高密度电法在某变电站工程覆盖层厚度探测中应用

高密度电法在某变电站工程覆盖层厚度探测中的应用 摘要: 高密度电法在工程勘察领域得到了越来越广泛的应用,并以其自身的特点取得了良好的应用效果,在诸多方面体现出了较常规电法的优越性。某变电站的勘查实例表明,高密度电法在探测覆盖层厚度方面具有成本低、效率高、效果好等优点,在工程应用方面具有较高的应用价值。

abstract: high-density electrical method has been widely used in the field of engineering survey, and has obtained good application effect with its own characteristics, in many aspects reflects superiority comparing with the normal electrical method. the exploration example of one transformer substation shows that the high-density electrical method in overburden thickness detection has the advantages such as low cost, high efficiency, and good effect etc. it has higher application value in engineering application aspect. 关键词: 高密度电法;变电站勘察;覆盖层厚度;基岩面探测 key words: high-density electrical method;transformer substation survey;overburden thickness;bedrock surface detection

中图分类号:tm862 文献标识码:a 文章编号:1006-4311(2013)18-0096-02

1 高密度电法

1.1 原理

高密度电阻率法是一种阵列式电阻率勘探方法,是以岩、矿石之间电阻率的差异为基础,通过人工建立地下电流场,观测和研究与这些差异有关的电场在空间上的分布特征和变化规律,来查明地下地质构造和电性不均匀体(岩溶、风化层、滑坡体等)的一类地球物理勘查方法。如图1所示,通过a、b电极向地下供入一定的电流i,测量m、n电极之间的电位差δu,经过公式计算可求得该点(m、n之间)的视电阻率,通过不同位置、不同深度的电阻率测量,获得视电阻率在剖面上的分布特征和规律,并以此对地下地质体进行推断解释。

视电阻率计算公式为:

ρ=k×■

其中k为装置系数,取决于a、b、m、n各电极的相对位置。 k=■

1.2 工作方法

高密度电法在工程勘察中常用的装置类型有α装置(温纳装置amnb)、β装置(偶极装置abmn)和三极装置(amn),温纳装置是公认的最稳妥的装置,本次工作选择电极距3米的温纳装置开展工作。如图2所示,温纳装置的电极排列顺序为a,m,n,b(其中a,b是供电电极,m,n是测量电极),电阻率计算公式为ρ=2πa×■,其中a为电极间距,am=mn=nb=na(即amnb为等间距排列)。当n=1时,即可获得深度最浅的第一层数据,随着电极隔离系数n逐渐增

大,四个电极之间的距离及探测的深度也相应增大,一般情况下探测深度为ab间距的1/3。通过不断增大隔离系数从而获得整个剖面的电阻率数据,其测量断面为倒梯形。

2 某变电站工程覆盖层厚度探测实例

2.1 地质概况及地球物理特征 钻探揭露情况表明,拟建场地主要分布有第四系植物(q■■)层耕土;第四系坡残积(q■■)层红粘土;寒武系中统龙哈组(∈2l)灰、青灰间夹薄层紫红色中厚层状白云质灰岩。

野外踏勘、电测深结果表明,拟建场地内各地层存在明显的电阻率差异。其中覆盖层为第四系红粘土,视电阻率较低,一般为80ω·m~300ω·m;局部含可塑状红粘土,视电阻率略有降低,一般为20ω·m~200ω·m。下伏白云质灰岩的视电阻率,完整致密灰岩视电阻率大于300ω·m,强风化或破碎灰岩的视电阻率一般为150ω·m~300ω·m。

2.2 成果解释 拟建场地第四系红粘土含水较多或呈可塑状时呈低视电阻率特征,干燥的红粘土呈低~中等视电阻率特征,致密完整的白云质灰岩含水量少呈较高视电阻率特征,强风化或破碎白云质灰岩电阻率介于完整岩石和土层之间,视电阻率中等。

本次工作在拟建场地开展了两条高密度电法剖面,对野外获得的视电阻率数据进行成图并与钻孔结果进行对比(如图3、图4所示)。 该剖面高差约11米,高程从小号端向大号端逐渐减小。该剖面视电阻率整体表现为随深度增大的特点,局部地表因富水呈现较低视

电阻率的特征。在探测深度范围内,该剖面覆盖层厚度变化较大,厚约4.5米~11米;基岩(白云质灰岩)起伏不大。探测结果与钻孔揭露情况基本一致。

该剖面地形平坦,视电阻率整体表现为随深度增大的特点,仅局部地表由于覆盖层松散导致视电阻率稍高。在探测深度范围内,该断面覆盖层较薄,厚约4.5米~7.0米;基岩(白云质灰岩)起伏不大。探测结果与钻孔揭露情况基本一致。通过以上两条剖面探测情况与钻孔揭露情况对比可知,高密度电法探测结果准确性较高,获得了较好的探测效果。2号剖面80米处钻孔揭露基岩面深度比高密度电法探测结果浅,主要是由于该范围内地表电阻率过低导致深部视电阻率降低引起,应加以适当校正。

3 结论

①高密度电法对地下地电结构具有较高的分辨率,是研究浅层地质特征行之有效的方法;②高密度电法可以较直观、形象地反映基岩面起伏形态,从而对覆盖层进行准确的厚度探测,在施工中若能配以钻探结果对其深度进行标定,将明显提高勘探准确性;③测区地形、地质条件简单,本文用视电阻率数据直接成图,达到了较好的探测效果,当遇到突变地形、地质体时可以参考反演结果进行解释以提高解释精度。

参考文献:

[1]胡博,邓帅奇.高密度电法在复杂场地地基勘察中的应用[j].地质学刊,2008,no.12203:218-220.

[2]严加永,孟贵祥,吕庆田,张昆,陈向斌.高密度电法的进展与展望[j].物探与化探,2012,v.3604:576-584.

[3]董浩斌,王传雷.高密度电法的发展与应用[j].地学前缘,2003,01:171-176.


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