高密度電法在水利工程勘察中的應用分析

唐亮

湖南省水利水電勘測設計研究總院 湖南 長沙 410000

前言

高密度電法指的是以巖、土導電性差異性，人工施加穩定電流場，根據地下介質傳導電流分布規律判斷地質條件的勘探方法。在很多水利工程施工中，不良地質現象較為常見，如果規模較大，則會造成較大危害。現如今，高密度電法逐漸被應用于水利工程勘察中，因此，對該項技術的應用要點進行詳細探究迫在眉睫。

1 高密度電法概況

高密度電法是一種較新的電法勘探技術。在20世紀70～80年代根據陣列電法探測思想而發展起來，目前在工程勘察領域的應用十分廣泛。其基本原理與傳統的電阻率法完全相同，綜合電阻率剖面和電測深的優勢，對測線進行較為高密度的觀測。觀測前一次性將電極布置在測點上，減少人工換點的工作量和因電極重復布置引起的干擾，減少測量誤差；通過不同組合的觀測模式可以獲得豐富的地電結構信息；單片機可以控制電極的自動轉換，大大縮短了采集時間。由此可見高密度電法相比較傳統電阻率法具有高效率、高精度、高數據量、高信息量的優點，在勘察覆蓋層厚度及基巖強風化厚度和斷層、節理裂隙、巖溶等不良地質體上具有較為廣泛的應用[1]。

2 工程概況

某水庫工程是一座以防洪為主，結合供水、灌溉等綜合開發功能的水利樞紐工程，水庫設計總庫容約800萬m3。根據資料收集，同時組織人員進行前期測繪，據區域地質圖和地調報告資料顯示，在水庫壩址區河床存在一條NEE向區域性順河向正平移斷層，斷層兩側地層相頂，巖石破碎硅化，經現場地質測繪，發現壩址河床區大多被第四系砂卵石覆蓋，基巖出露甚少，壩址區斷層出露位置和規模無法確定，通過前期調繪成果，決定先采用高密度電法對三合店斷層進行探測[2]。

3 高密度電法在水庫勘察中的應用

3.1 測線布置與成果解析

斷層走向為順河，本次布線本著垂直河道或與河道大角度相交的原則布置了三條高密度電法勘探剖面，測線L1垂直河道位于擬建大壩中心線位置，測線L2垂直河道位于擬建大壩壩趾位置，測線L3大角度相交河道位于擬建大壩下游，三條測線基本覆蓋河床位置，測試裝置選用溫納排列裝置，單位電極距1.5m。通過設備測量繪制模型電阻率斷面等值線圖，本次主要通過斷層破碎帶往往充水較周圍巖石電阻率低的特性來解析物探結果，三條測線剖面圖成果如圖1所示。從圖中可看出三條測線在河漫灘靠近主河道位置均存在寬度不一低阻異常區，在平面圖上顯示為順河向，符合三合店斷層走向，初定為斷層疑似位置，另外測線L1河床砂卵石低阻區厚度大于測線L2。

圖1 高密度電法測線L1、L2、L3

3.2 鉆孔驗證

順河向斷層對水庫壩基穩定和水庫滲漏影響較大，存在處理深度深、處理難度大的特點，所以調查順河向斷層尤為重要。本次布置兩個鉆孔ZK4、ZK7對上述疑似位置進行驗證，ZK4孔0～3.7m為河床沉積砂卵石，3.7～14.25m為斷層揭露深度，帶內巖石破碎夾泥，局部巖石角礫巖化并充填石英脈，斷層傾角70°～75°，下盤巖石蝕變破碎呈灰綠色；ZK7孔0～3.0m為河床沉積砂卵石，3.0～9.1m為斷層揭露深度，帶內巖石破碎夾泥，局部角礫巖化，斷層傾角75°，下盤巖石蝕變破碎呈灰綠色。通過鉆探驗證了斷層的存在，并利用鉆孔電視和地表測繪等多種輔助手段確定了斷層的傾向、走向及出露位置，同時兩孔砂卵石揭露厚度與測線L1、L2低阻區厚度大約一致，間接也證明了高密度電法的可利用性。

4 結束語

綜上所述，本文主要結合工程實例，對高密度電法在水利工程勘察中的應用方式進行了詳細探究。本次勘察在充分了解區域地質構造背景情況下，經過前期測繪熟悉工程區地形地貌及地質條件，采用高密度電法進行探測，為針對性布置鉆孔指明了方向，通過鉆孔查明斷層性質的同時也驗證高密度電法的應用優勢。