电法和触探在呼伦贝尔草原盐渍土路段的应用研究

王川川 刘万礼 谢远征

(1.东北林业大学工程咨询设计研究院有限公司，黑龙江 哈尔滨 150040； 2.中国建筑一局(集团)有限公司，北京 100161； 3.中交一公局第五工程有限公司，河北 廊坊 065201)

1 项目概况和钻探

阿拉坦额莫勒至阿日哈沙特口岸公路项目AA-2合同段，地理坐标范围位于约东经116°30′～117°30′，约北纬48°40′～49°30′。路线基本为由东至西走向，本合同段起点位于甲乌拉矿(K41+000)，终点位于阿日哈沙特口岸(K81+413.566)，路线全长40.413 km。

AA-2标段项目位于呼伦贝尔大草原中，地形平坦，局部线路穿行于低山、丘陵之中，该地区属于北温带大陆性季风气候，为干旱、半干旱地区。四季变化明显，常年盛行西北风，春季干旱多雨，夏季燥热，冬季漫长而寒冷。年平均气温0.4 ℃。

①泥炭质土：黑色，有腥臭味，含有机质，易崩解，含砂。含水量在20.8%～23.5%之间，有机质含量在17.6%～18.3%之间。层顶为地表面，该层厚度2.50 m～3.30 m。

②细砂：灰色，稍密，饱和，主要成分为石英及长石，分选性好。层顶埋深在2.50 m～3.30 m，该层厚度2.50 m～3.30 m。

③砾砂：灰色，稍密，饱和，主要成分为石英、长石及火成岩碎屑。层顶埋深在2.80 m～4.0 m，该层厚度6.50 m～6.60 m。

④粘土：灰色，可塑，中高压缩性土，干强度中等，韧性中等，切面光泽，总含水量在15.1%～15.9%之间。层顶埋深4.60 m～6.10 m，该层厚度0.80 m至未揭穿，局部分部。

⑤砾砂：灰色，稍密，饱和，主要成分为石英、长石及火成岩碎屑，磨圆度较好。层顶埋深在6.60 m，该层厚度未揭穿。

2 高密度电阻率法

由于钻探取得的是单点位置数据，为了进一步了解研究路段的地层分布，本文运用高密度电法对K71路段进行地球物理勘探，所使用仪器为重庆地质仪器厂生产WGMD-9超级高密度电法系统，如图2所示。

于2016年10月4日，以K71+500横断面为中心，顺着道路方向，在道路右坡脚布置了一条高密度电阻率法测线，高密度电阻率法测线分别采用温纳排列和施伦贝尔排列进行测量，电极间距均为3 m。测线共布置30根电极，测线总长87 m；根据现场实测的视电阻率分布，采用有限元法进行正演、基于平滑约束的最小二乘法进行反演，反演后得到的模型电阻率分布如图3，图4所示，图3为K71+455～K71+545路段高密度电阻率法反演图像(温纳排列)，图4为K71+455～K71+545路段高密度电阻率法反演图像(施伦贝尔排列)。

由高密度电阻率法反演图像可知，K71+455～K71+545路段0 m～1.5 m深度范围内电阻率较小，电阻率值在20 Ω·m～50 Ω·m，结合钻探结果可知，K71+455～K71+545路段0 m～2.5 m深度范围内为泥炭质土，软塑，土质不均，含水率较大，属盐渍土，所以该层土体电阻率值较小。K71+455～K71+545路段泥炭质土以下为细砂和砾砂，含有粉质黏土，稍密，主要成分为石英、长石等，电阻率值在50 Ω·m～200 Ω·m。

3 可变能量轻型触探

本文运用法国PANDA2可变能量轻型触探仪对监测路段进行地质探测。PANDA可变能量贯入仪由于充分采用了现代计算机与高精度传感器技术，从而提高了仪器检测的自动化与精密程度，使得检测过程简便、快速并且有效。

在监测路段运用动力触探进行探测中，选用2 cm2的锥形探头1个，数根50 cm的探杆，调整终端DT中的贯入深度(cm)、贯入阻力(MPa)等相关参数的单位，连接试验设备，做好贯入试验进行前的准备。

贯入试验步骤为：取试验所用的一个试件平放于地板上，将PANDA2贯入试验仪的中央处理单元CAU放置于现场地面上，并保持底部的平稳不至于滑动。然后，将锥形探头置于地表面，保持锥形探头与地面的接触。使用标准重锤击打探杆顶部，查看终端DT中贯入深度一项。如图5所示分别为PANDA2贯入试验仪和现场探测照片。

如图6所示为K71+500断面左坡脚触探曲线，图7所示为K71+500断面右坡脚触探曲线，横坐标为锥头阻力(MPa)，纵坐标为深度(m)。根据法国PANDA2仪器厂家提供的资料和中国学者周树华等的大量研究成果，依据PANDA2锥形探头的贯入阻力qd可鉴别土的类型如下：1)0 MPa～2 MPa非常软土；2)2 MPa～3 MPa较软弱土；3)3 MPa～5 MPa中等硬土；4)5 MPa～30 MPa硬土或砂和砂砾。由此可知，K71+500断面路段的软弱土层大致分布在0 m～1.5 m深度之间，1.5 m深度以下为非软弱土层。此探测结果与钻探和高密度电阻率法结果相一致。

4 结语

1)本文采用钻探和高密度电阻率法相结合的综合测试方法，对阿拉坦额莫勒至阿日哈沙特口岸公路项目K71盐渍土路段地基进行了地质探测。探测结果表明，该盐渍土路段在地表层局部土体较软弱，土体为泥炭质土，局部含有有机质和砂土，此结果和勘察结果相一致。

2)可变能量轻型触探结果表明，K71+500断面路段的在0 m～1.5 m深度之间土层较为软弱，此厚度内土体的触探值在2 MPa～3 MPa。1.5 m深度以下为中等硬度，土体的触探值大于3 MPa。触探探测结果和钻探和高密度电阻率法结果相一致。