高密度电法在沪蓉高速公路勘察中的应用

０ 引 言
可以得到大地 的真 电阻率值 。在实际工作 中， 地形
往往起伏不定 ， 地下介质也不均匀 ， 各种岩石相互重
沪蓉 高速公路是西部大开发 的重要通道 ， 西起 成都 ， 东到上海 ， 经四川 、 途 湖北等省市。其 中的湖 北恩施段海拔 高， 地形复杂 ， 大部分又是灰岩地 区， 区内溶蚀现象较为普遍 ， 不仅导致基岩面起伏较大 ， 还有较多 的溶蚀带 、 溶洞 、 土洞等不 良地质现象 ， 严
９０ ５
ｑ０ ４
Ｊ 维 也ｌ率反 演 见图 ４ ５、 ５ Ｈ 、
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％ ｌ ｌ ． ｍ｝ Ｕ目车 （ ｎ－
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图 ４ 剽线 Ｉ １Ｉ ３ 二维视 电阻率反演图 ２
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ｌ ３ ９ ０
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１ 高密度 电阻率法的工作原理 电阻率法勘探都是要将所测的电流或电压值换
极装置等 ， 从而可 以获得较丰富的地电结构信息 ， 数
据的采集基本实现了 自动化 。它的基本原理与常规 电 阻率法相 同 ， 研究在施加电场的作用下地 中传导
算成 电阻率值 ， 但是只有 当地面为无限大 的水平面 ，
当地 电模 型为均 匀半 空 间或水 平层状 均 匀介质
时， 借助场的边界条件 町以求得 １ 述托氏方程 的解 析解 住研究复杂的地电模 型的电场分布时． 则土
要采取各种数值模拟方法．
２ 数 据处 理
首先假设地层 的层数和测深曲线 １ ． 的点数一样 多．在韧 始 的模 型 ． ． 第一 层 的电阻 ＿就 采用 曲 率 线 ｌ 一个点ｆ 视也 率 ， 二层就 采 用第 二 个 第 ’ 巾 第
度电法应 注意的 问题 和建议 。
Ｉ 关键词】 沪蓉高速； 高密度电法 ； 溶洞； 桥梁； ； 隧道 应用 【 中图分类号】 Ｐ６ １３２ ３ ．２
Ａｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｏ ｈ ｇ ｎ ｉｙ Ｒｅ ｉｔ ｉｙ Ｍ ｅ ｈ ｄ ｐ ｉ ｔｏ ｆｔ ｅ Ｈｉ ｈ Ｄｅ ｓｔ ｓｓ ｉ ｔ ｔ ｏ ｃ ｖ ｉ － ｎ ｇ ｗａ ｕ ｖ ｙ ｎ Ｈｕ Ｒｏ ｇ Ｈｉ ｈ ｙ Ｓ ｒ ｅ
初始模喇得到一条理论 删深曲线 ， 该曲线 将 与野外实测曲线进ｊ 比较 ， 粜所尉地 电模 型参数 如
Ｐｆ） ．，—— 次迭代后第Ｊ 点 箅电ｍ率值 、
３ 高密度电法的应用
本 文选择 在沪蓉 高速 公路 上高衡 度 电法住 ・ 些
适 当， 则两 条 曲线 同相” 但幅值 一般不 会相 ，
