高密度电法在电力工程勘测中的应用.pdf

2 O O 2 年第 1 期 上海地质 S h a n g h a i G e o l o g y 5 7 高密度 电法在电力工程勘测中的应用 严 文根方 军 华 东电力设计 院 上海 2 o o o o 2 蔓该文通过工程实例 分析了高密度电法在电力工程勘测中的应用前提 应用效果及发展方向 关 调高密度电法电力工程勘测技术应用 高密度电阻率法是 8 0年代从日本发展起来的一种新型 电阻率方法 与常规直流电阻率法相比较 高密度电阻率法 集电剖面和电测探于一体 测点密度高 野外施工速度快 实 测的数据量大 并且可根据要深测的目的物的大致规模和埋 探 选择电极捧列方式及间距 配台以高性能的计算机与二 维反演软件 能提供较高精度的地下介质的电阻率二维断面 和地质解释 该方法在工程勘察中的应用研究已有很多 但 在电力 工程勘测 中的应 用还不 多 我院于 1 9 9 7年从重 庆奔 腾数控技术研究所购进 G M D一1 高密度电阻率测量系统一 套 配套使用 l i T WY S 反演绘图软件 其中电极转换器配 备双 R s一2 3 2 C接口 可任意接联 该系统既可按固定断面 电极 捧列有 A M N B A B M N A M N M N B等距 断 面为倒梯 形 扫描测量 又 可按可变断面 电极排列有 A M A M N A B M A B M N变距 断面为矩形或平行四边形 连续滚动测量 连续滚动测量可在保持电极总数不变的情况下任意延长测 量断面 便于长距离追踪 1 工作原则 1 1 曩述 应用高密度电阻率法的基本前提是目的物与周围介质 间存在电性差异 其次 目的物要具备一定的规模 就是要能 在地面探测点产生足够的异常 其基本原理与常规电法相 同 但在电极的排列 测量次序上作了优化 可以一次性获取 一 个地电断面数据 通常以测量电位为主 一般一套完整的 高密度电法测试系统都内置微处理蒜片 可根据输 参数自 动完成测量 简化了技术人员的操作 缩短了野外施测时同 提高了工作效率 野外工作仪器连接如图 l 所示 田 1 野卦工作仪鞠连接示意田 F i g 1 d t e h o fI h 扣 嘲 in fi d fi e l d 1 2 数据预处理 如果沿测线走向地形起伏较大 则必须进行地形改正 按下 式进行 P c fl S p P 式中p S 是野外实测的视电阻率值 p n 是相应点上的纯地形异常值 是围岩电阻率值 是经过 地形 改正后 的视 电组率值 当电极距较小时 浅部测量值对地表特别是电极安置地 方介质的状况和电极接地情况较为敏感 如果这种影响较 大 会对反演结果产生不利影响 必须进行处理 可以借助 等值线绘制软件如 S u ff e r f o r Wi n d o w s 的网络编辑功能采用比 值曲线来消除随机干扰 l 3 反演与成 围 由视电阻率或电位换算出的地电断面只是地下介质电 性变化的粗略反映 必须进行反演才能得出与实际更为接近 的资料 系统所配软件用遗传算法对断面数据进行反演 反演完成后 绘制断面等值线图或色谱图 使得反演结果直 观可靠 1 4 解 释 对得到的地电断面图件必须作 出地质解释 首先根据 测区地质条件确定可能存在的异常及其电性反映 通常两 种电性差异介质界面处电阻率或电位值会以较大梯度变化 由此可先大致确定异常的存在及形态 要准确勾画出异常 的形态 必须确定一个界限值 可以先从无异常的可作为背 景的断面数据中抽取出若干组电测探数据 进行拟合反演 确定电性分层 然后在异常处作同样的工作 对比两组解释 结 果 可以确定这个界限值 解释必须综台运用多种勘察方法的资料 最好在异常 处有钻探资科 两者相互对比 可提高解释的准确性和精度 2 工程实例 2 1 某电厂灰坝稳定性评价 收稿 日期 2 0 0 1 0 4 2 2 第一作者简介 严 文根嚣 岁 1 9 9 6年毕业于 中国地质 大学 工程师 现从事岩土工程专业 维普资讯 上海地质 s h a r l g a i G e o l o g y 总第 8 l 期 某电厂灰坝为堆石坝 最大坝高 4 0 m 坝顶高程 4 5 O m 上游 砌石坝坡 1 1 5 下游砌石坝坡 1 1 7 5 1 2 0 上游设骨科 和二道土工布组成防灰渗透反滤层 坝基为灰 一浅灰流纹 质 英安质晶屑凝灰熔岩 坝体为堆石和石碴 上游坝脚为灰 碴 下游坝脚为牯土 碎石和灰碴组成的回填土 灰坝已运 行 8 年 坝内灰碴顶面高程已达 4 1 m 电厂扩建后 灰坝需要 加高 为了保证加高后整个坝体的稳定 必须查出基岩面起 伏及其强度特性 坝体堆石密度变化和渗水带的位置 