新探高密度电法在水底隧道工程勘察中的应用
高密度电法在城市隧道勘察中的应用
高密度电法在城市隧道勘察中的应用城市隧道是现代城市交通建设中不可缺少的一环。
在建设隧道时，为确保工程的安全性和可靠性，需要进行详细的地质勘察。
而在城市中进行地质勘察时，面临的问题很多，比如空间有限、噪音污染、人员安全等等。
在这样的背景下，高密度电法成为了一种重要的城市隧道勘察技术手段。
1、高密度电法的概念高密度电法是电法勘探技术的一种，通过在地面布设多个电极，在地下通过电流与电极之间产生的电场来探测地下介质的电学性质。
这种方法的优势在于它可以提供高空间分辨率和深度探测，这对于城市隧道勘察来说非常重要。
2、高密度电法在城市隧道勘察中的应用在城市隧道勘察中，高密度电法有许多应用。
其中包括：（1）检测隧道周围的地下管线城市中有大量的地下管线，包括水管、燃气管、电缆等等。
在建设隧道前，需要先了解周围的管线走向和位置，以便避免盲目开挖造成的损失。
高密度电法可以通过检测地下介质电学特性的差异来识别出地下管线并确定位置，大大提高了隧道建设的安全性。
（2）识别地下硬质岩石和松散土层建设隧道需要对隧道周围的地质情况进行准确的判断。
高密度电法可以通过测量地下介质的电阻率来区分不同类型的地层，从而准确识别出地下硬质岩石和松散土层，为建设隧道提供了准确地质信息。
（3）探测地下水文地质条件隧道建设的重要环节是水文地质勘察，而高密度电法可以通过测量地下介质的电阻率来直接识别水文地质条件，如水位、地下水流方向、水质等，为隧道的水文地质勘察提供准确信息。
（4）监测建筑物变形情况城市隧道建设可能会对周围建筑物产生一定的变形影响，这时需要对周边建筑物进行变形监测。
高密度电法可以通过测量地下介质的电学性质来监测周围建筑物的变形，以便及时采取措施保证隧道建设和周边建筑物的安全。
3、结语随着城市化进程的加速，城市隧道建设已经成为了一个不可避免的趋势。
对于这一领域，高密度电法作为一种非常有效的地质勘察技术手段，将在未来扮演越来越重要的角色。
高密度电法在工程勘察中的应用
３ 应 用 实例
笔 者 单位 自引入 高密 度 电法 以来 ， 管 线探 测 、 溶 、 石 、 在 岩 孤 的数 据 包 括 ： 工建 筑 的单 体 尺 寸 ， 竣 与规 划 控 制 线 以及 周 边 建 筑
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２ 工作技术方法
目前 ，常用 的高密度 电阻率探测系统有 分布 式、集中式两 （） ２ 永久性结构的单层建筑物 ， 不论其 高度均算一层 ； （） ３ 建筑 物天面上 ， 属永久性建筑， 高在 ２２ ｍ 以上 的， 层 ．０ 计 算 自然层数， 同一层 中有不 同层高的， 层高取其平均数；
应 用 于 管 线探 测 、 洞 （ 溶 ） 查 、 层 划 分 、 坝 隐 患 调 查 、 溶 岩 调 地 堤 地
图 １ 高密度电法工作流程图
２１ 数 据 采集 系统 ．
高密度 电法探测 系统 由主机 、 多路 电极转换器、 电极系三部 分组成 。多路 电极转换器通过 电缆控制 电极系各 电极 的供 电及 测量状态 ； 主机通过通讯 电缆 、 电电缆 向多路 电极转换器发 出 供 工作指令 、 向电极供 电并接收 、 存储测量数据 。高密度 电法探测 系 统外业工作装置形式很 多， 常用温 纳装 置、 极装 置、 二 三极装 置及偶极装置 。 装置类 型、 电极数与极距可根据场地条件与勘 总 察 目的适 当选择 。
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种， 笔者 以集中式高密度 电阻率探测系统为例说 明其工作机理，
工 作 流 程 图见 图 １ 。
高密度 电法与就其基本原理而 言，与传 统的常规电法完全 相 同。研 究在施加 电场作用下 ，地 下介质 中传 导电流的分布规 律 。常规电法广泛应用在矿 山找矿 、 找水、 地质普 查等深部地质
高密度电法勘探在地下水源勘查中的应用
