高密度电法在岩土工程勘察中的应用

高密度电法在岩土工程勘察中的应用

黎汉林

（广西第四地质队，广西南宁

摘

530007）

要：对高密度电法的有关情况进行了简要介绍，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。

关键词：高密度电法；岩土工程；工程测量

doi:10.3969/j.issn.1006-85.2011.03.0130

引言

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小二乘法对勘测数据进行反演处理。在对大型数据组合的处理方面，该方法在数据的处理过能够将计算速度提高到普通算法的十倍以上。

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。

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、勘察对象的埋深等情况合理选择极距。另外，为了确保反演过程的稳定性，可以随着层深的增加一般来说，收敛的误差值应该对压制系数进行1.2倍增强处理。

控制在5%以内，迭代次数程序的使用次数应在4～6次之间。22.1

工程实例对岩土层的划分

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为力。同时，如果那些已经建成的工程项目遇到岩土工程病害，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，进一步提升岩土工程勘察工作的质量就成为了行业发展的新方向。

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，该系统能够进行对称四极、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、岩土地层划分等岩土工程勘察的需要，经过试验和实际应用，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

高密度电法能够实现的物理前提是岩土工程中地下介质高密度电法在使间在导电性方面的差异。与常规的电法一样，

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，通过地面的MN电极对其电位差进行测量，求出各记录点的视电阻率值。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，得出勘察范围内的异常圈定、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，加之电极的布设是在野外一次完成，因此高密在最大程度上避免了因电极重复移动所产生的人为干扰。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，滚动扫描测量，这样既可以提高分辨能力，丰从而形成高密度、

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。

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，因此在进行土层划分时能够获得高清晰度的影像资料。

图1某排水管网非开挖布设场地的岩土勘测图

图1为某排水管网非开挖布设场地的岩土探测结果的影像图，其中，高密度等ρs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500Ω·m，属路基填层的电性反映。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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技术研发TECHNOLOGYANDMARKETVol.18,No.3,2011

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。

·m，属低阻，而沟谷部位由于经过回填处理和碾反映均＜70Ω

压夯实，因此电性相对更高，测得的电阻率值>130Ω·m，属相在38～56号点之间，有一水平连续的层状高阻异常带，对高阻。

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。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，快速、准确、经济、便捷等特图片和影像也更为清晰，具有高效、

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素的影响，高密度电法也存在着一些不尽如人意的地方，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其次是利用高密度电法对有关数据和资料进测深度造成影响。

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：

图2为某灾害治理工程现场的岩土勘测图，其中，上部为低阻、中部为中阻、下部为高阻，电性结合地质的解释为：上部表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，其中，极低阻为泥质粘土层或淤泥；中部基本为中阻电性反映，中下部解释为粉质粘土，中上部解释为砂质粘土；下部高阻解释为完整基岩层。2.2

地基勘察

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。

[1][2][3]

图3

某地基勘察试验结果

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江晶,狄家亮.高密度电法在九江市文化中心勘察中的应用[J].科技经济市场，2010，(2)：7-8.

邓建梅,邱道友,沈晓松.高密度电法测试在苏州地区工程勘查中的应用[J].山西地震，2010，(3)：27-30.

韩锡勤,程邈,林松.高密度电法在某防空洞勘探中的应用

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，采用了高密度电法进行勘测。测得的电性

（上接第28页）

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李超,白莲.高密度电法中测深装置的有效性应用的探讨

[J].中国科技纵横，2010，(15)：68-68.

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范及标准，并及时解决施工过程中所遇到的问题，严格进行各环节的质量控制，才能保证工程的质量。

参考文献：

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，抽出钢筋骨架，然后重新清孔，吊放钢筋骨架和灌注混凝土。7

桩的质量检验

目的在于了解桩的承载力和桩本身混凝土质量是否符合要求，请有资质的检测单位对桩基进行无破损检测。测其有无断桩、混凝土有无离析情况、桩基直径有无紧缩现象。检测合格后方能进行下一道工序的施工。8

总结体会

[1][2][3][4]

公路桥涵施工规范（JTJ0412000）[S].人民交通出版社.桥梁施工工程师手册[M].人民交通出版社,1996.公路桥梁设计规范[S].人民交通出版社,1996.公路施工技术[M].人民交通出版社.

陈鹏（1984-），男，湖北宜昌人,助理工程师,注册二级建造

通过以上对桥梁桩基的施工论述，各种施工经验的总结及本人的一些体会，桩基施工中：人工挖孔桩务必要做到先下钢筋笼再清空，以免下笼的时候将孔壁泥巴带入孔内；水下灌注桩施工前务必将排水沟挖好，并保证有足够的排水能力，以保

作者简介：

师（公路），葛洲坝集团第二工程有限公司内遂高速二公司分部，从事高速公路管理工作。

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