高密度電法在公路工程地質勘察中的應用

常曉蕾

摘 要：高密度電法可以應用于公路工程地質勘察中。本文首先分析了高密度電法的基本原理和注意事項，然后針對部分路段地質勘察難度較大的問題，以實際工程概況為例，使用高密度電法進行勘察，以期提高公路工程地質勘察的精確度，保障現(xiàn)代公路建設的發(fā)展。

關鍵詞：公路建設;高密度電法;電阻;勘察

中圖分類號：P642.14;P631.3 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2020）23-0102-02

Abstract： High-density electrical method can be used in highway engineering geological survey. This paer first analyzed the basic principles and precautions of the high-density electrical method， then in view of the difficulty of geological survey in some sections of roads， took the actual engineering survey as an example， and used high-density electrical method to conduct surveys， in order to improve the accuracy of highway engineering geological surveys and ensure the development of modern highway construction.

Keywords： highway construction;high density electrical method;resistance;survey

隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展和基礎實施的完善，我國交通建設事業(yè)得到空前的發(fā)展。但是，由于人們購買能力的提升，目前道路交通建設情況還不能滿足實際需求，導致交通擁堵和交通事故頻發(fā)，因此要進行公路擴建。在實際公路工程建設中，要綜合考慮車流量和車載重，嚴格控制公路質量問題。勘察工作是后續(xù)工程開展的基礎和保障，會對公路最終施工效果產(chǎn)生直接影響。因此，公路勘察方法必須科學嚴謹，而高密度電法能夠快速準確地收集數(shù)據(jù)，最大限度地減少誤差[1]。

1 高密度電法簡介

1.1 高密度電法基本原理

高密度電法是一種工作效率較高的探測方法，通過調整電阻率，增加測量中的測點密度，并借助電場作用，分析不同巖層的電場異常現(xiàn)象，得出施工線路中巖層、地質構造等方面的問題。高密度電法的排列組合參數(shù)多種多樣，電極轉換靈活，可以實現(xiàn)地質縱向和橫向的二維探測，收集目標區(qū)域的地質數(shù)據(jù)，為工程施工提供準確有效的地質信息[2-3]。

1.2 設備組成

高密度電法數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由3部分組成，即主機、電路電極轉換器、電極系統(tǒng)。測量系統(tǒng)具體流程分為三部分：開始前，將線接入多路電極自動轉換系統(tǒng)，同時連接電法儀，使電極在采集過程中自動轉換;測量時，利用單片機使其自動檢查、自動控制位置變化、自動記錄數(shù)據(jù)并存儲電法儀中;測量后，數(shù)據(jù)在微機中得到處理，最后得到形象的數(shù)據(jù)圖。測量系統(tǒng)具體流程如圖1所示。

1.3 高密度電法的優(yōu)勢

相比傳統(tǒng)的電阻率勘察法，高密度電法有其特有的優(yōu)勢。一是根據(jù)實際應用可以具體地進行排列掃描，使得到的地質信息更為準確。二是電極的布置可以一次性完成，降低了再布置的煩瑣性和發(fā)生故障的可能性。三是高密度電法在采集數(shù)據(jù)時可以實現(xiàn)自動化或半自動化勘測，避免了人為失誤。

1.4 高密度電法的注意事項

首先，要注意接地電阻和電極布置的問題。受施工現(xiàn)場的地質環(huán)境等因素影響，接地電阻和電極布置的技術難度較大。因此，在設計布置接地電阻和電極時，盡可能選擇濕泥土區(qū)域，以水作為導電體，以保證高密度電法測試結果的準確性。為了保證公路工程的總體質量，在確定電極極距時要保證其精確度，確定好排列裝置，同時應該多方位地分析所得到的信息。在實地勘測中，工作人員應注意以上與勘測相應的事項，努力降低人為原因造成數(shù)據(jù)錯誤或不準確的可能性。