高密度电法勘探在地下水源勘查中的应用摘要文章介绍了某地区应用高密度电阻率法与激发极化法测深寻找地下水的应用及其钻探验证情况,说明应用高密度电阻率法确定含水构造的位置、形态,以及应用激电参数判别地下水的方法是可行的。
关键词地区概况；高密度电法勘探; 含水构造;激电异常1.概况1. 1地理位置物探工作地区位于某地区地理位置为东经？,北纬？。
1.2地形地貌该物探工作区的地貌组合类型是：峰丛谷地，呈四周高、中部低的地势。
1.3地层构造(1)地层该工作区、周边出露地层由上至下分别是A、第四系残坡积层(Q)：黄褐色红粘土，表层含植物根系，分布于斜坡、谷地及地势平坦地带,厚0～5. 0m。
B、三叠系中统松子坎组(T2 s)：分布于工作区南部,岩性为灰、灰白色中至厚层白云岩，灰岩夹泥岩。
C、三叠系下统茅草铺组(T1m)：广泛分布于工作区,岩性为灰、深灰色中至厚层微晶灰岩、白云质灰岩，局部夹深灰色、灰黑色泥质灰岩、泥岩。
(2)构造地层倾向南东,单斜构造。
1.3地下水的补、径、排条件该物探工作区中，地下水是以大气降水补给为主的，因为地下水类型为裂隙也就是溶洞水，也就是大气降水到了地面后，经过岩层中构造裂隙、风化裂隙、溶洞溶隙等补给了地下水，在工作区的地下水汇水面积约 3.2km2。
因在地形、地貌及构造控制的下,地下水补给区周边均以地表分水岭为界，有河为区内地下水的侵蚀基准面,地下水总体上由南西向北东向迳流，在北部出露地表且补给地表河水。
地下水类型为裂隙—溶洞水,大多赋存于三叠系下统茅草铺组中,，地下水水化学类型以HCO3-Ca为主。
2测区地球物探特征耕植土、粘土及红粘土组成该区表层，呈低电阻率反映，视电阻率300Ωm，局部不均匀体也呈高阻反映,基岩由三叠系中统松子坎组(T2 s)、三叠系下统茅草铺组( T1m )组成,松子坎组岩性为灰、灰白色中至厚层白云岩、灰岩夹泥岩,茅草铺组岩性为灰、深灰色中至厚层微晶灰岩、白云质灰岩,局部夹深灰色、灰黑色泥质灰岩、泥岩,无论是白云岩还是灰岩与含水构造都呈高阻反映。
高密度电法在城市隧道勘察中的应用
高密度电法在城市隧道勘察中的应用隧道勘察是建设城市基础设施的必要过程之一，但在城市中进行隧道勘察常常会面临空间狭小、交通密集等问题。
因此，如何有效的进行城市隧道勘察成为一个重要问题。
高密度电法技术是一种非侵入式的、高效的地球物理勘探技术，可用于隧道勘察的地质条件分析和支护设计。
本文将探讨高密度电法在城市隧道勘察中的应用。
1. 高密度电法简介高密度电法是一种电阻率测量方法，是将电极排列在地面上，通过电极之间注入电流并测量电位差来确定地下岩土体在不同深度的电阻率分布情况。
这种方法适用于各种地质环境，能够获得连续的、非侵入性的地下电阻率分布，具有高效、高分辨率、高精度等特点。
（1）地质条件分析城市隧道勘察过程中需要对隧道穿越的地质情况进行全面的分析。
传统的地质勘探方法需要进行大量的钻探和取样工作，时间和成本都非常昂贵。
而高密度电法可以快速地得到地下岩土体的电阻率分布情况，进而推断地下岩土结构情况和地质分布，有效降低了钻探取样的次数和难度，减少了勘探成本，同时也能够使得地质分析更加全面和准确。
（2）隧道支护设计高密度电法能够有效的揭示地下岩土体的分布情况和结构特征，根据电阻率测量结果可以推断出隧道周围地质情况，使隧道支护设计更加准确和全面。
通过高密度电法测量，我们可以发现隧道穿越的地下存在的不同岩土体层，并能够推断其厚度、深度、位置等参数。
这些参数为支护设计提供了很好的前提条件，支护设计考虑到地下岩土体不同层的电阻率差异，决定了不同的支护形式，有效的降低了隧道设计和施工成本。
（1）非侵入性高密度电法是一种非侵入性的勘探方法，不需要进行地下开挖或者钻探等操作，不对地下环境造成影响，并且测量得到的数据精度高，得出的结果准确可靠。
（2）高效高密度电法可以在短时间内获得地下岩土体的电阻率分布数据，相比于传统的地质勘探方法需要大量的钻探和采样工作，高密度电法可以节省大量的时间和资源。
（3）适用性广高密度电法可以适用于各种地质环境，包括沉积岩、火山岩、辉绿岩、变质岩、破碎岩和地下水等岩土体。
探索高密度电法在水文地质和工程地质中的应用
探索高密度电法在水文地质和工程地质中的应用随着国家经济建设的发展和地质勘测技术的不断进步，高密度电法作为一项新的探测技术在未来的发展中也会得到广泛的应用。