对坝 体的稳定性作出评价 根据坝址区地球物理特征 参见表 1 选择浅层地震和高密度电阻率法 话坝轴线方向共布置 4 条高密度电阻率法测线 囊 l 某电厂灰埙特性参数统计裹 Ta b 1 p r o p e rt y p a H 0 f a s h f o r e he a i c i t y p hn t 她层 纵波速度 s 干容重 Wk 电阻率 Q t t 基岩 2 5 0 0 一舢 2 5 2 8 6 0一姗 堆石 石碴 7 0 0 9 0 o 1 7一l 8 3 0 0 2 粉煤灰 1 0 5 0 1 5 0 0 1 4 一 l 5 2 6 一 l 2 回填土 l 3 0 0 1 4 水 l 4 0 0 1 0 l o 一 叮 工作采用固定断面扫描测量 电极按 a排列 温纳装置 A b I N B 电扳总数 印 根 间距 3 m 剖面数为 l 6个 断面测点 分布示意图见 图 2 图 田2 定断面 点分布示 圈 F i g 2 e k e h 0 f m曲 雌 p o i n t b u 0 f d e i n e d自 e 曲 图3 是测线 L L I 测段的断面等值线 图 4是解释成果 豳3 饿 段断面等值蟪豳 田 4 魄 舅段解释田 F i g 4 e q m m 0 r m mr i fl e xi o n 0 f r n 2 l i n e 由图可见坝体下部电阻事普遍小于上部 说明坝体上部 干燥 下部湿润 3 0 o 0 2 m等值线大致对应浸润线 高阻松散 区在浸润线以下 说明对应区域的石渣体或堆石体的孔隙率 较大 反映出坝体内部材料的不均匀性 几条测线都出现类 似高阻松散区 证实了现场调查的结果 即施工时未按设计 要求分别填筑石渣体和堆石体并分层碾压 而是将开山得到 的石块 石癌 石粉 山皮土等一并填 碾压厚度不均 2 2某桉电厂薹岩面起伏 破碎带 构造软羁带蕾童 某核电厂位于山东半岛中部南翼 区内地形平缓 地貌 类型主要为平缓的剥蚀夷平台地 表层为厚约 l m的牯性土 混碎石 为风化残坡积土层 前第四系地层主要为白垩系莱 阳群水南组的一套粉砂岩 层状粉砂岩 粉砂质页岩和泥岩 等 整体均匀 有多条闲长玢岩 辉绿岩 花岗闲长斑岩等岩 脉 地层电性参数见表 2 工程要求查明基岩面起伏 破碎 带 构造软弱带展布规律等问题 由于工程紧 选择运用高密 度电法 共布置测线 l 3 条 电极数 印 间距 l m 由于测线较 长 采用 A M二极装置 便于连续滚动 提高工作效率 断面 测点分布见 图 5 豳5 变断i l i l H 点分布示 圈 F i g 5 s k e t c h 0 f m曲 di曲 m 0 f c b e e e fi o n 裹 2 厂址区地量电性参数 T a b 2 e l e c t r ic P 1 0 p 嘶 p 日 阱b 0 f 曲 呲B inlh e l o c a ti o n 0 f p I 叫 在基岩面起伏不大 覆盖层性状均一测段 等值线变化 平缓 近平行 参见图6 抽取四极测深数据进行反演 确定 覆盖层和基岩电阻率界线为 4 0 Q m 解释得到基岩面埋深 在O 3 1 2 m之间 结果与钻探 探槽资料吻合良好 图7 图8 分别是测线6 部分 的等值线圈和解释图 在 1 2 0 m一1 4 0 m段出现低阻异常 现场从地表并未发现可能的 因素 分析认为是海水侵 导致 因此推断该区域存在 d 断裂 岩石完整性较差 海水渗透导致 电阻事值相对较低 断裂与周围介质的电阻率分界值取 3 o f 2 m 地质测绘验证 了上述推断 且断裂规模相符 图9 图 l O分别为测线 4部分测段 的等值线圈和解释 图 由于该段表层土古较多碎石 电阻宰值较高 因此分界 值取 8 0 Q m 在 1 3 0 m一1 6 0 m段出现高阻异常 现场并无裸 露或埋藏很浅的基岩 经分析认为是高阻岩脉通过测线引 起 由于岩脉的高阻特性产生的旁侧技应 使得异常的横向 范围比实际要宽 岩脉的实际宽度约为 1 6 m 与地质资料相 符 综合分析 l 3 条测线的资料可知 测区覆盖层较薄且变 化不大 厚度在 0 1 5之间 平均 为 0 7 m 未 发现大 的构造 软弱带 该方法所提供的资料解决了工程实际需要 高教 准确 取得了良好的应用效果 维普资讯 2 0 0 2年第 1 期 严文根等 高密度电法在电力工程勘测中的应用 田6 基岩面起伏不太 段爵面掌 疑曲一 F i g 6 c e n te u r m朗制血 椰 州 em l in g b e 出 刮 田7 线 6 部分 等位域围 ng 7 c e n te u r T n e 