基于高密度電法的邊坡巖土勘察方法

摘? 要：根據實際的需求及相應標準，進行動力觸探勘測點位設定及數據的提取，構建多層級的勘察點布設形式，擴大實際的勘察范圍，完成對多層級勘測節點的設定。以此為基礎，構建高密度電法勘察模型，進行直剪勘測修正，并通過反演處理實現勘測。測試結果表明，該文設計的高密度電法巖土勘察測試組最終得出的勘察反演值相對較低，說明在實際的勘察過程中，該方法的測定速度快、誤差可控，具有實際的應用及推廣價值。

關鍵詞：高密度；電法排布；邊坡巖土；勘察方法；遠程勘測；邊坡防護

中圖分類號：TU195? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：2096-4706（2023）07-0141-03

Abstract： According to the actual needs and corresponding standards， set the dynamic penetration survey points and extract the data， construct the layout form of multi-level survey points， expand the actual survey scope， and complete the setting of multi-level survey nodes. On this basis， the high-density electrical method survey model is constructed， the direct shear survey is modified， and the survey is realized through inversion processing. The test results show that the survey inversion value finally obtained by the high-density electrical method ground survey test group designed in this paper is relatively low， which indicates that in the actual survey process， the method has fast measurement speed and controllable error， and has practical application and promotion value.

Keywords： high-density; electrical arrangement; slope ground; survey method; remote survey; slope protection

0? 引? 言

巖土勘察是邊坡施工建設過程中至關重要的一個環節，對后續的工程執行具有直接而顯著的影響[1]。其實，巖土勘察一般是指對半坡周圍的地質、水文、山體等環境進行調研，排除對施工過程產生不良影響的動態化因素，從而為邊坡施工營造安全穩定的環境[2]。傳統的巖土勘察多為單向勘測、核定，在勘察巖土上具有一定的局限性，例如，傳統填土工程勘察方法、傳統單層級巖質邊坡的工程地質勘察方法，這一類巖土勘察方法雖然可以實現預期的邊坡測定任務，但是弊端及缺陷較多[3]。

舉例來說，這些傳統勘察方式可以確保小面積邊坡的勘察，一旦勘察范圍變動，所獲取的勘察結果便較難精準化，勘察速度也相對較慢，而且針對性也不強，對后續的工程執行與構建形成定向阻礙[4]。因此，本文對基于高密度電法的邊坡巖土勘察方法進行分析與研究。結合高密度電法，設計更具靈活性、多元性的勘察結構，在標定的區域范圍之內進行勘察點位的布設，以此來進一步定位整體的勘察程度，加強對基礎勘察環節的控制，最大限度降低可能存在的勘察誤差，為相關勘察流程及后續執行工作提供有力的參考依據[5]。

1? 構建邊坡巖土高密度電法的勘察方法

1.1? 動力觸探勘測點位設定及數據提取

通常，對于邊坡的勘測是階段性的，由于邊坡處理的需求及標準不同，其所對應的勘測方法也需要做出適當調整[6]。為此，采用動力觸探的形式，進行勘測點位設定及數據提取[7]。采用專業的勘探設備與裝置，采集數據為后續的勘測執行提供參考依據，結合高密度電法，在基礎的環境內部設定勘察覆蓋面積，并設定反演區域，計算出反演偏差，如式（1）所示：

其中：D表示反演偏差，h表示預設電阻值，x表示反演范圍，r表示二維勘察偏差，t表示轉換比例。綜合上述測定，將最終得出的反演偏差設定在反演動力勘測結構之中，以此來確定具體的勘測范圍，同時，結合設備的勘測位置，進行勘測接收探點的位置探查深度差，計算出勘測點位之間的平衡間距，如式（2）所示：

