高密度電阻率法在風化巖地基勘察中的應用芻議

李納++鄭常麗

摘 要：風化不均勻是風化巖地基的主要特點，而對于此類地基的勘察工作，相關工程勘察規范中做出了嚴格要求，對于勘察工作中的布孔間距等都進行了嚴格的規定以此來保證勘察工作的質量，但是這也加大了風化巖地基勘察工作的工作量。將高密度電阻率法應用于風化巖地基的勘察工作中，能夠有效的提高勘察效率。本文就對高密度電阻率法在風化巖地基勘察中的應用進行簡單分析。

關鍵詞：高密度電阻率法；風化巖；地基勘察；應用

中圖分類號：D918 文獻標識碼：A

高密度電阻率法是一種新型的工程物探方法，能夠對地層信息進行高密度采集。由于其具有經濟性強、采集速度快等優點，使其廣泛應用于工程勘察中較多領域，如城市活斷層的勘察、灰巖區地面塌陷的勘察、滑坡面的確定、滑坡體的幾何形態的勘察、地下斷層的勘察等各個領域，本文就針對此予以簡單分析研究。

高密度電阻率法的簡單介紹

與傳統電阻率法相比，高密度電阻率法的勘察基本原理沒有明顯區別，其主要工作原理是應用不同巖土體之間的導電性能的差異，對巖土體施加人工電場，在這種電場力的作用下，不同導電性能的巖土體中的傳導電流會具有明顯不同的分布規律。這種通過不同巖土體電阻變化率的不同來對相關巖土層的構造、結構、性能等進行判斷的方法就是電阻率法。

與傳統電阻率法相比，高密度電阻率法在進行巖土體勘察時，會布置大量電極，并且能夠在測試過程中，進行電極開關的自動組合與切換，以此來對相關巖土體進行電剖面測試及電測深。這種勘察方法與傳統電阻率法相比，測量成本、測量精度、測量效率等都明顯優于傳統勘察方法。

高密度電阻率法在風化巖地質勘察中的應用

1 工程概況

本次研究中，結合某大型煉油廠中的煉油項目中風化巖地基勘察實例，來對高密度電阻率法在風化巖地基勘察中的應用進行簡單分析。通過初步的鉆孔調查發現該項目中場地地層情況為：不同風化程度的風化白云質泥巖、泥質砂巖、砂巖、灰巖等，其中風化白云質灰巖具有較薄的厚度，但是其厚度在水平方向上具有較大變化，局部地區的厚度比較大，并且在其與下伏砂巖具有接觸的地方，發現有溶蝕的現象存在；而下伏砂巖的變化恰恰與風化白云質泥巖的變化情況相反，其在水平方向的變化是比較平穩的，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化的特點，這使得場區總體上的地層特點非常復雜。通過以上分析可以看出，在進行場區地基勘察過程中，需要解決的主要問題就是風化巖在垂直及水平方向上的分布情況及均勻程度的勘察。依據相關工程勘察規范的要求，需要在這類地層勘察工作中布置數量較多的勘探孔，但是采用常規方法進行勘察時，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，采用傳統勘察方法與高密度電阻率法相結合的方法來進行風化巖地基的勘察。

2 高密度電阻率法應用于風化巖地基勘察中的意義

根據對相關勘察資料的考察，在進行風化巖地基勘察時，為提高勘察效率及準確性，通常需要確定出合理的勘察間距。勘察間距對于整個勘察工作的準確性及效率具有非常重要的影響。在一般勘察工作中會將土層勘探點間距范圍的下限值作為風化巖地基勘察的勘探點間距，而在進行風化巖地基勘察時，需要布置較多地基勘察點。這樣就需要在測量、勘探等工作上耗費更多的人力、物理，勘察成本就會明顯上升，工作量加大以后，工期也會延長，這是不利于風化巖地基勘察工作效率的提高的。而與傳統勘察方法相比，高密度電阻率勘察法具有諸多優點。如果在傳統勘察方法基礎上，在風化巖地基勘察中應用高密度電阻率法，能夠對風化巖地基的結構構造、風化變化規律、風化均勻程度、地基巖性等進行有效評價，然后再利用傳統勘察方法對風化巖地基的勘察進行有效驗證及補充，對于風化巖地基勘察效率的提高是非常重要的。

3 高密度電阻率法應用于風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容，其一般情況下的現場電極布置示意圖如圖1所示。

與傳統電阻率法相比，高密度電阻率法在對單個勘探點相關數據進行測量與計算時，與傳統電阻率法沒有太大差異，只在所布置的電極數量、采集結果數據分析上有一定差異。在高密度電阻率法測量工作中，只要電纜長度足夠長，可以布置電極的數量非常多。所使用的自動控制開關的電纜上電極開關數量越多，高密度電阻率法測量時能夠布置的電極數量就會越多。但是隨著電極開關數量的增多，測量過程中出現故障的幾率也會隨之增多，一旦出現故障就需要花費更多精力來進行故障檢修。

