高密度电法在岩土工程勘察中的应用

随着改革开放 的深入进行 和国民经济 的迅速发展 ， 各类构 筑物 和建筑物越来越多 ，由于受 自然及其它客观 因素 的影 响 ， 在工程 的施工过程 中难免会遇 到各种各样复杂 的岩土地基 ， 而 传统 的岩土勘察方 法则在 日益 复杂的工程测 量 中显得越来 越
无 能 为 力 。 同时 ， 如果 那 些 已 经 建 成 的 工 程 项 目遇 到 岩 土工 程
埋深 以及勘测对 象的具体 情况而定 ， 以确保在勘察的深度范围
内实现最佳 的电极间距和根数。
土， 但是偏上 部位与偏下部 位相 比存在着 一定的差距 ， 因此形
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Ｖｏ． ８ Ｎｏ ３２ １１ ， ． ，０１ １
图片和影像也更为清晰 ， 具有高效、 快速 、 准确 、 经济 、 便捷等特
图２ 某 灾 害 治理 工程 现 场 的 岩 土勘 测 图
点， 因此 在岩 土工 程的勘察工作 中有着广 阔的应用前景 ， 对于
图２ 为某灾害治理工 程现场的岩土勘测图， 其中 ， 上部为低
提高勘察工作 的经济效益 ， 扩大物探服 务的覆盖面都具有积极 的促进作用 。 不过 ， 在试验和应用过程中 ， 由于受到各类客观因
在进行土层划分时能够获得高清晰度的影像 资料 。
异常圈定 、 地层划分等地质信息 。 与常规电法不 同的是 ， 高密度
电法属于阵列勘探的范畴 ， 是在二维空间 中对地下稳定 电流的 分布情况进行研究 ， 之电极 的布设 是在野外一 次完成 ， 加 因此 在最大程度 上避 免了因电极 重复移动所 产生的人 为干扰 。 高密 度电法的另一个技术特点是 它可以进行 多次交叉测量 和供 电， 从 而形成高密度 、 滚动扫描测量 ， 这样既可 以提高分辨能力 ， 丰 富勘察 信息 ， 又能够降低各 类干扰 因素 的影响 ， 提高勘察精度
【． Ｊ 大地 测 量 与地 球 动 力 学 ，０ ０ （ ：６ — ６ ． 】 ２ １ ， ）１５ １６ １ 『１ 李 超 ， ５ 白莲 ． 密 度 电 法 中 测 深 装 置 的 有 效 性 应 用 的 探 讨 高 ［． 国科 技 纵横 ，００ （ ）６－ ８ Ｊ中 １ ２ １ ，１ ：８ ６ ． ５
对于地基 的勘察 主要 是通过物探手段来对施工现场 的地 质不均匀性的分布情况进行勘测 ， 在利用高密度 电法对其电性 特 征进行探测时 ， 主要通 过其分布形态来 对场地 的地质结构进 行解释 ， 以此对软地基分布情况进行评价。
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粘 土； 下部高阻解释为完整基岩层 。
２２ 地 基勘 察 ．
测深度造成影响 。 其次是利用高密度电法对有关数据 和资料进 行处理时 ， 影像图所反映 出来的地质异常体经常会因为受到地
下电场扩散 的影响而使结果 中的异常范围较真实值增大 ， 最终 使定量解释出现不同程度 的误差 。目前 ， 对于上述问题 的解决 方法还在进一步的分析和研究 当中， 不过相信随着技术的发展
成 了上下部相变不 同的情况 。低阻的下部 主要为含水砂层 ， 解 释为淤泥 。
反映均 ＜７ １ ・Ｉ ０－ Ｉ， １ Ｔ 属低阻 ， 而沟谷部位 由于经过 回填处理 和碾 压夯实 ， 因此电性相对更 高 ， 得的 电阻率值 ＞ ３ １ ・ 属相 测 １０＂ ｍ， １
对高阻。 ８ ６ 在３ —５ 号点之 间， 有一水平连续的层状高阻异常带 ，
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创 新 导 报 ，０ ０ （９：０ ７ ． ２１ ， ７—０ １）
『１ 江 晶， 家 亮． 密 度 电 法在 九 江 市 文化 中心 勘 察 中的 应 ２ 狄 高
