高密度电法在边坡工程勘察中的应用.doc

1、1高密度电法在边坡工程勘察中的应用摘要：近年来，高密度电法在工程勘察，特别是在传统的钻探等手段难以进行边坡工程中的应用越来越广泛。本文通过 2 个工程实例阐述了高密度电法在边坡工程中包括划分岩土界线，查明滑动面、孤石等不稳定地质体的应用。 关键词：高密度电法；边坡；工程勘察 The application of high density electric surveying on side slope engineering exploration LIN Jiaming （Xiamen intitute of gelological revestigation, Xiamen 361008,

2、China） Abstract: The application of high density electric surveying is used on engineering exploration more and more widely like side slope engineering that difficult to use drilling in recent years. This paper expatiate by 3 examples including measureing off the borderline of rock-soil, finding out

3、 the instable rockmass as slideway, isolated rock and so on. Key words :high density electric surveying ; side slope; engineering exploration 中图分类号：U213.1+3 文献标识码：A 文章编号： 2引言： 近年来，地球物理方法在工程勘察中的应用越来越广泛。特别是在一些传统钻探无法或难以进行的工程中，工程物探工作更发挥了重要的作用，取得了明显的效果和显著的社会经济效益。 随着城市建设的飞速发展，大量人工开挖所形成的边坡所引发的地质灾害也越来越多，造成大

4、量的损失。但由于大部分边坡地形条件比较复杂，钻探工作等传统的勘察手段难以取得设计人员所需要的地质资料。本文将通过理论的分析与几个工程实例相结合，阐述这一方法的应用。 1.理论与原理 1.1 高密度电法 高密度电法实际上是一种阵列探测方法,即将整条测线所需的所有电极一次性全部布设后,通过程控开关控制不同位置的电极分别作为供电与测量电极,自动采集数据。就探测原理而言，属直流电法的范畴，与传统电法相比，并没有实质的区别。 1.2 场所满足的偏微分方程 高密度电法是在传统电法的基础上发展起来的，仍然是以岩土体导电性差异为基础的一类电探方法。其理论基础仍是研究在施加电场的作用下介质中传导电流的分布规律。

5、即求解方程： 3式中，x0, y0, z0 为点源坐标。 在给定的边界条件下的解。 当只考虑无源空间时，则变为求解拉氏方程： 实际应用中，在研究复杂地电模型的电场分布时，主要采取各种数值模拟方法。对于二维地电模型，我们一般采用有限元法等数值模拟方法进行计算。 2.成果解释 高密度电法采集的数据处理一般采用专门的软件，经过剔除异常数据点，地形改正等步骤后，采用最小二乘法进行迭代，并作拟地电断面图。分析断面图上各级视电阻率值的分布形态，结合钻探资料，综合测区的地质情况，确定各级视电阻率与地层的对应关系，作出地质解释。 在大多数的边坡勘察工作中，采用高密度电法作为勘察手段的地段基本都没有钻探资料可参

6、考，可通过多条测线的成果综合分析，结合地面调查与周边的地质资料，参考该区域类似场地经验进行解释。 3.工程实例 福建厦门某校高中部拟利用废弃采石场并开挖山体建设新校区。工区地层有填土，残-坡积土，全风化花岗岩，砂砾状强风化花岗岩，碎块状强风化花岗岩，中-微风化花岗岩以及部分闪长玢岩岩脉。工区地层比较简单，但构造运动比较剧烈，因而岩层的风化程度不均。 由于场地地形比较复杂且地面难以通行,导致大部分区域的钻探难以进行。通过采用高密度电法进行勘察，查清拟开挖地段以及原有高边坡4坡顶岩土的分布情况。 图一是一条平行拟开挖地段布设的测线的拟地电断面及其解释成果图。测线长 234m，最小电极距 2m，一次

7、性布设电极 118 根。温纳阵列（Wenner array）采集，供电电极以 100mA 恒流供电。 图一温纳四极阵列观测拟地电断面图及其解释图 由图一可见，以黄色色标（1000.m）为界，土层包括填土，残-坡积土，全风化花岗岩，砂砾状强风化花岗岩；岩层包括碎块状强风化花岗岩与中-微风化花岗岩。其中，AB 段土层厚度发生突变，厚度从将近1m 迅速增加到近 19m，形成一个凹槽。结合场地踏勘情况，物探解释为填土（石） 。工程开挖显示，此处为原采石场堆积弃渣的场所。物探解释成果与实际的分布情况非常吻合。 在边坡治理工程中，对于已经或有可能发生滑坡、崩塌等危险的场地，还需要查清楚其潜在的不稳定地质体

8、。 厦门市第九中学南侧与金榜公园接壤地段发育有一条长约 170 米边坡，受长时间强降雨影响该边坡中段于 2006 年 6 月产生滑塌地质灾害。滑塌体宽约 15 米，由一巨大的孤石（约 200m3）携带周边的土石顺坡塌落而下形成。巨石压垮挡（围）墙冲进学校操场，直接威胁坡底校园内师生生命和财产安全。 为评价边坡稳定性，需要查清楚坡体其余孤石的分布。图三与图四分别是该工程 2-2测线的地电断面图与地质解释图。该测线 14m 处布置5了钻孔 ZK10，其揭露地层情况如下： 0m5.6m 为砂砾状强风化花岗岩；5.6m19.6m 为微风化花岗岩；19.6m19.8m 为砂砾状强风化花岗岩；19.8m3

9、0.5m 为微风化花岗岩。 图二 厦门九中南侧边坡 2-2测线地电断面图 图三 厦门九中南侧边坡 2-2测线地质解释图 本测线共探测到孤石 G02，G03，G04。孤石分布在砂砾状强风化花岗岩体之中。其中，G02 仅探测到一部分，根据 ZK10 的钻探资料判定为孤石。G03 在断面上尺寸约为 24m7m，距离坡面最大埋深约 6.5m，下伏砂砾状强风化花岗岩。G04 位于靠近坡脚区域，断面尺寸约 2.5m3.5m，距离坡面埋深约 1.5m。 4.结语 通过以上几个实例我们可以看到，高密度电法在边坡勘察中是大有作为的，通过与地质调绘及钻探工作的结合，可有效的解决如边坡岩土层的二维分布情况，边坡滑动

10、面，孤石等不稳定地质体的分布等工程问题。且具有效率高，解释精度高等优点。但是，高密度电法在边坡工程上的应用还存在一些问题，首先，直流电法的勘探深度受装置的展开长度所限制，而客观上，可利用区域有限也是边坡工程的特点之一，这是6目前包括高密度电法在内等工程物探在边坡工程勘察应用上所面临的一个难题。另外，由于高密度电法属电测方法，不能够直接提供岩土体的力学参数；不同的地层的电阻率的取值往往会有一部分重叠，从而造成解释的误差。这些问题的解决，一方面需要充分综合其他勘察手段的成果；另一方面，要提高技术人员的地质知识，有效的将物探与地质信息相结合，作出合理的地质解释。 参考文献： 1何樵登，傅良魁.应用地球物理教程(专著).北京:地质出版社,1991. 2康国军等.工程与环境物探方法技术(专著).长春:吉林大学出版社,2001.