2 實際應用

2.1 工程概況

以長為425.69 km的某公路為例，該公路經(jīng)過P、Q、M、N四處，地質問題導致當?shù)亟煌ú槐恪Ｒ虼耍@四處計劃修建橋梁。其間需要通過科學嚴謹?shù)挠嬎銇慝@得地質信息，以保證其準確性。一旦出現(xiàn)偏差或是失誤，將會嚴重影響施工。因此，本工程根據(jù)工程實際情況，布置了5條高密度電法剖面。通過查閱該區(qū)域地質構造可知，變質巖是工程施工現(xiàn)場裸露的主要巖石，河床內(nèi)都是剖面。大理巖和麻巖則存在于P、Q兩處的地層，同時伴隨大量的砂石。

2.2 工程實地考察

2.2.1 P處電測剖面的勘測數(shù)值。剖面長度為182.5 m，極距長度為2.0 m。電性均勻地分布在斷層上，其電阻率較低，但有一個電阻為1 200～1 600 Ω·m的區(qū)域分布在15.5～25.6 m范圍內(nèi)。該地電阻率較高，原因可能是大量完整的片麻巖存在于該區(qū)域下部，相較于上部，下部的電性分布比較均勻，下部的電阻率也低于上部電阻率。

2.2.2 Q處電測剖面的勘測數(shù)值。Q處選擇兩個剖面。一個剖面長度為148.2 m，極距長度為3.0 m。Q處西部共分為3層：上層厚度為10.0 m，主要是砂、卵石層，含水量豐富;中部主要是風化基巖;下層則主要是基巖。該區(qū)域東側發(fā)生基巖裸露現(xiàn)象。另一個剖面長度接近148.6 m，極距約為3.0 m，同樣地層分為三個部分：上層以礫石、卵石為主;中層以風化基巖為主;下層以基巖為主。

2.2.3 M處電測剖面的勘測數(shù)值。剖面長度為195.3 m，極距長度為5.0 m。用電性層測量該區(qū)域，得到的具體測量數(shù)值為：該區(qū)域的上部電阻率較小，大約為400 Ω·m，因為其主要是卵石和砂石結構，導致電性分布不均勻。如果得到低于300 Ω·m的電阻率，就可以認為礫石層是該區(qū)域的主要成分。

2.2.4 N處電測剖面的勘測數(shù)值。剖面長度為218.2 m，極距長度為5.0 m。以卵石、碎砂為主的石層中，測試電阻率超過500 Ω·m。而含水量低且以礫石為主的石層，電阻率主要分布在300～500 Ω·m。當電阻率小于300 Ω·m時，地層的主要結構則是礫巖層，并且含水量相對豐富。

2.3 工程勘察結果分析

為了保證P、Q、M、N四處橋梁工程的順利建成，人們在實際應用中使用高密度電法，探測該區(qū)域的基巖狀況，在勘探過程中，人們發(fā)現(xiàn)2條隱伏斷層，具體表現(xiàn)如下：M、N兩處基巖平緩，并呈現(xiàn)向東傾斜的趨勢，M處基巖在東部埋藏較深，約為14.5 m，N處基巖在東部埋藏較淺，約為7.5 m;Q處存在較多砂石地層，厚度約為10.0 m;P處斷層結構較多，斷層呈現(xiàn)不均勻性。

3 結語

隨著我國公路建設的不斷發(fā)展，公路勘測技術不斷進步，以便更好地解決實際問題。公路工程應用高密度電法，能夠快速準確地勘探出斷層、破碎帶、基巖界線以及溶洞等地質構造。因此，在公路施工中，人們要根據(jù)實際情況，提前采取相關措施，有效提升施工質量和效率。實際工程應用表明，高密度電法準確有效，具有較好的應用前景和推廣價值。

參考文獻：

[1]李春旭.公路工程地質勘察中高密度電法的應用[J].四川水泥，2019（3）：240.

[2]朱兆榮，楊永鵬，韓龍武.高密度電法在G214公路工程地質勘察中的應用[J].黑龍江大學工程學報，2014（3）：174-179.

[3]黃凡，譚大龍，楊德龍，等.高密度電法在公路工程不良地質體勘察中的研究與應用[J].物探化探計算技術，2011（6）：601-605.