jìn)行的,通過檢測儀器上的兩個(gè)電極與地下環(huán)境接觸,從而測量電位差,并求解電阻率大小。再依據(jù)實(shí)際測量的電阻率剖面進(jìn)一步加以計(jì)算、整理、數(shù)據(jù)分析,從而得知地下環(huán)境的電阻率分布的實(shí)際情況,進(jìn)而依據(jù)此進(jìn)行地層劃分和異常情況排除。現(xiàn)在多數(shù)使用的高密度電阻率法儀器以IYZD-6A型直流機(jī)為主,以溫納排序的方式確定地下環(huán)境斷層具體情況,從而加以利用。

        1.2 操作步驟

        高密度法的數(shù)據(jù)采集工作是所有工作的基礎(chǔ),同時(shí)也是重中之重,數(shù)據(jù)采集依賴于主機(jī)、各種電極轉(zhuǎn)換裝置與控制器之間的電量供應(yīng)和測量。主機(jī)依據(jù)可以發(fā)送信息的電纜和供電電纜給多臺電極轉(zhuǎn)換器發(fā)送工作要求,在確定電極供電成功后,還要進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集和存儲(chǔ)。高密度電阻率法在開始工作時(shí),供電電極與測量電極是同時(shí)一次性完工的,大多數(shù)時(shí)候,儀器的電極轉(zhuǎn)換裝置能夠控制溫納排列中電極是否供電,且在下一次測量中又轉(zhuǎn)換為測量型電極。工作人員在工作時(shí),要求探測地下環(huán)境的深度足夠,但又要清楚各種異常情況。若想提升分辨率,就必須降低探測深度。若想擴(kuò)大探測深度,在精度確定上會(huì)存在很大問題?但在設(shè)計(jì)電極距離時(shí),需要綜合考慮兩者情況,深度與精確度都要達(dá)到合格要求值。

        1.3 數(shù)據(jù)處理

        高密度電法在收集數(shù)據(jù)之后即可進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理工作。當(dāng)然數(shù)據(jù)處理又包括預(yù)處理以及反演處理。數(shù)據(jù)預(yù)處理的主要工作在于對電阻率值進(jìn)行需求性控制,對于異變點(diǎn)和噪音來源點(diǎn)造成的差異數(shù)據(jù)給予刪除,且要拼接電阻率測量的多個(gè)斷面,將電極數(shù)據(jù)對應(yīng)的坐標(biāo)加入數(shù)據(jù)采集中。高密度電法的數(shù)據(jù)采集裝置多種多樣,且不同的裝置之間也有不同的數(shù)據(jù)整理方式。例如溫納排序,也就是四級排序,需要將信息采集點(diǎn)控制在工作電極之間,并通過儀器測量電阻率值。我國多數(shù)工程建設(shè)的電極距離以16或32為主,在數(shù)據(jù)采集時(shí)會(huì)自動(dòng)分成不同的剖面層進(jìn)行年紀(jì)轉(zhuǎn)移和數(shù)據(jù)采集。主機(jī)依據(jù)不同的電阻率值來確定不同的地下環(huán)境,并根據(jù)此來確定地層情況。

        2.高密度電法的工作原理與方式融合

        高密度電法在實(shí)際運(yùn)用中多數(shù)以電剖面法和電勘測深度法為主要方式,在地下情況、巖層類型和礦物質(zhì)的電量差距上,能夠最大限度的使用高密度電法理性預(yù)測,且可以依據(jù)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行地下情況勘測和規(guī)律總結(jié),這一方法能夠快速確定地下情況的各種復(fù)雜問題,從而有效解決。高密度電法還可以進(jìn)行野外實(shí)測數(shù)據(jù)的整理以及潤色調(diào)整工作,并利用最小二乘法進(jìn)行數(shù)據(jù)的反演處理,從而確定出最終的電阻率斷層剖面圖和解讀圖。

        3.高密度電法的在工程地質(zhì)和巖土勘查中的具體應(yīng)用分析

        高密度電法在工程地質(zhì)以及巖土勘查中的運(yùn)用就在于其可以依據(jù)當(dāng)?shù)氐貙忧闆r確定巖土性質(zhì)從而確定建筑方式。以SE村為例,其地質(zhì)情況屬第二時(shí)期的花崗閃長巖,PH值6.5~7,呈顆粒狀,且在勘測現(xiàn)場能夠發(fā)現(xiàn)有一部分巖石裸露在地表,電阻率值相當(dāng)高。由于裸露地表的部分收到風(fēng)化,水質(zhì)情況呈現(xiàn)低阻情況,與地下巖土層有很大不同。施工人員依據(jù)巖石風(fēng)化情況進(jìn)行場地勘測和地質(zhì)情況確定。A型剖面線總長85米,位于50度角方向上,B型剖面線總長290米,位于115度方位角上。且從A型反演斷層剖面線角度來看,風(fēng)化范圍逐漸擴(kuò)大,電阻率值維持在60歐姆左右,地層深度控制在7米以內(nèi),而B型剖面線上則有一個(gè)低電阻帶,能夠控制風(fēng)化程度和電阻率值在80歐姆以為深度控制在8米左右。在測量AB型剖面斷層后,在接近山脊的位置,根部低電阻范圍較大,依據(jù)勘測結(jié)果可確定風(fēng)化導(dǎo)致滑坡是由于拉力作用而導(dǎo)致的裂紋產(chǎn)生,在A型剖面上,由于風(fēng)化程度重,電阻率很低,且相對集中。依據(jù)反演操作可確定風(fēng)化的巖土傾斜度和坡角相同,也因此不穩(wěn)定。相比于A型剖面線。B型剖面線在花崗閃長巖的風(fēng)化程度確定上更具準(zhǔn)確性。風(fēng)化程度的深度控制在2米~16米之間,尤其接觸范圍內(nèi)的電阻率呈現(xiàn)走低之態(tài),多在75歐姆左右。覆蓋層的花崗閃長巖具有高電阻特質(zhì),電阻值控制在420歐姆左右。在該區(qū)域155米上下5米的范圍內(nèi)也存在一個(gè)接觸式低電阻帶。因而可以確定斷層處于西北方位。據(jù)此,可以根據(jù)斷層范圍內(nèi)地表的隆起情況確定高電阻部分的整理情況,從而確定斷層位置。結(jié)合AB型剖面線。該區(qū)域容易出現(xiàn)斷層及滑坡狀況,因而可建議從A型剖面線進(jìn)行抗滑處理,從而保證建筑物及人們生命財(cái)產(chǎn)安全。

        4.結(jié)語

        我國的電法勘測技術(shù)經(jīng)過長期的發(fā)展,也在基礎(chǔ)理論、方法判斷和具體應(yīng)用等方面有了不錯(cuò)的成就,尤其在工程地質(zhì)勘測中,高密度電法正逐漸發(fā)揮著越來越重要的作用。高密度電法的高效性,直接降低了我國地質(zhì)勘測意外事故的發(fā)生率,給我國工程建設(shè)提供了足夠的方便和可能。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 周志濤,劉愛華.高密度電法在工程巖溶勘探中的應(yīng)用分析[J].建材與裝飾,2017(43).

        [2] 胡俊杰.高密度電法在巖溶地區(qū)橋梁基礎(chǔ)勘察中的應(yīng)用[J].工程地球物理學(xué)報(bào),2016,13(3):304-306.

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