速公路的施工提供依据是 当务之急。然而这些不 良 地质现象出现的随机性大 ， 仅用钻探难 以达到效果 ， 因此必须借助物探方法 ， 但地震方法速度慢 ， 昂 价格 贵 ， 电法信息量小 ， 传统 效益低。近年来发展的高密
度电法 ， 它集电剖面和电测深于一体 ， 采用高密度布 点， 二维地电断面测量 ， 的数据量大 ， 提供 信息多 ， 观 测精度 高， 度快 ， 速 且探测 深度灵 活… 。通过 在沪 １ 蓉高速公路恩施段 的勘测表 明： 高密度电法是一种
１杆龙塘桥址勘探 ） 奉测Ｄ共布置了两条测线 ． 中 １１４线沿公 （ 其 ２６ 路方向 ．２６ １ｌ３线 公路线 ８ Ｊ （左 方 斜变， ） 二维
视电阻率 反 演图 地图 ２ 图 ３． 、 ．
距 离 ｍ
Ｏ０ ９５ １ ９ ５ ０ ４ ８０
墨８ ９ ５
Ｂ５ ８
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第 １ ８卷
２ ０ 正 ０４
第４ 期
８月
岩
土
工
程
技
术
Ｖ０ ． ８ Ｎｏ． １１ ４ Ａｕ ｇ，２ ０ ０４
Ｇｅ ｔｃ ｎｃ ｌ ｇｎ ｅ ｉｇ Ｔｅ ｈ ｉｕ ｏｅ ｈ ｉ ａ Ｅｎ ｉｅ ｒｎ ｃ ｎｑ ｅ
文章编号 ：０ ７２ ９ （０ ４０ －１ ７ ４ １０ － ３ ２ ０ ） ４ ８ － ９ ０ ０
１
即均 方差
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式巾的 【 ＿ 为源点坐标 ， ｊ≠ ｒ ｝ Ｉ ｌ － 、 当 ｏ 、 ｖ ≠ 时 ． 、 即当只考虑无潞空间时， 上式变为拉氏
方 程 Ｊ ：：
！ ＝【 Ｕ ） （） ３
后 面的讨 论 ． ．
先经过 ２５ 宵限元法正演计算后 ， 可以ｉ ．维 便 ！ ｌ － 到理论拟断而 ， 将其 野外实测数据 比较 ． 然后祸裁 该模型每个同格 单厄的电ｍ率 个过程 交替重复 整 直至均 ‘ 误差降至预定水 平 为 ｒ 高数据质 根 提 量， 在实测值与计算值进行拟合时 ， 暂均取对数， 两
ｉ — ｎ ｉｈ ｙｓｒ ｅ ｒ ｎ ｒｄ ｃｄ ，ｎ ｏ ｄ ｉｅ ｂ ｕ ｐ ｌ ｔ ｎｏ ｈ ｉｈｄ ｎ ｉ ｅ ｉ ｉｉ ｔ ｄ ａｅｓ ｇ ｅ ｔ ． ｎ Ｈｕ Ｒｏ ｇｈｇ ｗａ ｕｖ ｙ ａｅｉｔ ｕ ｅ ａ ｄｓ ｍｅａ ｖｃ ａ ｔａ ｐｉ ｉ ｆｔ ｅｈｇ ｅ ｔ ｒ ｓ ｖｔ ｍｅｂ ｕ ｇ ｅ ｏ ｓ ｏ ａ ｃ ｏ ｓ ｙ ｓ ｔ ｙ ｏ ｒ ｓ ｄ
行之有效的方法。
式 中： 为装置系数。 Ｋ 视电阻率虽然不是 岩石 的真 电阻 ， 却是 地下 但
电性不均匀体和地形起伏的一种综合反映。故可利
用其变化规律发 现和勘查 地下 目标 体的分布 ， 到 达 解决工程地质问题 的目的。 高密度 电阻率法实际上是多种排列 的常规 电阻 率法与资料 自动反演处 理相结合 的综合方法 ， 它仍 然是以岩土体导电性 差异为基础 的一类 电法勘察 ， 只不过电极布设一 次完成 ， 能有效 进行多种电级排 列方式的测量 ， 如温纳装置 、 贝射装置 、 施伦 偶极一 偶