用【 ． 技 经 济 市 场 ，０ ０ （ ：— ． Ｊ科 】 ２ １ ， ）７ ８ ２
关 键 词 ： 密度 电 法 ； 土 工程 ； 程 测 量 高 岩 工
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０ 引 言
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
出于结构模式和节约计算机 内存 空间的考 虑 ， 高密度电法 的数据处理 系统主要通过 牛顿最优化非 线性最ｄ － 乘 法对 勘 ｘ
高阻 电性反映解释属于 回填处 理层 ， 与有关资料 中的处理位置
相符 。表明场地 内的软地基位置 及处 理效果与实际验证相吻 合。
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３ 结 语
大量的工程实践表 明， 与以往的常规 电法相 比 ， 高密度 电 法的技术更 为先进 ，对于定量 和定性 的解释也更加科学可靠 ，
『１ 邓 建 梅 ， 道 友 ， 晓 松 ． 密度 电 法 测 试 在 苏 州 地 区工 程 ３ 邱 沈 高
图３ 某地 基 勘 察 试 验 结 果
勘 查 中的应 用 【． 西地 震 ，０ ０ （）２— ０ Ｊ山 ］ ２ １ ， ：７ ３ ． ３
ｆ１ 韩 锡 勤， 邈 ， 松 ． 密度 电 法 在 某 防 空洞 勘 探 中的 应 用 ４ 程 林 高
素 的影响 ， 密度 电法 也存 在着一些不尽如人意 的地方 ， 高 主要 表现在以下几个 方面 ： 首先 ， 就是数据采集地下 电流线容易受 到高阻排斥 和低阻吸引的影 响 ， 不同地 区场地地质结构 的差异 往往会造成较大 的电性差异 ， 进而在影 响穿透能力的同时对探
阻、 中部为 中阻 、 下部 为高阻 ， 电性结合 地质的解释为 ： 上部 表
想要通过物探法对工程所在地 的地质土层进行划分 ， 必须 具备 的条 件就是较 高的 电性分辨 能力和可控制簿层 变化的能 力， 因此 ， 常规 电法在 面对土层划分 时往往显得无 能为力。高 密度 电法属于阵列勘探 的范畴 ，其测量方式为滚动扫描测量 ，
具有较高 的电性差异分辨率 ， 探测 点的分布也更 加集 中， 因此
为了适应 日趋激烈的岩土工程勘察市场的竞争 ， 有很多勘
察单位都引进 了高密度 电法测量 系统 ， 系统能够进行对称 四 该 极、 差分 、 偶极 、 温纳等 高密度 电阻率剖面和测 深勘察 ， 完全可
以 满 足 地 基 勘 查 、 土 地 层 划 分 等 岩 土 工 程 勘 察 的 需 要 ， 过 岩 经
图１ 某 排 水 管 网非 开 挖 布 设 场 地 的 岩 土 勘 测 图
图ｌ； ｆ某排水管 网非开挖布设场地 的岩土探测结果的影像 Ｊ 图， 中 ， 其 高密度等 Ｐｓ 影像剖 面成果 中的电性反 应主要呈现出 似层状异常 ， 每一层 的分布都非常清晰 ， 结合 电性 、 地质的解释 为： 高阻的上部主要为杂填 土层 ， 表层大于５ ０１・ 属路基填 ０ １ ｍ， 层的电性反 映。中阻的 中部 电性 反应表示 该层主要为粉质粘
混凝 土 。
７ 桩 的质 量 检 验
范及标准 ， 并及时解决施工过 程 中所 遇到的问题 ， 格进 行各 严 环节的质量控制 ， 才能保证工程的质量 。
图３ 为某地基勘察的试验结果 ，勘察地的原地貌属于小 型
丘陵 ， 场地的中部位置曾有一沟谷 ， 后被填平 。 主建筑选址处的
地基为软基 ， 须经加 固处理。为了对原有的沟谷位置 以及处理
加 固情 况 进 行 了解 ， 用 了高 密 度 电法 进行 勘 测 。测 得 的 电性 采
（ 接 第２ ） 上 ８页
病害 ， 常规 的勘察 手段也无法 对其进行 全面 、 彻底 的解决 。因 此， 加强对工程物探 手段 的应 用 ， 一步提升 岩土工程勘察 工 进 作的质量就成为 了行业发展的新方 向。