應用高密度電阻率法進行風化巖地基勘察時，能夠實現采集數據的自動記錄及電極開關自動切換。在勘察過程中，采集系統會根據相關測量及數據采集需要，對采集參數及裝置形式進行預先設置，這樣就能使系統在進行勘察的過程中，根據勘察的需要，對電極開關進行自動切換，同時會自動完成相關數據的記錄工作。系統還能將電剖面與電測探有效進行融合，然后根據二者融合的結果得到相關地層聯合剖面圖，并將其動態聯合剖面圖在計算機屏幕上進行顯示，這能使勘察過程中對觀測到的數據實時檢測，一旦出現異常情況能及時發現。

4 高密度電阻率法在風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用于實際場地的風化巖地基勘察中，能夠得到電測深圖以及電阻率剖面圖，并能在計算機上觀測到三維立體聯合剖面圖，具體實測圖形如下圖所示。

從上圖中的DF4剖面圖中可以看出，該風化巖地層中的電阻率差異明顯，可以將其大致劃分為三個區域，即圖中的I區、II區、III區。其中I區主要是指：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。endprint

5 高密度電阻率法在風化巖地基勘察中的結果驗證

通過以上分析可知，該風化巖地層的各個區域之間導電性能具有很大差別，其原因多種多樣，包括巖性差異、風化程度差異、結構構造差異、地下水位差異、礦物成分差異等因素。經以上分析，再通過鉆孔檢驗來對具體巖質進行勘察，發現具有較高電阻率的I區中大多是保存比較完整的白云質灰巖，并且該巖層厚度較大；II區受到下部強風化砂巖控制，電阻率較低，白云質灰巖厚底也較小；III區電阻率值受到下部強風化泥質砂巖及中風化泥巖影響，雖然其中也具有一些白云質灰巖，但總體上電阻率值是比較低的。DF8剖面圖描繪的是III區電阻率變化特征，從該圖中可以看出，導致電阻率值具有較大差異的主要原因是巖層的發育程度的差異及巖性結構之間存在差別。由此可見，風化巖中電阻率值的變化規律反映的是巖層風化的變化規律及巖體結構的變化特征。

由于電阻率勘察法與鉆探勘察法能夠相關補充，相互驗證，因此，在進行風化巖地基勘察時，可根據高密度電阻率法的勘察結果來確定各個區域中勘探點間距，對其間距方案進行有效優化。例如，根據高密度電阻率法勘察結果，如果相關區域的風化程度變化不大，可以適當增大該區域中勘探點之間的間距，如果相關區域的風化程度變化較大、基巖完整性較差，則需要根據實際情況適當減小勘探點之間間距。

通過圖4所示的三維立體聯合剖面圖，能夠看出各個區域中的地層狀況及風化均勻性特征，以此進行鉆孔點及鉆孔距離的確定，能夠有效減少勘察工作中的鉆孔量，對于風化巖勘察方案的優化具有非常重要的作用。

結語

隨著各項技術的應用，高密度電阻率法廣泛應用于地基勘察工作中，尤其是風化程度不均勻的風化巖地基勘察工作中。高密度電阻率法能夠對風化巖層的地層數據進行高密度采集，并且具有實現速度快、成本小的特點。通過高密度電阻率法對相關場地風化巖地層情況進行采集、記錄與分析，得到地層巖體結構構成、分布情況、風化情況的大致結果，在此基礎上對勘察、鉆孔方案進行優化，能夠有效減少勘察工作量，提高勘察工作效率，對于縮短風化巖地基勘察工期，減少勘察成本具有積極作用。

參考文獻

[1]劉發祥，何鵬，肖允凱.高密度電阻率法在風化巖地基勘察中的應用[J].巖土工程技術，2010（10）.

[2]孫寅鶴.高密度電阻率法在工程、環境及地質勘察中的應用[J].地質裝備，2012（11）.

[3]付麗麗，丁鵬飛.高密度電阻率法在核電勘察中的應用[J].華北水利水電學院學報，2011（06）.endprint

5 高密度電阻率法在風化巖地基勘察中的結果驗證

通過以上分析可知，該風化巖地層的各個區域之間導電性能具有很大差別，其原因多種多樣，包括巖性差異、風化程度差異、結構構造差異、地下水位差異、礦物成分差異等因素。經以上分析，再通過鉆孔檢驗來對具體巖質進行勘察，發現具有較高電阻率的I區中大多是保存比較完整的白云質灰巖，并且該巖層厚度較大；II區受到下部強風化砂巖控制，電阻率較低，白云質灰巖厚底也較小；III區電阻率值受到下部強風化泥質砂巖及中風化泥巖影響，雖然其中也具有一些白云質灰巖，但總體上電阻率值是比較低的。DF8剖面圖描繪的是III區電阻率變化特征，從該圖中可以看出，導致電阻率值具有較大差異的主要原因是巖層的發育程度的差異及巖性結構之間存在差別。由此可見，風化巖中電阻率值的變化規律反映的是巖層風化的變化規律及巖體結構的變化特征。