七覆 盖层 ， 在 ～９ ｉ ｌ ｎ 下 ： ６ｖ处 ０ｒ ｉ 叫 的椭球
喵ｌ ． ３ｌ 日 看出， ≮２ 陶 １ ｌ ｆ 异常ｌ 合得非常 虾， 珈 形状 ｊ 规模 太小 本 韩同 ｛ ２ 拦坝隧道勘探 ） 奉测 自 了两条测线， ｒ测线 １ Ｉｌ ｐ ２ ３ 沿隧 道 向， ］测线 Ｉ ｌ２ 直于隧道方 向， 椴研 ３ｎ； ２ ３ 极 肛 ２『 两 条测线在 测线 ｌＩｌ的 １０ｎ 和删线 １ １ ２３ ９ １
然后进行迭代处理以调整模型符层的电 Ｈ ， 牢 甑至 实测曲线和模刑 曲线 的均 疗根谈 羞减 至预先规定 的范陶之 内 或 迭 代 次数 达 到 预 先 设 置 的 次 数
（ 图 １ ）
隧道和桥址勘探的应用加以简单说明 此次测孱全 部采用温纳装 ． 其优点 星： 褊纳裴置 异常 幅值 大， ｆ 号震荡 电较好 ， 缺点是在电扳数量一 样时， 勘 探深度浅 ， 数据点少一些． 各种 ＾法的具体特 点见 、 ’
Ｚ ａ ｇ Ｌｉｎ ｇ ｏ Ｘｕ Ｙｉ ｉｎ Ｗ ａ ｇ Ｙｕ ａ ２ ｈ ｎ ａｇ ｕ ｘａ ｎ ｎ ｎ
（ ． ｈｎ ｉｅ ｉ ｆ ｅｓｉ ｃｓＷｕ ａ ）Ｈｕ ｅ Ｗｕ ａ ３ ０ ４ １ Ｃ ｉ Ｕｎ ｒ ｔ ｏ ｏ ｃ ｎｅ（ ｈｎ ， ｂｉ ｈ ｎ４ ０ ７ ； ａ ｖ ｓｙ Ｇ ｅ ２ Ｈｕ ｅ Ｃ ｍｕ ｉ ｔ ｎ ｌ ｎｎ ｎ ｅｉ ｓｉ ｔ， ｕ ｅ Ｗｕ ａ ３ ０ １Ｃ ｉ ） ． ｂｉ ￣ａ ｎｃ ｉ ｓＰａ ｉ ａｄＤ ｓ ｎＩ ｔ ｕｅ Ｈ ｂｉ ｈｎ４ ０ ７ ｈｎ ａｏ ｎ ｇ ｇ ｎ ｔ ａ
从阁 ５【以看出 ． ｌ 虎测线 １１２的７】 ０ ２３ ｌ 下 ～８ ｎ 音２ Ｉ１ ｌＯ～ １ ； 、 处也存在一 个明娃的低阻 肄常 ， 位置 测线 ｌ１１ ２ ３ 的低阻异常吻合非常好 ． 推测为填 充粘土 的溶洞或破粹带．后经钻探验证 ， 在该处钻进２ ９ｍ
点 的ｌ电刚 率 ． 个 曲 绂 依 次 类 推 ：每 一 层 的 平 桃 整 均 深度采 用测 ｛时相 应电 半 的电极斟乘 以某一 常 最 数
圈 Ｊ 计算机 反演流 程图
均方根差
一 Ｊ］ Ｉ － （） ｌ ・ ｒ
式 ｔ ： ——测点总数 ； ｝Ｎ 一 （ —— 第 』 点实测 电阻率值 ；
【 ｂｔ ｃ】 Ｔ ｅ ａｉｔｅｒ ｉｉ ｒ ｕｄｄ ｔ ｒ ， ｅ ｍ ａ ｐ ｓ ｂｕ ａｐｃｔｎ ｆｈ ｉ ｎｉ ｓｔ ｉ ｅ ｏ Ａ ｓ ａｔ ｒ ｈ ｓ ｏ ｔ ｄｃｅ ａ ｆｓ ｔ ｎ ｏ ｅ ｘｍ ｌ ｏｔｐｌａｉ ｅ 【 ｄｓ ｔ ｒ ｉｉｔ ｍ ｔ ｄ ｂ ｃ ｈ ｙｓｎ ｏ ｔ ｈ ｓ ｅ ｉ ｅ ａ ｉ ｏ ｏ ｔ ｈ ｈ ｅ ｙ ｅｓｖｙ ｈ ｇ
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电阻率 ０ （・
．６ 。
槛目 ＝ ３
圈 ２ 测 线 １ １３二维视 电阻率反演国 ２６
