高密度电法在公路工程地质勘察中的应用

常晓蕾

摘 要：高密度电法可以应用于公路工程地质勘察中。本文首先分析了高密度电法的基本原理和注意事项，然后针对部分路段地质勘察难度较大的问题，以实际工程概况为例，使用高密度电法进行勘察，以期提高公路工程地质勘察的精确度，保障现代公路建设的发展。

关键词：公路建设;高密度电法;电阻;勘察

中图分类号：P642.14;P631.3 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2020）23-0102-02

Abstract： High-density electrical method can be used in highway engineering geological survey. This paer first analyzed the basic principles and precautions of the high-density electrical method， then in view of the difficulty of geological survey in some sections of roads， took the actual engineering survey as an example， and used high-density electrical method to conduct surveys， in order to improve the accuracy of highway engineering geological surveys and ensure the development of modern highway construction.

Keywords： highway construction;high density electrical method;resistance;survey

隨着经济的不断发展和基础实施的完善，我国交通建设事业得到空前的发展。但是，由于人们购买能力的提升，目前道路交通建设情况还不能满足实际需求，导致交通拥堵和交通事故频发，因此要进行公路扩建。在实际公路工程建设中，要综合考虑车流量和车载重，严格控制公路质量问题。勘察工作是后续工程开展的基础和保障，会对公路最终施工效果产生直接影响。因此，公路勘察方法必须科学严谨，而高密度电法能够快速准确地收集数据，最大限度地减少误差[1]。

1 高密度电法简介

1.1 高密度电法基本原理

高密度电法是一种工作效率较高的探测方法，通过调整电阻率，增加测量中的测点密度，并借助电场作用，分析不同岩层的电场异常现象，得出施工线路中岩层、地质构造等方面的问题。高密度电法的排列组合参数多种多样，电极转换灵活，可以实现地质纵向和横向的二维探测，收集目标区域的地质数据，为工程施工提供准确有效的地质信息[2-3]。

1.2 设备组成

高密度电法数据采集系统由3部分组成，即主机、电路电极转换器、电极系统。测量系统具体流程分为三部分：开始前，将线接入多路电极自动转换系统，同时连接电法仪，使电极在采集过程中自动转换;测量时，利用单片机使其自动检查、自动控制位置变化、自动记录数据并存储电法仪中;测量后，数据在微机中得到处理，最后得到形象的数据图。测量系统具体流程如图1所示。

1.3 高密度电法的优势

相比传统的电阻率勘察法，高密度电法有其特有的优势。一是根据实际应用可以具体地进行排列扫描，使得到的地质信息更为准确。二是电极的布置可以一次性完成，降低了再布置的烦琐性和发生故障的可能性。三是高密度电法在采集数据时可以实现自动化或半自动化勘测，避免了人为失误。

1.4 高密度电法的注意事项

首先，要注意接地电阻和电极布置的问题。受施工现场的地质环境等因素影响，接地电阻和电极布置的技术难度较大。因此，在设计布置接地电阻和电极时，尽可能选择湿泥土区域，以水作为导电体，以保证高密度电法测试结果的准确性。为了保证公路工程的总体质量，在确定电极极距时要保证其精确度，确定好排列装置，同时应该多方位地分析所得到的信息。在实地勘测中，工作人员应注意以上与勘测相应的事项，努力降低人为原因造成数据错误或不准确的可能性。

2 实际应用

2.1 工程概况

以长为425.69 km的某公路为例，该公路经过P、Q、M、N四处，地质问题导致当地交通不便。因此，这四处计划修建桥梁。其间需要通过科学严谨的计算来获得地质信息，以保证其准确性。一旦出现偏差或是失误，将会严重影响施工。因此，本工程根据工程实际情况，布置了5条高密度电法剖面。通过查阅该区域地质构造可知，变质岩是工程施工现场裸露的主要岩石，河床内都是剖面。大理岩和麻岩则存在于P、Q两处的地层，同时伴随大量的砂石。

2.2 工程实地考察

2.2.1 P处电测剖面的勘测数值。剖面长度为182.5 m，极距长度为2.0 m。电性均匀地分布在断层上，其电阻率较低，但有一个电阻为1 200～1 600 Ω·m的区域分布在15.5～25.6 m范围内。该地电阻率较高，原因可能是大量完整的片麻岩存在于该区域下部，相较于上部，下部的电性分布比较均匀，下部的电阻率也低于上部电阻率。

2.2.2 Q处电测剖面的勘测数值。Q处选择两个剖面。一个剖面长度为148.2 m，极距长度为3.0 m。Q处西部共分为3层：上层厚度为10.0 m，主要是砂、卵石层，含水量丰富;中部主要是风化基岩;下层则主要是基岩。该区域东侧发生基岩裸露现象。另一个剖面长度接近148.6 m，极距约为3.0 m，同样地层分为三个部分：上层以砾石、卵石为主;中层以风化基岩为主;下层以基岩为主。

2.2.3 M处电测剖面的勘测数值。剖面长度为195.3 m，极距长度为5.0 m。用电性层测量该区域，得到的具体测量数值为：该区域的上部电阻率较小，大约为400 Ω·m，因为其主要是卵石和砂石结构，导致电性分布不均匀。如果得到低于300 Ω·m的电阻率，就可以认为砾石层是该区域的主要成分。

2.2.4 N处电测剖面的勘测数值。剖面长度为218.2 m，极距长度为5.0 m。以卵石、碎砂为主的石层中，测试电阻率超过500 Ω·m。而含水量低且以砾石为主的石层，电阻率主要分布在300～500 Ω·m。当电阻率小于300 Ω·m时，地层的主要结构则是砾岩层，并且含水量相对丰富。

2.3 工程勘察结果分析

为了保证P、Q、M、N四处桥梁工程的顺利建成，人们在实际应用中使用高密度电法，探测该区域的基岩状况，在勘探过程中，人们发现2条隐伏断层，具体表现如下：M、N两处基岩平缓，并呈现向东倾斜的趋势，M处基岩在东部埋藏较深，约为14.5 m，N处基岩在东部埋藏较浅，约为7.5 m;Q处存在较多砂石地层，厚度约为10.0 m;P处断层结构较多，断层呈现不均匀性。

3 结语

随着我国公路建设的不断发展，公路勘测技术不断进步，以便更好地解决实际问题。公路工程应用高密度电法，能够快速准确地勘探出断层、破碎带、基岩界线以及溶洞等地质构造。因此，在公路施工中，人们要根据实际情况，提前采取相关措施，有效提升施工质量和效率。实际工程应用表明，高密度电法准确有效，具有较好的应用前景和推广价值。

参考文献：

[1]李春旭.公路工程地质勘察中高密度电法的应用[J].四川水泥，2019（3）：240.

[2]朱兆荣，杨永鹏，韩龙武.高密度电法在G214公路工程地质勘察中的应用[J].黑龙江大学工程学报，2014（3）：174-179.

[3]黄凡，谭大龙，杨德龙，等.高密度电法在公路工程不良地质体勘察中的研究与应用[J].物探化探计算技术，2011（6）：601-605.