其中：U表示勘測點位的平衡間距，y表示勘察總面積，φ表示顯示距離，d表示反演單向偏差， 表示勘測頻率。綜合上述測定，最終可以計算出勘測點位之間的平衡間距。將其設定為勘測的標準，營造穩定的勘測環境，同時對相鄰點的邊坡固定閥進行關聯。利用專業設施及設備進行基礎數據和信息的提取，為后續的勘測處理工作奠定基礎。

1.2? 多層級勘測節點設定

完成動力觸探點位的設定以及相關數據的提取后，接下來，根據設備的顯示情況，結合探測需求及標注，進行多層級勘測節點的設定與部署。在明確實際的邊坡勘察區域之后，需要構建一個定向的控制空間，依據點位的設定區域，進行比鄰關聯點的設定，并對過程中形成的奇高或奇低勘測數據做出分析，如表1所示。

根據表1，完成對多層級勘測比鄰關聯點的設定，在此基礎之上，結合高密度電法，在邊坡的周圍布設電力反演線路，測定基礎電阻率值，如式（3）所示：

其中：P表示電阻率值，π表示二維反演范圍，μ表示勘測單值電阻，ζ表示比鄰勘測偏差，?表示觸探單向距離。綜合上述測定，最終實現對電阻率值的計算，根據此標準，對邊坡附近設定的電力線路做出合理調整。在此基礎上，依據設定的點位，將勘測節點逐一設定在對應的位置，形成動態化的反演結構，并設定對應的執行層級，完成多層級勘測節點的設定。

1.3? 高密度電法勘察模型構建

根據上述布設的邊坡勘測節點，進行基礎性數據、信息的獲取整合，在此基礎之上，結合高密電法，設定反演勘測體系，構建高密度電法勘察模型。將此時邊坡周圍的電構造設定為二維形態，利用專業軟件測定出勘察的構造走向，并結合高密度法及有限單元法，對邊坡的巖土進行正演計算。將區域范圍之內的電路劃分為多個測試波段，標定好具體的反演電位之后，測算出與傅氏變換電位的偏差，如式（4）所示：

其中：R表示傅氏變換電位偏差，σ表示二維反演距離， 和? 分別表示預設電阻值和實測電阻值。綜合上述測定，計算出傅氏變換電位偏差，并將其設定為電位的逆向偏差，同時，在邊坡上設定地電斷面，與邊坡頂層的勘測結構保持一致。此時，根據電位的變化及勘察需求，設定對應勘察模型的結構，如圖1所示。

根據圖1，完成對高密度電法勘察模型結構的設計與分析。結合高密度勘察法，擴大實際的電力覆蓋結構，基本完成對電阻率分布的設定。但需要注意的是，對巖土層的勘測也需要分批次執行，所以在執行的過程中，可以進行勘察目標的變換與調整，促使勘察結構保持靈活、多變，結合有限單元測定法，推算出最終的正演計算結果，完成對點位的設定，實現高密度電法勘察模型的構建。

1.4? 直剪勘測修正

直剪勘測修正處理是指對邊坡勘察的逆向測定與處理。可以先對勘察的結構進行重置，營造一個穩定的處理空間，結合高密度電法，確定穩定的勘察范圍，并在標記的區域之內，設定對應數量的勘察節點，以此來獲取勘察的數據及信息。但需要注意的是，對勘察的層級進行設定，將導致勘察目標不一致，為此，修正標準也需要重新設定。此時，進行勘測修正原理的設定，如圖2所示。

根據圖2，完成對勘測修正原理的設定，接下來，綜合上述環節與結構，對勘察的結構做出適當調整，將勘察修正程序和勘察模型進行關聯，實現多層級多目標動態化勘測。

1.5? 反演處理實現勘測

根據上述對邊坡巖土的定位處理，可以實現多層級多目標動態化勘測，而采用反演處理方法可以得到最終的勘測結果。根據巖土的測定情況，將邊坡劃定為多個區段，并進行反演階段點位的設定，如表2所示。

