高密度电阻率法在风化岩地基勘察中的应用刍议

李 纳郑常丽

（1． 四川省鑫川建筑工程检测有限公司，四川 成都 610000；2． 四川省川建勘察设计院，四川 成都 610000）

高密度电阻率法在风化岩地基勘察中的应用刍议

李 纳1郑常丽2

（1． 四川省鑫川建筑工程检测有限公司，四川 成都 610000；2． 四川省川建勘察设计院，四川 成都 610000）

风化不均匀是风化岩地基的主要特点，而对于此类地基的勘察工作，相关工程勘察规范中做出了严格要求，对于勘察工作中的布孔间距等都进行了严格的规定以此来保证勘察工作的质量，但是这也加大了风化岩地基勘察工作的工作量。将高密度电阻率法应用于风化岩地基的勘察工作中，能够有效的提高勘察效率。本文就对高密度电阻率法在风化岩地基勘察中的应用进行简单分析。

高密度电阻率法；风化岩；地基勘察；应用

高密度电阻率法是一种新型的工程物探方法，能够对地层信息进行高密度采集。由于其具有经济性强、采集速度快等优点，使其广泛应用于工程勘察中较多领域，如城市活断层的勘察、灰岩区地面塌陷的勘察、滑坡面的确定、滑坡体的几何形态的勘察、地下断层的勘察等各个领域，本文就针对此予以简单分析研究。

高密度电阻率法的简单介绍

与传统电阻率法相比，高密度电阻率法的勘察基本原理没有明显区别，其主要工作原理是应用不同岩土体之间的导电性能的差异，对岩土体施加人工电场，在这种电场力的作用下，不同导电性能的岩土体中的传导电流会具有明显不同的分布规律。这种通过不同岩土体电阻变化率的不同来对相关岩土层的构造、结构、性能等进行判断的方法就是电阻率法。

与传统电阻率法相比，高密度电阻率法在进行岩土体勘察时，会布置大量电极，并且能够在测试过程中，进行电极开关的自动组合与切换，以此来对相关岩土体进行电剖面测试及电测深。这种勘察方法与传统电阻率法相比，测量成本、测量精度、测量效率等都明显优于传统勘察方法。

高密度电阻率法在风化岩地质勘察中的应用

1 工程概况

本次研究中，结合某大型炼油厂中的炼油项目中风化岩地基勘察实例，来对高密度电阻率法在风化岩地基勘察中的应用进行简单分析。通过初步的钻孔调查发现该项目中场地地层情况为：不同风化程度的风化白云质泥岩、泥质砂岩、砂岩、灰岩等，其中风化白云质灰岩具有较薄的厚度，但是其厚度在水平方向上具有较大变化，局部地区的厚度比较大，并且在其与下伏砂岩具有接触的地方，发现有溶蚀的现象存在；而下伏砂岩的变化恰恰与风化白云质泥岩的变化情况相反，其在水平方向的变化是比较平稳的，但是其垂直方向上的厚度是比较大的，但是其中具有隔层风化的特点，这使得场区总体上的地层特点非常复杂。通过以上分析可以看出，在进行场区地基勘察过程中，需要解决的主要问题就是风化岩在垂直及水平方向上的分布情况及均匀程度的勘察。依据相关工程勘察规范的要求，需要在这类地层勘察工作中布置数量较多的勘探孔，

但是采用常规方法进行勘察时，需要投入较大的勘察成本。为了有效降低勘察成本，增加勘察效率，在本次研究中，采用传统勘察方法与高密度电阻率法相结合的方法来进行风化岩地基的勘察。

图1 高密度电阻率法电极布置示意图

图2 DF4 高密度电阻率法剖面图

图3 DF8高密度电阻率法剖面图

2 高密度电阻率法应用于风化岩地基勘察中的意义

根据对相关勘察资料的考察，在进行风化岩地基勘察时，为提高勘察效率及准确性，通常需要确定出合理的勘察间距。勘察间距对于整个勘察工作的准确性及效率具有非常重要的影响。在一般勘察工作中会将土层勘探点间距范围的下限值作为风化岩地基勘察的勘探点间距，而在进行风化岩地基勘察时，需要布置较多地基勘察点。这样就需要在测量、勘探等工作上耗费更多的人力、物理，勘察成本就会明显上升，工作量加大以后，工期也会延长，这是不利于风化岩地基勘察工作效率的提高的。而与传统勘察方法相比，高密度电阻率勘察法具有诸多优点。如果在传统勘察方法基础上，在风化岩地基勘察中应用高密度电阻率法，能够对风化岩地基的结构构造、风化变化规律、风化均匀程度、地基岩性等进行有效评价，然后再利用传统勘察方法对风化岩地基的勘察进行有效验证及补充，对于风化岩地基勘察效率的提高是非常重要的。