文章将会对高密度电法进行论述，分析高密度电法的工作原理、技术方法和数据处理，探索高密度电法在水文地质和工程地质中的应用，为工程建设服务。
标签：高密度电法水文地质工程地质0前言高密度电法是一种新型的物探方法，具有高密度测点、信息量巨大的特点，在水文地质和工程地质勘探中不断得到应用。
这种勘探方法在野外进行测量时，先把所有的电极集中到一个剖面上，再利用电极转换开关实现数据的转换，利用电测仪完成数据的采集。
在操作时能够有效地减少电磁的干扰，可以提高地质勘探的准确度和工作效率。
高密度电法以其众多的优势在地质勘探尤其是水文地质和工程地质中得到广泛的应用。
1高密度电法的概述（1）高密度电法的原理。
高密度电法和常规的电阻率法的原理一样，不同之处是在观测的过程中高密度电法设立了高密度的观测点，这种方法是阵列勘探法。
高密度电法具体的工作方法是在进行野外工作时，把电极全部置于剖面上，再利用程控电极转换开关和电测仪就可以实现数据的采集。
（2）高密度电法的优点。
高密度电法具有不同于常规的电阻率法的优点，具体有：可以一次性完成电极布置工作，能够有效地减少故障和电磁干扰，大大的提高了效率；在野外测量时，可以选择多种电极的排列方式开展测量，能够获得大量的涉及地电断面的数据；在野外的数据采集工作中，能够进行自动化或者是半自动化采集作业，大大的提高了数据采集的速度，有效地减少了数据采集中的手工操作失误；随着探测技术的发展和反演方法的进步，高密度电阻率成像法的技术也使得到了很大的发展，实现了从一维和二维到三维的跨越，在很大程度上提高了地电资料的解释精度。
（3）高密度电法的方法概述。
高密度电法在本质上是一种直流电阻率法，但是在实际上，采用的是低频交流电进行供电，供电的频率保持在20～30HZ之间固定不变。
高密度电法在隧道工程勘察中的应用研究
d o i :10.3963/j .i s s n .1674-6066.2024.02.031高密度电法在隧道工程勘察中的应用研究桂 鹏(安徽建材地质工程勘察院有限公司,合肥230088)摘 要: 为圈定隧道隐伏地质构造㊁查明地层分布和岩性,以贵池区公共矿产品运输廊道建设项目为研究对象,运用高密度电法温纳-施伦贝尔装置对场区岩土体的视电阻率进行实测,分析隧道洞身段地层岩性㊁岩体风化程度㊁隐伏地质构造的分布及基岩面起伏形态㊂结果表明,C 1-02㊁C 1-03隧道段基岩地层为志留系下统高家边组中~微风化石英砂岩㊁粉砂岩㊁粉砂质泥岩;整个隧道段地层总体分为两层,浅部呈低电阻率为第四系残坡积层(含基岩风化层),深部高电阻率层为志留系下统高家边组中~微风化细砂岩㊁粉砂岩㊁粉砂质泥岩的反映;C 1-02隧道洞身段共圈定2处断裂构造异常,均呈低阻断异常反映,分别为F 21断裂构造位于隧道里程K 2+513处,走向北东,倾向南东,产状较陡;F 22断裂构造位于K 1+988处,走向北东,向南东倾斜;C 1-03隧道入口处K 2+710~K 2+800呈低阻异常反映,解译为浅部覆盖层厚度较大㊂关键词: 高密度电法; 隧道工程; 低电阻率; 矿产品; 运输廊道; 断裂构造A p p l i c a t i o nR e s e a r c ho fH i g h -d e n s i t y E l e c t r i c a lM e t h o d i n T u n n e l E n g i n e e r i n g S u r v e yG U IP e n g(A n h u i B u i l d i n g M a t e r i a l sG e o l o g i c a l E n g i n e e r i n g S u r v e y I n s t i t u t eC o ,L t d ,H e f e i 230088,C h i n a )A b s t r a c t : I no r d e r t od e l i n e a t e t h e h i d d e n g e o l o g i c a l s t r u c t u r e o f t h e