電法和觸探在呼倫貝爾草原鹽漬土路段的應(yīng)用研究

王川川 劉萬禮 謝遠征

(1.東北林業(yè)大學(xué)工程咨詢設(shè)計研究院有限公司，黑龍江 哈爾濱 150040； 2.中國建筑一局(集團)有限公司，北京 100161； 3.中交一公局第五工程有限公司，河北 廊坊 065201)

1 項目概況和鉆探

阿拉坦額莫勒至阿日哈沙特口岸公路項目AA-2合同段，地理坐標(biāo)范圍位于約東經(jīng)116°30′～117°30′，約北緯48°40′～49°30′。路線基本為由東至西走向，本合同段起點位于甲烏拉礦(K41+000)，終點位于阿日哈沙特口岸(K81+413.566)，路線全長40.413 km。

AA-2標(biāo)段項目位于呼倫貝爾大草原中，地形平坦，局部線路穿行于低山、丘陵之中，該地區(qū)屬于北溫帶大陸性季風(fēng)氣候，為干旱、半干旱地區(qū)。四季變化明顯，常年盛行西北風(fēng)，春季干旱多雨，夏季燥熱，冬季漫長而寒冷。年平均氣溫0.4 ℃。

①泥炭質(zhì)土：黑色，有腥臭味，含有機質(zhì)，易崩解，含砂。含水量在20.8%～23.5%之間，有機質(zhì)含量在17.6%～18.3%之間。層頂為地表面，該層厚度2.50 m～3.30 m。

②細砂：灰色，稍密，飽和，主要成分為石英及長石，分選性好。層頂埋深在2.50 m～3.30 m，該層厚度2.50 m～3.30 m。

③礫砂：灰色，稍密，飽和，主要成分為石英、長石及火成巖碎屑。層頂埋深在2.80 m～4.0 m，該層厚度6.50 m～6.60 m。

④粘土：灰色，可塑，中高壓縮性土，干強度中等，韌性中等，切面光澤，總含水量在15.1%～15.9%之間。層頂埋深4.60 m～6.10 m，該層厚度0.80 m至未揭穿，局部分部。

⑤礫砂：灰色，稍密，飽和，主要成分為石英、長石及火成巖碎屑，磨圓度較好。層頂埋深在6.60 m，該層厚度未揭穿。

2 高密度電阻率法

由于鉆探取得的是單點位置數(shù)據(jù)，為了進一步了解研究路段的地層分布，本文運用高密度電法對K71路段進行地球物理勘探，所使用儀器為重慶地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)WGMD-9超級高密度電法系統(tǒng)，如圖2所示。

于2016年10月4日，以K71+500橫斷面為中心，順著道路方向，在道路右坡腳布置了一條高密度電阻率法測線，高密度電阻率法測線分別采用溫納排列和施倫貝爾排列進行測量，電極間距均為3 m。測線共布置30根電極，測線總長87 m；根據(jù)現(xiàn)場實測的視電阻率分布，采用有限元法進行正演、基于平滑約束的最小二乘法進行反演，反演后得到的模型電阻率分布如圖3，圖4所示，圖3為K71+455～K71+545路段高密度電阻率法反演圖像(溫納排列)，圖4為K71+455～K71+545路段高密度電阻率法反演圖像(施倫貝爾排列)。

由高密度電阻率法反演圖像可知，K71+455～K71+545路段0 m～1.5 m深度范圍內(nèi)電阻率較小，電阻率值在20 Ω·m～50 Ω·m，結(jié)合鉆探結(jié)果可知，K71+455～K71+545路段0 m～2.5 m深度范圍內(nèi)為泥炭質(zhì)土，軟塑，土質(zhì)不均，含水率較大，屬鹽漬土，所以該層土體電阻率值較小。K71+455～K71+545路段泥炭質(zhì)土以下為細砂和礫砂，含有粉質(zhì)黏土，稍密，主要成分為石英、長石等，電阻率值在50 Ω·m～200 Ω·m。

3 可變能量輕型觸探

本文運用法國PANDA2可變能量輕型觸探儀對監(jiān)測路段進行地質(zhì)探測。PANDA可變能量貫入儀由于充分采用了現(xiàn)代計算機與高精度傳感器技術(shù)，從而提高了儀器檢測的自動化與精密程度，使得檢測過程簡便、快速并且有效。

在監(jiān)測路段運用動力觸探進行探測中，選用2 cm2的錐形探頭1個，數(shù)根50 cm的探桿，調(diào)整終端DT中的貫入深度(cm)、貫入阻力(MPa)等相關(guān)參數(shù)的單位，連接試驗設(shè)備，做好貫入試驗進行前的準(zhǔn)備。

貫入試驗步驟為：取試驗所用的一個試件平放于地板上，將PANDA2貫入試驗儀的中央處理單元CAU放置于現(xiàn)場地面上，并保持底部的平穩(wěn)不至于滑動。然后，將錐形探頭置于地表面，保持錐形探頭與地面的接觸。使用標(biāo)準(zhǔn)重錘擊打探桿頂部，查看終端DT中貫入深度一項。如圖5所示分別為PANDA2貫入試驗儀和現(xiàn)場探測照片。

如圖6所示為K71+500斷面左坡腳觸探曲線，圖7所示為K71+500斷面右坡腳觸探曲線，橫坐標(biāo)為錐頭阻力(MPa)，縱坐標(biāo)為深度(m)。根據(jù)法國PANDA2儀器廠家提供的資料和中國學(xué)者周樹華等的大量研究成果，依據(jù)PANDA2錐形探頭的貫入阻力qd可鑒別土的類型如下：1)0 MPa～2 MPa非常軟土；2)2 MPa～3 MPa較軟弱土；3)3 MPa～5 MPa中等硬土；4)5 MPa～30 MPa硬土或砂和砂礫。由此可知，K71+500斷面路段的軟弱土層大致分布在0 m～1.5 m深度之間，1.5 m深度以下為非軟弱土層。此探測結(jié)果與鉆探和高密度電阻率法結(jié)果相一致。

4 結(jié)語

1)本文采用鉆探和高密度電阻率法相結(jié)合的綜合測試方法，對阿拉坦額莫勒至阿日哈沙特口岸公路項目K71鹽漬土路段地基進行了地質(zhì)探測。探測結(jié)果表明，該鹽漬土路段在地表層局部土體較軟弱，土體為泥炭質(zhì)土，局部含有有機質(zhì)和砂土，此結(jié)果和勘察結(jié)果相一致。

2)可變能量輕型觸探結(jié)果表明，K71+500斷面路段的在0 m～1.5 m深度之間土層較為軟弱，此厚度內(nèi)土體的觸探值在2 MPa～3 MPa。1.5 m深度以下為中等硬度，土體的觸探值大于3 MPa。觸探探測結(jié)果和鉆探和高密度電阻率法結(jié)果相一致。