高密度電阻率法在高速公路路基勘探中的應(yīng)用

廖精赟

（江西省煤田地質(zhì)局 普查綜合大隊 物探研究院，江西 南昌330001）

高密度電阻率法是集電剖面和電測深為一體采用高密度布點，進(jìn)行二維地電斷面測量的一種電阻率法勘查技術(shù)。近年來巖溶塌陷災(zāi)害事件頻發(fā)，如滬昆高速公路K939＋478至K940＋950路段、井岡山至睦村高速公路大唐源鐵路跨線橋，事件說明，性質(zhì)不穩(wěn)定的巖溶分布區(qū)正日益影響人們正常的生活以及工程建設(shè)的安全。高密度電阻率法應(yīng)用于高速公路路基勘探領(lǐng)域，為現(xiàn)場布置鉆孔提供了依據(jù)，為地質(zhì)災(zāi)害路段修復(fù)治理提供了依據(jù)。

1 高密度電阻率法工作原理及方法

由于不同的巖層由不同的礦物組成，因而它們的電阻率也就不同。通過地表往地下通入電流，建立起人工電場，通過測量電場在地表的分布狀態(tài)，便能計算出巖層的電阻率，分析這些巖層電阻率的變化，間接了解地質(zhì)構(gòu)造。

工作中儀器采用α排列進(jìn)行測量（見圖1），電極距5m或10m，60根電極，排列長度295m或590m。所測數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C(jī)通過反演軟件處理，反演出視電阻率剖面圖，并根據(jù)反演剖面圖確定灰?guī)r、礫巖和溶洞的發(fā)育情況。

圖1 α裝置固定斷面掃描示意

2 高密度電阻率法資料處理

應(yīng)用高密度電阻率法在高速公路路基地表進(jìn)行野外數(shù)據(jù)采集，將所采集的數(shù)據(jù)傳入計算機(jī)后，在計算機(jī)中對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的編輯，對個別畸變點進(jìn)行修改。進(jìn)行二維反演時加上地形，然后使用有限差分法進(jìn)行反演，根據(jù)反演結(jié)果所得的電阻率的高低，進(jìn)行巖溶、風(fēng)化層、覆蓋層、采空區(qū)、軟土、構(gòu)造及不良地質(zhì)體的劃分（見圖2、圖3）。

圖2 對個別畸變點進(jìn)行修改

圖3 加地形反演

3 高密度電阻率法資料解釋

利用高密度電阻率法采集的數(shù)據(jù)資料所反演的剖面，結(jié)合高速公路路基線路地質(zhì)調(diào)查及巖石露頭對反演剖面進(jìn)行解釋，得到了低阻異常區(qū)的埋深和測線上的長度情況。

圖4 溶洞、炭質(zhì)泥巖或接觸帶

如圖4，該路段僅在K12＋486～K12＋502處發(fā)現(xiàn)有一個溶洞，其頂埋深為17.1m，底埋深為27.7m，在 K12＋287～K12＋316處發(fā)現(xiàn)有一向大里程傾斜的低阻區(qū)，該低阻區(qū)解釋為炭質(zhì)泥巖或接觸帶。經(jīng)過ZK19補(bǔ)孔驗證（ZK19補(bǔ)孔柱狀圖見表1），證明物探探測的精度較好。

如圖5，該路段沒有發(fā)現(xiàn)溶洞，但是風(fēng)化較為強(qiáng)烈，風(fēng)化深度較大，從小里程到大里程風(fēng)化深度由深逐漸變淺，基巖較為完整。

表1 ZK19補(bǔ)孔柱狀圖

圖5 基巖較為完整

4 結(jié)語

高密度電阻率法對高速公路路基進(jìn)行測量，不但可以獲得較豐富的地質(zhì)信息，而且采集速度快、成本低，可以間接了解地質(zhì)構(gòu)造，結(jié)合高速公路路基線路地質(zhì)調(diào)查及巖石露頭，根據(jù)反演剖面圖確定灰?guī)r、礫巖和它們中發(fā)育的溶洞以及夾層。高密度電阻率法在高速公路路基勘探領(lǐng)域，取得了明顯的地質(zhì)效果和顯著的社會經(jīng)濟(jì)效益。