根據表2，完成對反演階段點位的設定。在此基礎之上，對巖土的勘測層級進行關聯。此時，利用高密度電法進行電極間距的設定，同時，依據目標的變動，不斷調整電極，形成循環式的勘察結構，擴大實際的覆蓋層級點位，并在此基礎上對勘察的測量面積進行調整，以此來獲取最終的勘察結果。

2? 方法測試

本次測試主要是對基于高密度電法的邊坡巖土勘察方法的實際應用效果進行分析與研究。考慮到最終測試結果的真實可靠，采用對比的形式展開分析，并參考文獻[1]和文獻[3]，設定傳統填土工程勘察測試組、傳統單層級巖質邊坡的工程地質勘察測試組以及本文所設計的高密度電法巖土勘察測試組。對測試得出的結果進行對比分析，選定A邊坡工程作為實際的測定目標，根據測定的需求及標準，搭建相應的測試環境。

2.1? 測試準備

在對基于高密度電法的邊坡巖土勘察方法的實際應用效果進行分析與研究之前，需要先進行基礎測試環境的搭建。首先，對選定的A邊坡工程基礎數值及信息進行提取，該區域的地質情況十分復雜，且巖土結構松散，在外部因素及環境的影響下，極容易出現泥石流、水土流失和山體滑坡等問題。對于日常的勘查工作形成較大的阻礙，同時也在一定程度上威脅到施工人員的人身安全。該區域的邊坡均為多層級形式的邊坡，呈現出土壩狀態，壩體土視電阻率值設定為3～350 m，結合高密度電法，進行基巖視極限電阻率值的測算，如式（5）所示：

其中：F表示基巖視極限電阻率值，k表示含水量，τ表示壩體空洞空間，η表示垂直壩體結構，s表示變動均值，v表示壩體土視電阻率值。綜合上述測定，最終完成對基巖視極限電阻率值的計算，將其設定為模型內部的電力勘察情況，完成測試環境的搭建，根據測定需求及標準，展開具體的測試。

2.2? 測試過程結果分析

根據上述測試環境的搭建，結合高密度電法，進行邊坡巖土勘察方法的測定與分析。首先，基于初始設定的監測節點，對各個區段的半坡情況及基礎數值進行提取整合。完成提取整合之后，根據實際的勘測要求，在邊坡對應的位置設定具體的引導勘察點位。這部分需要注意的是，點位的設定必須要與實際的勘察任務形成關聯，避免出現較大的勘察誤差。結合布設電力測定結構，選定4個測試巖土勘察路段，計算出勘察反演值，具體如式（6）所示：

其中：L表示勘察反演值，γ表示邊坡段層級面積，υ表示堆疊面積， 表示預設電阻值，δ表示反演范圍。綜合上述測定，最終完成對勘察反演值的設定。根據上述測定，完成對測試結果的分析與研究，如表3所示。

根據表3，完成對測試結果的分析。對比于傳統填土工程勘察測試組、傳統單層級巖質邊坡的工程地質勘察測試組，本文所設計的高密度電法巖土勘察測試組最終得出的勘察反演值相對較低，表明在實際勘察的過程中，該方法的測定速度快、誤差可控，具有實際的應用價值。

3? 結? 論

以上便是對基于高密度電法的邊坡巖土勘察方法的設計和分析。與傳統的邊坡勘察模式相比，本次的綜合高密度電法，設計更加穩定、多元化的邊坡應用體系，針對施工過程中存在的問題，設計相應的執行方案。考慮到該位置的巖石構造、水文條件、氣候條件等因素，進行基礎邊坡防護環節的設置，利用專業的勘察裝置及設備，提取勘測數據及信息，為后續的勘察關聯營造更加穩定的環境，提高邊坡工程的穩定性。

參考文獻：

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[7] 陳鳳閣.高密度電法在侵入巖發育地區的應用實例及分析 [J].河北地質大學學報，2020，43（2）：63-67.

作者簡介：李琦（1982—），男，漢族，陜西綏德人，副教授，碩士，主要研究方向：建筑工程施工、黃土、砂土邊坡穩定性。