高密度电法在公路工程勘察中的应用分析

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 高密度电法在公路工程勘察中的应 用分析 摘要：与直流电法相比，高密度 电法具有效率高、成本低、信息量大的 优势，因而在公路工程勘察中被广泛地 推广和应用。本文首先分析了高密度法 的工作原理，并结合湖北省宜昌市夷陵 区三斗坪镇杨家湾码头一黄陵庙段岸坡 防治工程地基勘测的实例对高密度电法 的应用进行了分析。 中国论文网 /2/view-12911498.htm 关键词：高密度电法；公路工程 勘察；应用 一、高密度电法的工作原理 与直流电法原理相同，高密度电 法也是以被勘测的地下目标与其周围介 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 质间存在的电性差异为基础进行勘探的 物探技术。对地下加载直流电流，通过 在地表的观测仪器对人工施加的电场的 分布情况进行观测，并通过对这种电场 分布规律的研究来实现地质问题的有效 解决。在进行电场分布的求解时，一般 采用解析法，其电场的分布规律满足方 程(如图 1) 图一式中：I 为供电电流；U 为 电位； 表示电导率； 表示冲激函数； 是拉普拉斯算子，x0，y0，z0 分别表示 不同电场点的坐标，x1，y1，z1 表示源 点的坐标。 但在一些较为复杂的条件下，上 式难以求得解析解，这时多通过二维地 电模型、三维地电模型分别使用点源二 维有限法及有限差分法的方法求得解析 解。使用高密度电法进行探测时，通过 给 AB 两极供电 I，通过 MN 两点测得 的电位求得电位差V，其工作原理如 图 2 所示： -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 通过公式求得测点处的视电阻率 值，式中的 K 为装置系数，视电阻率作 为勘测的地下介质电性情况的综合反应， 可通过反演计算得到深度电阻率剖 面。高密度电法集电测深法与电剖面法 等电法勘探方法的特点于一身，既能反 映地下介质电性的横向上的变化，还可 提供电性垂向上的变化情况。此外，高 密度电法技术采用多电位电极系，能够 方便地进行多种装置类型的组合测量。 实现了自动化的数据采集与快速处理， 探测工作效率与测量精度都大为提高。 二、高密度电法在桥梁地基勘测 中的应用 本文选择湖北省宜昌市夷陵区 三斗坪镇杨家湾码头一黄陵庙段岸坡上 高密度电法在一些岸坡勘探的应用加以 简单说明。此次测量全部采用温纳装置， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 其优点是：温纳装置异常幅值不大，信 号震荡也较好，缺点是在电极数量一样 时，勘探深度浅，数据点少一些。各种 方法的具体特点见后面的讨论。 （一）工程概况 工程工程位于长江南岸三斗坪镇 一带，上距三峡大坝 4 5km，区域上 属于构造侵蚀剥蚀中低山峡谷地貌，地 势自长江向南东渐升，地面高程一般 6678m，自然斜坡坡角一般 1025 长江 在此 沿北东 60 方向 流过 ，江 面宽 600900m，水流较急。 （二）岸坡勘探 0160 m 视电阻率都较高，且成 一个整体，因为该地段都是灰岩，且大 面积出露，下部视电阻变低，但由于测 深不够，不好推断，在 190 m 左右下部 2030 m 深处，存在一个明显低阻异常， 推测为填充粘土的溶洞或破粹带。在岸 坡下部 2030 m 处也存在一个明显的 低阻异常，推测为填充粘土的溶洞或破 粹带。后经钻探验证，在该处钻进 29 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 m 左右发现岩石中夹杂 1 m 左右的粘土 物质。 三、结论 通过高密度电法在公路工程勘察 中的大量应用，可以得出以下结论： （一）电极布设和接地电阻问题 工区的地形和地质情况都比较复 杂，布设电极时会遇到很多意想不到的 困难，比如在一些灰岩地区，地表出露 的岩石面积较大，或者在一些地方，有 房屋或垃圾堆等等，都会影响电极布设 完整性。对于这些特殊情况，需要在设 计测线时尽可能地避免。但是如果必须 在出露的岩石上布设电极，则可以用比 较潮湿的泥土堆成土包，将电极插入其 中，实在不行，则可以缺失部分电极。 另外，岩石的出露面积不是很大时，可 以将电极适当的向周围偏移。接地电阻 是衡量电极接地好坏的标志，主要由电 极附近(r(510)r)处的大地物质(土壤 或岩石)的电阻决定，越靠近电极的物 质对接地电阻的贡献越大。因此，在干 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 燥的土壤里埋设电极时，为了减少接地 电阻，可在电极周围浇水或一定比例的 盐水，减小电极周围物质的电阻率|0， 使接地电阻减小。 （二）排列装置选择和电极极距 选择问题 排列装置的选择对整个勘探的效 果起着至关重要的作用，不同的装置对 于不同的探测目标具有不同的分辨率和 探测深度。在几种常用的装置中，微分 装置的异常幅值最小，信号的震荡出现 最早；温纳装置异常幅值不大，信号震 荡也较好；偶极一偶极装置的异常幅值 相对较大，分辨能力较强，但是信号震 荡却很激烈，甚至高阻体上方出现低阻 异常；施伦贝射装置对地下电阻率在水 平方向和垂直方向的变化都比较敏感， 集中了温纳装置和偶极一偶极装置的优 点。偶极一偶极系统适用于浅部探测， 而温纳系统适用于深部探测。 电极间距越小对目标体的探测精 度越高，但电极距太小，则会产生震荡， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 形成假异常。常规上来讲，最小电极距 与目标体相当。因此野外探测时，要 先收集相关资料，对地下探测目 标体的尺寸大小和分布深度有大致的了 解，然后设计合理的数据采集装置和极 距。 （