t u n n e l ,d e t e r m i n e t h e d i s t r i b u t i o n a n d l i t h o l o g yo f t h e s t r a t a ,t h e c o n s t r u c t i o n p r o j e c t o f t h e p u b l i cm i n i n gp r o d u c t t r a n s p o r t a t i o n c o r r i d o r i nG u i c h i D i s t r i c t i s t a k e n a s t h e r e s e a r c ho b j e c t .T h eh i g h -d e n s i t y e l e c t r i c a lm e t h o d W e n n e r S c h l u m b e r g e r d e v i c e i su s e d t om e a s u r e t h e a p p a r e n t r e s i s t i v i t y o f t h e r o c k a n d s o i l i n t h e s i t e ,a n a l y z e t h e l i t h o l o g y o f t h e g r o u n d l a y e r i n t h e t u n n e l b o d y s e c t i o n ,t h e d e g r e e o f r o c kw e a t h e r i n g ,t h ed i s t r i b u t i o no fh i d d e n g e o l o g i c a l s t r u c t u r e s ,a n dt h eu n d u l a t i n g s h a peo f t h eb e d r o c ks u r f a c e .T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h eb e d r o c ks t r a t ao f t h eC 1-02a n dC 1-03t u n n e l s e c t i o n sa r e m e d i u mt os l i g h t l y w e a t h e r e d q u a r t z s a n d s t o n e ,s i l t s t o n e ,a n ds a n d y m u d s t o n eo f t h eL o w e rS i l u r i a n G a o j i a b i a nF o r m a t i o n ;T h eo v e r a l l g e o l o g i c a l s t r a t ao f t h e e n t i r e t u n n e l s e c t i o n a r e d i v i d e d i n t o t w o l a y e r s .T h e s h a l l o w l a y e r h a s a l o wr e s i s t i v i t y a n d i s c o m p o s e d o f t h eQ u a t e r n a r y r e s i d u a l s l o p e l a y e r (i n c l u d i n g t h ew e a t h e r e d b e d r o c k l a y e r ),w h i l e t h e d e e p l a y e rw i t hh i g h r e s i s t i v i t y i s a r e f l e c t i o n o f t h em i d d l e t o s l i g h t l y w e a t h e r e d f i n e s a n d s t o n e ,s