3 高密度电阻率法应用于风化岩地基勘察中的工作原理

在高密度电阻率法的地基勘察工作中，电极的合理布置是其中非常重要的内容，其一般情况下的现场电极布置示意图如图1所示。

与传统电阻率法相比，高密度电阻率法在对单个勘探点相关数据进行测量与计算时，与传统电阻率法没有太大差异，只在所布置的电极数量、采集结果数据分析上有一定差异。在高密度电阻率法测量工作中，只要电缆长度足够长，可以布置电极的数量非常多。所使用的自动控制开关的电缆上电极开关数量越多，高密度电阻率法测量时能够布置的电极数量就会越多。但是随着电极开关数量的增多，测量过程中出现故障的几率也会随之增多，一旦出现故障就需要花费更多精力来进行故障检修。

应用高密度电阻率法进行风化岩地基勘察时，能够实现采集数据的自动记录及电极开关自动切换。在勘察过程中，采集系统会根据相关测量及数据采集需要，对采集参数及装置形式进行预先设置，这样就能使系统在进行勘察的过程中，根据勘察的需要，对电极开关进行自动切换，同时会自动完成相关数据的记录工作。系统还能将电剖面与电测探有效进行融合，然后根据二者融合的结果得到相关地层联合剖面图，并将其动态联合剖面图在计算机屏幕上进行显示，这能使勘察过程中对观测到的数据实时检测，一旦出现异常情况能及时发现。

图4 三维联合剖面图

4 高密度电阻率法在风化岩地基勘察中的剖面解释

本次研究中，将高密度电阻率法应用于实际场地的风化岩地基勘察中，能够得到电测深图以及电阻率剖面图，并能在计算机上观测到三维立体联合剖面图，具体实测图形如下图所示。

从上图中的DF4剖面图中可以看出，该风化岩地层中的电阻率差异明显，可以将其大致划分为三个区域，即图中的I区、II区、III区。其中I区主要是指：深度在3米至8米之间，水平距离大于0小于230米的范围中，其电阻率的值介于100到400之间；II区范围是：深度在3米到10米之间，水平距离在230米到350米之间，其电阻率范围为900到1300之间；III区范围是：深度为4米到10米之间，水平距离为350米到550米之间，其电阻率值在200到400之间。

5 高密度电阻率法在风化岩地基勘察中的结果验证

通过以上分析可知，该风化岩地层的各个区域之间导电性能具有很大差别，其原因多种多样，包括岩性差异、风化程度差异、结构构造差异、地下水位差异、矿物成分差异等因素。经以上分析，再通过钻孔检验来对具体岩质进行勘察，发现具有较高电阻率的I区中大多是保存比较完整的白云质灰岩，并且该岩层厚度较大；II区受到下部强风化砂岩控制，电阻率较低，白云质灰岩厚底也较小；III区电阻率值受到下部强风化泥质砂岩及中风化泥岩影响，虽然其中也具有一些白云质灰岩，但总体上电阻率值是比较低的。DF8剖面图描绘的是III区电阻率变化特征，从该图中可以看出，导致电阻率值具有较大差异的主要原因是岩层的发育程度的差异及岩性结构之间存在差别。由此可见，风化岩中电阻率值的变化规律反映的是岩层风化的变化规律及岩体结构的变化特征。

由于电阻率勘察法与钻探勘察法能够相关补充，相互验证，因此，在进行风化岩地基勘察时，可根据高密度电阻率法的勘察结果来确定各个区域中勘探点间距，对其间距方案进行有效优化。例如，根据高密度电阻率法勘察结果，如果相关区域的风化程度变化不大，可以适当增大该区域中勘探点之间的间距，如果相关区域的风化程度变化较大、基岩完整性较差，则需要根据实际情况适当减小勘探点之间间距。

通过图4所示的三维立体联合剖面图，能够看出各个区域中的地层状况及风化均匀性特征，以此进行钻孔点及钻孔距离的确定，能够有效减少勘察工作中的钻孔量，对于风化岩勘察方案的优化具有非常重要的作用。

结语

随着各项技术的应用，高密度电阻率法广泛应用于地基勘察工作中，尤其是风化程度不均匀的风化岩地基勘察工作中。高密度电阻率法能够对风化岩层的地层数据进行高密度采集，并且具有实现速度快、成本小的特点。通过高密度电阻率法对相关场地风化岩地层情况进行采集、记录与分析，得到地层岩体结构构成、分布情况、风化情况的大致结果，在此基础上对勘察、钻孔方案进行优化，能够有效减少勘察工作量，提高勘察工作效率，对于缩短风化岩地基勘察工期，减少勘察成本具有积极作用。

[1]刘发祥，何鹏，肖允凯．高密度电阻率法在风化岩地基勘察中的应用[J]．岩土工程技术，2010（10）．

[2]孙寅鹤．高密度电阻率法在工程、环境及地质勘察中的应用[J]．地质装备，2012（11）．

[3]付丽丽，丁鹏飞．高密度电阻率法在核电勘察中的应用[J]．华北水利水电学院学报，2011（06）．

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