高密度电法在抛石体与土层分界面探测中的应用
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摘要：叙述了高密度电法在某海堤堵坝抛石体与土层分界面探测中的应用，介绍了高密度电法工作方法、数据采集、资料处理等的基本原理及其回填层分界面的确定。经与钻探资料比较验证，表明高密度电法工作的有效性。
关键词：高密度电法；土石分界面；地质；地球物理特征；钻探资料；
Abstract: This paper describes the application of dam detecting interface between stone and earth in the high density resistivity method in Yuhuan, introduces the basic principle of high density resistivity method, data acquisition, data processing, and determine the backfill layer interface. Compared with drilling data validation, shows the effectiveness of the high density resistivity method.
Key words: high density resistivity method; earth-rock interface; geology; geophysical characteristics; drilling data;
中图分类号：TU74文献标识码：文章编号：
1. 引言
在沿海地区工程勘察中经常会遇到回填地基的勘察及检测的项目，而回填地基多为抛石体等，给工程勘察的钻探施工带来一定难度，为此利用物探的高密度电法在抛石体与土层分界面探测中带来高效和经济的工程结果；笔者引用在浙江省舟山市某海堤围垦工程勘察中利用高密度电法的实例进行应用分析。
2．高密度电法的基本原理和优点
高密度电阻率法的基本原理和常规电阻率法相同，它是以岩土介质的导电性差异为基础，通过观测和研究人工建立的地下稳定电流场的分布规律来解决地下地质问题。高密度电法的测量一般是通过带有大量电极的计算机控制系统来实现，这些电极以一个固定的间距分列在一条直线上采集的数据一般以等视电阻率断面图的形式出现，断面图直观地给出了地下电阻率值差异。高密度电法在野外测量时电极为一次性布完，减少因电极设置而引起的故障和干扰，提高了测量精度和测量速度。
3 应用实例
3.1 测区地质、地球物理概况
浙江省舟山市某海堤围垦工作区微地貌属山丘坡脚的前缘。现场地经回填，地形较平坦，标高约在4.0m，整个地段堆积物多为抛石，局部地段为石子、砂。
工作区地层自上而下主要为人工抛石层，第四系全新统海相沉积的淤泥质粉质粘土、粉质粘土，下伏基岩凝灰岩。
根据钻探地质资料，布置了孔旁电阻率测深点，电阻率测深曲线均为H型（如下图），能较好地根据地层的电性进行分层，从而证实了电法工作的有效性。从孔旁测深曲线上可得出，在勘探深度内自上而下可分为三个电性层，第一层为高阻层，视电阻率为n×10¹～n×10³Ω・m,对应于①层回填抛石体层；第2层为低阻层，视电阻率
3.2 野外施工方案
本次物探工作方案为用高密度电阻率法沿勘探剖面线布置，使用温纳α装置采集，电极间距5.0ｍ。使用仪器为高密度直流电法仪，电缆为随仪器配套的多芯电缆，电极为定制不锈钢电极。由于仪器控制的电缆长度有限，一次排列布故需要对排列进行滚动重复测量，长度Ｍ与隔离系数Ｎ和电极间距ａ有关。根据温纳α装置采集层序的几何关系，最大N设置为12。
3.3 数据处理及反演
高密度电阻率法野外采集的数据需要先进行处理， 然后再带地形进行反演， 这些工作都可以在二维电阻率反演软件(2D RES)下实现。数据处理工作主要是剔除一些由接地不好电极影响的坏数据和采集系统自带的随机高斯干扰数据，且有一系列的参数设置来适应不同的场地乘法技术反演。反演结束后，选择合适的迭代结果运用Surfer软件作出等视电阻率断面图，然后依据等视电阻率断面图对该测试地区作物性地质分析，从而绘制出该工区各剖面的物性地质断面图。
3.4 成果资料解释
图2给出了勘察区的1#剖面的等视电阻率断面图，从等视电阻率断面等视电阻率断面图上分析，测区的地层分布较为简单，依地层顺序从上到下物性推断如下：
（1）表层为回填层多为人工抛石体，呈现高阻电性层，其ρs值变化范围较大，ρｓ＝10～900 Ω・m，厚度变化范围为16.0～20.0ｍ间，至海边加厚，符合实际情况。
（2）表层下面的电阻率ρｓ＜ 10Ω・m的低电阻电性层，推断为淤泥质粘土层，厚度变化不大，平均厚度约16ｍ。
（3）最下面为粉质粘土层（或全风化基岩），电阻率ρｓ值在 10～ 100Ω・ｍ之间。
最后，将电极号100的物探解释成果与原ZK12工程钻孔资料进行比对，其对比情况见下表：
从上表的比对结果可看出，运用高密度电法在回填地基（抛石体）工程勘察效果明显，能够较为准确而详实地划分回填地基层的分层深度。为以后的工程施工提供依据。
4 结语
实践表明，物探方法在回填地基检测方面有较好的功效。同时高密度电阻率法具有成本低、效率高、效果好、显示直观等特点，值得大力推广。
高密度电阻率法的定量解释最好有一定量的钻孔资料相互对应，通过孔旁电阻率测深方法的资料，运用线性回归法来确定分层极距点位置及电性特征的一般规律，从而提高高密度电法的剖面分析解释推断结果的准确性，以此来准确确定表层回填地层的底板深度。
另外注意：在复杂的回填地区情况下，且无相关钻孔资料好引用时；可采取多种物探工作的方法的有效结合，通过现场多数实验来确定各种物探方法的有效性，来选取有效的物探工作方法，同样也会在回填地基的勘察及检测项目中取得显著的技术效果。
参考文献
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[2] 王兴泰 工程与环境物探新方法新技术[M]. 北京地质出版社. 1996
[3] 吕玉增.阮百尧 高密度电法工作中的几个问题研究. 工程地球物理学报[J].2005.2(4)
作者简介庄继翔 1964年生 物探专业工程师
刘刚 1986年生物探专业助理工程师