i l t s t o n e ,a n d s a n d y m u d s t o n e o f t h eL o w e r S i l u r i a nG a o -j i a b i a nF o r m a t i o n ;T h e r e a r e t w oa b n o r m a l f a u l t s t r u c t u r e sd e l i n e a t e d i nt h eb o d y se c t i o nof t h eC 1-02t u n n e l ,a l l o f w h i c h r e f l e c t l o wb l o c k i ng a n o m a l i e s .Th eF 21f a u l t s t r u c t u r ei s l o c a t e d a t t h e t u n n e lm i l e a g eK 2+513,r u n n i n g n o r t h -e a s t a n d l e a n i n g s o u t h e a s t ,w i t h a s t e e p a t t i t u d e ;T h eF 22f a u l t s t r u c t u r e i s l o c a t e d a tK 1+988,t r e n d i n g no r t h e a s t a n d t i l t i n g s o u t h e a s t ;A t t h e e n t r a n c e o f t h eC 1-03t u n n e l ,K 2+710~K 2+800s h o wa l o wr e s i s t a n c e a n o m a l y ,w h i c h i s i n t e r p r e t e da s a t h i c k e r s h a l l o wc o v e r i n g l a ye r .K e y w o r d s : h i g h -d e n s i t y e l e c t r i c a lm e t h o d ; t u n n e l e n g i n e e r i n g ; l o we l e c t r i c a l r e s i s t i v i t y ; m i n e r a l p r o d u c t s ; t r a n s p o r t a t i o n c o r r i d o r ; f a u l t s t r u c t u r e 收稿日期:2024-02-06.作者简介:桂 鹏(1982-),高级工程师.E -m a i l :1242391809@q q.c o m 隧道工程在国民经济中发挥了极其重要的作用,在水利工程中可以作为重要的输水渠洞,在交通工程中可以穿越长距离的山体,在矿产工程中则可以作为关键的运输通道[1]㊂隧道工程在修建过程中不可避免地穿越921建材世界 2024年 第45卷 第2期各种复杂的地质体,如断裂带㊁岩溶发育区等㊂这些地质体可能引发施工过程中的地质灾害,增加施工难度和风险[2,3]㊂因此,对隧道施工区域进行准确的地质勘察至关重要㊂在传统的地质勘察方法中,运用较多的勘察方法为地质钻探或槽探,尽管这些方法可以直接获取地层信息,但具有成本高㊁效率低等缺点[4]㊂相比之下,高密度电法具有数据采集密度大㊁分辨率高㊁成本低等优点,通过测量地下岩土体的电阻率差异,分析地下地质体的分布和性质,能够快速准确地提供隧道施工区域的地质信息[5]㊂在隧道工程勘察中,高密度电法不仅可以用于岩溶发育区㊁断裂带等不良地质体的探测,还可以用于基岩起伏㊁岩性分界等方面的研究㊂基于此,论文以贵池区公共矿产品运输廊道建设项目为研究对象,运用高密度电法对场区岩土体的视电阻率进行实测,分析隧道洞身段地层岩性㊁岩体风化程度㊁隐伏地质构造的分布及基岩面起伏形态,研究成果可为类似工程提供参考和借鉴㊂1工程概况贵池区公共矿产品运输廊道建设项目位于池州市贵池区梅街镇横山矿区,北距池州市区22k