蚌u l i a e 6 p 日 r d 罐瞰 n 捌黼 土 I 率 匡蚕翌 耍 三 司 1 20 I 30 I 4 r 1 1 50 田8 线6 部分 解释田 F 8 i r e d m I b e 6 C t ia 田9 耐墁4 部分 段等位线圈 F i g 9 c l 川I q d p me 鲷 i n g m i n e4 A 8 D n S 糊措 埔 4 挪 啦 l 删 嘲 雠 n n n r 1 8 0 己 0 0 n 量 刚 I 3 结论与建议 L 1 J 50 bIJ i 7 0 1 一 一 面1 0 测女 蕈棼黉 麓青 弭 田 F i g 1 0 i n t c e p 日 州 i n i r e 4 3 1 高密度电阻率法 自动化程度高 野外施工时间短 费用低 并且所提供的成果是二维剖面 对异常反映准确 实 践证 明应用于电力工程勘测 是行之有效的 3 2 目前该方法的硬件部分已基本过关 但在反演的理 论方法及相应软件的编制方面仍有较大发展空间 软件应将 数据的传输 处理 反演 成图及打印输出集成于一个主程序 中 并且要具备 O L E功能 方便报告编写 3 3 在运用高密度电阻率法解决实际问题前应充分调 查地层的地球物理特性 保证应用前提能够满足 并且应 同 时运用其他物探和非物探方法 综合多种方法的资料解决实 际工程 问题 参考文献 I 葛如珠等 高密度电阻率 击在灰岩地区的应用研究 物探与 化探 1 9 9 9 年 第 1 期 2 闫永利等 高密度电阻率法在考古勘探中的应用 物探与化探 1 9 9 8年 第 6期 维普资讯 6 0 上 海地质 S h a n e h a l G e o l o g y 总第 8 l 期 0 f Hi g h De n s i t y Re s i s t i v i ty Me t h o d t o the El e c t r i c P o we r En g i n e e r i n g I n s p e c t i o n Su r v e y Y a hWe ng e n F a n g J u n E a s t C h i n a E l e c t c P o w e r D e a l n I u S 2 o 0 0 2 Ab s t r a c t B a s e d e n g in e ng e x a m p l e s th e apC y p r e c o n fi o n e ff e c t s a n d p r o s p e c t s 0 f h d e n s i t y r e s i s ti v i t y n le t h e d t h e e l e c l x i c p owe r e r I 1 豇i g i n s p e c ting l v e y n 聪 d i s c u e d i n t h i s p e p e r Ke y w ord s h d e n t y t fi v i t y m e th o d e l e c u i c p o w e x e n g in e g i n s p e c t i n g s u r v e y a p p l i c a t i o n 上接第 4 5 页 2 王学峰 吴世嘲著 基桩动蔼技木 北京 科学 出版社 2 0 0 1 3 高大钊主碧 较土地基理论与实践 北京 上海 中目建筑工 业出 版社 同济大学 出版杜 1 9 9 2 4 阵凡 关于桩基动力攮 地基处理 1 9 9 3 2 5 替杖在 动力 定桩承藏力的方法 岩土工程学报1 9 9 2 I 撩杖在 对 动力 定桩承蕊力的方法 讨论 的答复 岩 土工程学 报 1 9 9 3 2 7 替杖在 刘 满 桩的曲 新技木 中国建筑工生 出腹社 1 9 姻 8 赵学勐 关于 动力蔼定桩承 藏力 的方法 一文的讨论 岩 土工程 学报 1 9 9 3 2 9 唐念慧 关于 动力测定桩承 藏力 的方法 一文的讨论 岩土工程 学报1 9 9 2 4 1 0 袁毒新 朱 国瞢 桩的大应变菠 曲分析优化算 珐程序 岩土工程 学报 1 9 9 0年第 6期 Ap p fi c ati o n S i t u ati o n o f Pi l e s Dy n a mi c De t e c t i o ns a n d Ex i s t e d Pr o b l e ms C AO Yu c h u n WU S h i m i ng G O G I蚰 蚰 D e p a x V n e n t o f G e o