由于電阻率勘察法與鉆探勘察法能夠相關補充，相互驗證，因此，在進行風化巖地基勘察時，可根據高密度電阻率法的勘察結果來確定各個區域中勘探點間距，對其間距方案進行有效優化。例如，根據高密度電阻率法勘察結果，如果相關區域的風化程度變化不大，可以適當增大該區域中勘探點之間的間距，如果相關區域的風化程度變化較大、基巖完整性較差，則需要根據實際情況適當減小勘探點之間間距。

通過圖4所示的三維立體聯合剖面圖，能夠看出各個區域中的地層狀況及風化均勻性特征，以此進行鉆孔點及鉆孔距離的確定，能夠有效減少勘察工作中的鉆孔量，對于風化巖勘察方案的優化具有非常重要的作用。

結語

隨著各項技術的應用，高密度電阻率法廣泛應用于地基勘察工作中，尤其是風化程度不均勻的風化巖地基勘察工作中。高密度電阻率法能夠對風化巖層的地層數據進行高密度采集，并且具有實現速度快、成本小的特點。通過高密度電阻率法對相關場地風化巖地層情況進行采集、記錄與分析，得到地層巖體結構構成、分布情況、風化情況的大致結果，在此基礎上對勘察、鉆孔方案進行優化，能夠有效減少勘察工作量，提高勘察工作效率，對于縮短風化巖地基勘察工期，減少勘察成本具有積極作用。

參考文獻

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[2]孫寅鶴.高密度電阻率法在工程、環境及地質勘察中的應用[J].地質裝備，2012（11）.

[3]付麗麗，丁鵬飛.高密度電阻率法在核電勘察中的應用[J].華北水利水電學院學報，2011（06）.endprint

5 高密度電阻率法在風化巖地基勘察中的結果驗證

通過以上分析可知，該風化巖地層的各個區域之間導電性能具有很大差別，其原因多種多樣，包括巖性差異、風化程度差異、結構構造差異、地下水位差異、礦物成分差異等因素。經以上分析，再通過鉆孔檢驗來對具體巖質進行勘察，發現具有較高電阻率的I區中大多是保存比較完整的白云質灰巖，并且該巖層厚度較大；II區受到下部強風化砂巖控制，電阻率較低，白云質灰巖厚底也較小；III區電阻率值受到下部強風化泥質砂巖及中風化泥巖影響，雖然其中也具有一些白云質灰巖，但總體上電阻率值是比較低的。DF8剖面圖描繪的是III區電阻率變化特征，從該圖中可以看出，導致電阻率值具有較大差異的主要原因是巖層的發育程度的差異及巖性結構之間存在差別。由此可見，風化巖中電阻率值的變化規律反映的是巖層風化的變化規律及巖體結構的變化特征。

由于電阻率勘察法與鉆探勘察法能夠相關補充，相互驗證，因此，在進行風化巖地基勘察時，可根據高密度電阻率法的勘察結果來確定各個區域中勘探點間距，對其間距方案進行有效優化。例如，根據高密度電阻率法勘察結果，如果相關區域的風化程度變化不大，可以適當增大該區域中勘探點之間的間距，如果相關區域的風化程度變化較大、基巖完整性較差，則需要根據實際情況適當減小勘探點之間間距。

通過圖4所示的三維立體聯合剖面圖，能夠看出各個區域中的地層狀況及風化均勻性特征，以此進行鉆孔點及鉆孔距離的確定，能夠有效減少勘察工作中的鉆孔量，對于風化巖勘察方案的優化具有非常重要的作用。

結語

隨著各項技術的應用，高密度電阻率法廣泛應用于地基勘察工作中，尤其是風化程度不均勻的風化巖地基勘察工作中。高密度電阻率法能夠對風化巖層的地層數據進行高密度采集，并且具有實現速度快、成本小的特點。通過高密度電阻率法對相關場地風化巖地層情況進行采集、記錄與分析，得到地層巖體結構構成、分布情況、風化情況的大致結果，在此基礎上對勘察、鉆孔方案進行優化，能夠有效減少勘察工作量，提高勘察工作效率，對于縮短風化巖地基勘察工期，減少勘察成本具有積極作用。

參考文獻

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[3]付麗麗，丁鵬飛.高密度電阻率法在核電勘察中的應用[J].華北水利水電學院學報，2011（06）.endprint