m,距池州港码头约28k m,行政区划隶属贵池区梅街镇潘桥村㊂廊道运输线路自横山起,终至乌沙公用码头,线路里程为K0+000~K36+450,里程总长约36.45k m,廊道运输线路共设置10个隧道段㊂为查明隧道洞身段地层岩性㊁岩体风化程度㊁隐伏地质构造的分布及基岩面起伏形态,对项目C1-02㊁C1-03隧道段进行高密度电法勘察, C1-02隧道勘察里程段为K1+870~K2+670;C1-03隧道勘察里程段为K2+710~K2+900㊂2场区工程地质特征及地层电性特征2.1场区工程地质特征勘察场区位于皖南山区西北边缘,区域地貌属低山地貌㊂区域地面标高+58.12~+120.5m,勘察场区内最高点位于C1-02隧洞中部,标高+120.5m,最低点位于C1-02隧道起始段,标高+58.12m左右,相对高差达62.38m左右㊂C1-02㊁C1-03隧道段周边出露地层主要为:志留系下统高家边组㊁志留系中统坟头组和第四系㊂基岩地层总体走向北东向,倾向南东㊂志留系下统高家边组(S1g)分布于C1-02㊁C1-03隧道洞身段,上段为黄绿色中薄层长石石英细砂岩,中段为黄绿色页岩㊁薄层长石细砂岩,下段为灰色㊁灰黄色泥岩㊁粉砂质泥岩;志留系中统坟头组(S2f)分布于勘察场区西部,主要岩性为紫红色厚层状岩屑砂岩㊁泥质粉砂岩㊁石英细砂岩;第四系(Q4)勘察场区内不均匀分布,属现代沉积,主要为灰褐㊁灰黄色粘土㊁砂质粘土㊁粉细砂及砂砾层㊂2.2场区地层电性特征岩土体物性差异与其密度㊁强度等参数关系密切㊂岩土体物性的差异是开展物探工作的基础,不同的物探方法对岩土体物性条件有不同的要求㊂高密度电法的勘察基础为岩土体的电性参数的差异,比如视电阻率㊁介电常数等㊂隧道场区的下伏基岩主要为泥质粉砂岩㊁石英砂岩,根据区域工程经验,场区各类岩土体的视电阻率经验值如表1所示㊂从表1中可以判断场区岩土体视电阻率值由大到小依此为泥质粉砂岩(3200Ω㊃m)㊁石英砂岩(2860Ω㊃m)㊁第四系(86Ω㊃m)㊂浅部残坡积层㊁全~强风化层的电阻率相对于下伏完整基岩表1岩土体的电性参数岩性样本数电阻率ρ/(Ω㊃m)变化范围平均值第四系5555~12086灰岩30885~99832194石英砂岩101079~63972860泥质灰岩121075~63502934泥质粉砂岩101000~67003200硅质页岩30129~501338表现为低阻特征㊂在基岩破碎区㊁风化裂隙区与完整基岩具有明显的电性差异,完整基岩的电阻率较高,当岩层中存在地质构造(断层破碎带㊁破碎区等)时,由于含水量㊁含泥量等的增加,其电阻率相对围岩呈低值异常[6,7]㊂综合隧道场区不同地层岩性的电性差异特征,隧道场区具备高密度电阻率法勘探的地球物理条件㊂3高密度电法的现场测试方法3.1高密度电法的观测系统高密度电法野外工作采用的仪器为深圳市赛盈地脉技术有限公司研发的G D-10型直流电法测量系统㊂031建材世界2024年第45卷第2期该系统是勘查浅部地层较为理想的仪器设备㊂勘察前对仪器的各项技术指标和性能作了系统检查和测试,整体工作稳定正常,完全满足生产要求㊂设备分发射模块和接收模块,发射模块最大发射功率为3200W ,最大发射电压为ʃ800V ,最大发射电流为ʃ4A ,发射脉冲类型为方波,可发射脉冲宽度为0.5s ㊁1.0s ㊁2.0s ㊁4.0s ㊁8.0s ㊁16.0s 和32s ;接收模块电压测量范围为ʃ24V ,电压精度为0.3%ʃ1μV ,电流精度为0.3%ʃ1μA ,自电补偿范围为ʃ10V ,工频干扰大于95d B (50H z 或60H z 可选),迭代次数为1~255次㊂根据工作的设计及施工条件,高密度电法采用温纳-施伦贝尔装置㊂其电极排列方式为A ㊁M ㊁N ㊁B (A B 供电㊁M N 接收),测量过程中M N 为一个电极距保持不变,A M ㊁N B 的距离随间隔系数的递增逐次由小到大变化,电极排列如图1所示㊂隔离系数每测量5层,M N 增大一个电极距㊂跑极方式为垂向测深,经随机的数据转换软件,转换成剖面数据,数据按间隔系数由大到小的顺序存储,结果为倒梯形区域㊂3.2 