高密度 电法 中的电阻率法所采用 的是三电位电极 系 ， 电极 的排列方式可 以按照勘察工作的实际情况进行合理选择 。 在野
技术与市场
第ｌ 卷第３ ０ 年 ８ 期２ １ １
攮 稀 援
高密 度 电法在 岩 土工 程勘 察 中 的应 用
黎汉林
（ 西第 四地 质 队 ， 西 南 宁 广 广
摘
５００ ） ３ ０ ７
要 ： 高密度 电法 的有 关情 况进 行 了简要介 绍 ， 对 对其 工 作原 理进 行 了分 析 ， 结合 工程 实例 对 该 方法 的应 用进 行 了说 明 。
证施工平台的干燥 ， 避免施工车辆 陷车 。以上问题都是本人在 施工实践中遇到 的一些 问题 ， 仅供参考 。 只有 在施 工过程 中， 通过精心组织 、 合理安排 、 规范管理 ， 严格认真执行相关技术规
捣 或用振动导管处理 无效 时 ， 应及 时将 导管拔出 ， 吸出已灌 注 的混凝土 ， 出钢筋骨架 ， 抽 然后重新清孔 ， 吊放钢筋骨架和灌 注
外勘察 中 ，应 确保在最 大极距时能够探 测到勘测 目标 的前 提 下， 根据勘察 目标 的要 求 、 察对象 的埋 深等情况合理选择 极 勘 距。另外 ， 为了确保反演 过程 的稳定 性 ， 可以随着层深 的增 加 对压制系数进行 １ 倍增强处理。 ． ２ 一般来说 ， 收敛的误差值应该
测数据进 行反演处 理。在对大型数据组合 的处理方 面， 该方 法 能够将计算速度提 高到普通算法 的十倍 以上 。 在数据的处理过
程中 ， 工作人员可以通过随机附送的高密度电阻率数据二维反 演软件对有关数据进行二维反演 ， 生成电阻率的影 响断面以及 剖面的成果 图 ， 并且还会提供大量的定性 、 定量 的解释结果 ， 在 进一步提高解释精度 的同时也提高 了解释效率 。
和效率 。
高密度 电法 的野外数据采集系统主要 由测量主机 、 多路 电 极转换器 、 多芯 电缆 、 电极 系组成 ， 在进行测 量时 ， 首先按照勘 察工作 的设计要求设置间距相等 的电极 ， 并通过多芯 电缆将 电 极通过转换器与主机连接 ， 以便使数据 的采集 、 传输、 存储都能 够 由计算机 自动完成 。 电极装置 的排列选择 主要包括二 、 、 三 四 极组合的偶极和温纳装置 ， 电极 间距主要根据所勘察的 目的层
试验和实 际应用 ， 证明该方法不仅能够进一步提升勘察工作 的 技术 和精度水平 ， 还可 以大幅提高工作效率 。
１ 高 密 度 电 法 的 工 作 原 理
控制在５ ％以内 ， 迭代次数程序的使用次数应在４～６ 次之 间。
２ 工 程 实 例
２１ 对 岩 土 层 的 划 分 ．
高 密度电法能够 实现 的物理 前提是岩土 工程 中地下介 质 间在导 电性方 面的差异 。与 常规 的电法一样 ， 高密度电法在使 用过程 中会先通过ＡＢ 电极 向地 下供 电 ， 在地 下建 立人工 电场 。 然后 ， 过地 面的Ｍ 通 Ｎ电极对其 电位差进行测量 ， 出各记 录点 求 的视 电阻率值 。最后 ， 将所得 到的野外实测视 电阻率值输入计 算机 ， 在经过一 系列 的处理 、 分析和解释后 ， 出勘察范 围内的 得
层 的局部 出现 了不均 质的 中高阻异常 ， 存在薄层 中阻 ， 电性 解
释为覆耕作土层 ； 下伏低 阻异常 ， 局部存在着相对极低 阻异常 ，
解 释为 粉 质 粘 土 ， 中 ， 低 阻 为 泥质 粘 土 层 或 淤 泥 ； 其 极 中部基 本
为中阻电性反 映 ， 中下部解释 为粉质粘 土 ， 中上部解释 为砂质
和进步 ， 高密度 电法将会变 得更 加完善 ， 为提高岩土工程的勘
察质量和效率做 出更大的贡献 。
参考文献 ：
【】 裴克 选 ． 用的 电法勘 探 技 术 的 原 理及 其 应 用举 例 【． 技 １ 常 Ｊ科 ］
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