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张毙同等： 高密度电法在 蓉高速公路勘察中的应用
目 离 １ ・ ｍ
４ ８０ ９ｌ Ｏ 目 ９ ６０
重地影响工程 的施工 和高速公路的安全 ， 因此查 明
叠， 断层和裂隙纵横交错 ， 或者有矿体充填其中。这 时候经过测量所求得 的电阻率 既不是 围岩电阻率 ， 也不是 目 体 电阻率 ， 标 我们 称其 为视 电阻率 ， 』 用 Ｄ
来表示［ ： ）
Ｋ （） １
溶洞 、 土洞 、 破粹带 、 断层等不 良地质现象分布 ， 为高
并且地下充满均匀各向同性 的导电介质的条件下才
作者简介 ： 张亮国， ７ 年生， 现就读于中国地质大学（ １ ９ ９ 男， 武汉） 研究生院地球探测与信息技术专业。
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程
技
术
电流的分布规律 ． 在求解简单地电条件的电场分布
时． 通常采用解析法 ， 即根据给定的边界条件解下而 的偏微分方程 ：
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税Ｉ 串 ｎ・ Ｕ ｍ
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图 ５ 测线 １ １２ 维视 电阻率反演 图 ２３ 二
从 网 ４口以 看 出 ． ｆ ０～】 Ｔ 电 阻 率 部较 ｌ 删 ｉ ｉ 岛， Ｉ成一 个 啭体 ， 为 陇地 段 都 是 蚨 岩， Ｌ 因 口犬面 秘
【 ｅ ｒｓ Ｈ —ｏｇｈ ｈ ａ ； ｉ ｅ ｉ ｉｉｔ ｍｅ ｏ ；ａ ｔ ｒ ｇ； ｎ ｅ ａｐｃｔｎ Ｋｙ Ｗｏ 】 ｕ ｎ ｉ ｗ ｙ ｈ ｈ ｎ ｔ ｒ ｓｖｙ ｔ ｄｋｒ ； ｉ ｅｔ ｎｌ ｐ ｌ ｉ ｄ Ｒ ｇ ｇ ｄｓ ｙ ｅ ｔ ｉ ｈ ｓ ｓ ｂｄ ｕ ； ｉ ｏ ａ
高密度电法在沪蓉高速公路勘察中的应用
张亮 国 徐 义贤 王云安
（． 国地质 大学 （ 汉 ）湖北武 汉 １中 武 ， ４０７ ；． ３０ ４２ 湖北省交通 规划设计 院 ， 武汉 湖北 ４０７ ） ３０ １
【 要】 论述了高密度电法的基本原理 ， 摘 结合实例介绍了高密度电法的在沪蓉高速公路上的应用， 并提出了一些高密
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＃ ８ 如
●
●
号、 一１
。
槛 一 ３
电ｍ 率－ ｃ ｍ１ ｛） －
图 ３ 测线 Ｉ １４ ２ ｈ 二维视 电阻率反演图
从图 ２ 以看 小 ， 驯 线 ｌ Ｉ３上 ， ～７ ｌ 可 在 ２６ １ ８Ｉ处 ） ＇ ｌ
ｌ 郎视Ｉ阻率较高． 是由于上舒覆 盖蒋乱石 ， ； 接地电 阻 好 ， 电阻高：【 ～Ｉ７ ］ Ｉ８ ７ 处 郫电阻较低， ］ ｎ 为
Ｉ Ｉ２的 ８ Ｉ ｌ ３ ２ ０ Ｉ 处卡１ 】 ＿ 交
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