高密度电法的数据处理首先沿测线方向按工作设计的电极距固定好电极,并与测量电缆连接㊂电极与电缆布置好后,先进行电极接地的测量,查看各电极接地情况㊂如某根电极接地电阻过大,则重新布置或对电极进行浇水,以降低接地电阻㊂在保证各电极接地良好的情况下进行数据采集,对采集的数据现场监控,查看电场电压值,如过低则增加供电电压[8]㊂对高密度电法测线中电极的相对高程进行测量,以备后期数据处理时进行地形改正㊂高密度电法沿着隧道走向布置纵剖面1条,点距10m ,剖面长度1340m ㊂测量结束后数据现场传输至电脑,利用电法专业反演软件进行初步反演,查看数据质量㊂对现场采集的原始资料进行全面检查㊁复核㊁并将观测数据转换成二维高密度电法反演程序格式进行存贮㊂正反演计算㊁成像采用2D R E S 高密度电法反演程序处理软件,具体流程如图2所示㊂4 高密度电法解译及成果分析根据C 1-02㊁C 1-03隧道段物探成果资料的整理分析可知,查区内地质条件比较复杂,不同隧道段的岩性差异较大,隧道进㊁出口段及浅埋段的覆盖层厚度㊁岩体风化程度及岩体的完整程度在不同测段表现出较大差异㊂100线为C 1-02㊁C 1-03隧道的高密度电阻率法纵剖面,沿隧道轴线布置,剖面长度1340m ,方位角112ʎ,解译结果如图3所示㊂在隧道工程高密度电法勘察成果中判断地层的分层,最为重要的是电阻率之间的相互差异㊂在第四系覆盖层中,其电阻率较低,因此,在图3中可以看到低阻在表层的连续分布,而高密度反演剖面的深部的低电阻则不可能为第四系土层,而是破碎的岩层或者断裂构造,因此可以看到,在F 21和F 22相对应的高密度反演剖面中存在与断裂构造倾角一致的低阻带,并与表层的低阻相连㊂根据100线高密度电阻率综合剖面图,浅部视电阻率呈低值反映,深部呈高值反映,整个断面的层位清晰,反映出了测区内地层的整体变化特点㊂高程130~50m 范围内,ρs =50~250Ω㊃m 呈低阻反映,解释推测为第四系残坡积层(含基岩风化层)的反映,浅部残坡积层(含基岩风化层)厚度在0~12m ,整体呈不均匀131建材世界 2024年 第45卷 第2期分布;高程120~-50m 范围内,ρs =250~7000Ω㊃m 呈高阻反映,结合地质资料,解释推测为志留系下统高家边组(S 1g )细砂岩㊁粉砂岩㊁粉砂质泥岩的反映㊂在剖面的1480~1550号点(隧道里程K 2+513),ρs =150~350Ω㊃m 呈低阻断开状异常反映,结合地质资料,解释推测为断裂构造或基岩破碎带的反映,命名为F 21;在剖面的2000~2070号点(隧道里程K 1+988),ρs =50~250Ω㊃m 呈低阻下凹异常反映,结合地质资料,解释推测为断裂构造或基岩破碎带的反映,命名为F 22㊂C 1-03隧道入口处K 2+710~K 2+800里程(100线的1250~1340号点)呈低阻异常反映,解译为浅部覆盖层(含基岩全风化层)厚度较大㊂5 结 论a .C 1-02㊁C 1-03隧道段基岩地层为志留系下统高家边组(S 1g )中~微风化石英砂岩㊁粉砂岩㊁粉砂质泥岩㊂整个隧道段地层总体分为两层,浅部呈低电阻率为第四系残坡积层(含基岩风化层),深部高电阻率层为志留系下统高家边组(S 1g )中~微风化细砂岩㊁粉砂岩㊁粉砂质泥岩的反映㊂b .C 1-02隧道洞身段共圈定2处断裂构造异常,编号依次为F 21㊁F 22,其中,①F 21断裂构造位于隧道里程K 2+513处(剖面的1480~1550号点),呈低阻断开状异常反映,结合地质资料,F 21构造走向北东,倾向南东,产状较陡;②F 22断裂构造位于K 1+988处(剖面的2000~2070号点),呈低阻断开状异常反映,结合地质资料,F 2构造走向北东,向南东倾斜㊂c .C 1-03隧道入口处K 2+710~K 2+800里程(100线的1250~1340号点)呈低阻异常反映,解译为浅部覆盖层(含基岩全风化层)厚度较大㊂参考文献[1] 黄小年,郭高峰,张本涛.综合物探技术在隧道勘察中的应用研究[J ].公路,2022,67(5):22-25.[2] 康 耀,杜安鹏.综合物探技术在云南龙堡隧道地层勘察中的应用研究[J ].工程地球物理学报,2023,20(4):446-453.[3] 石战结,余天祥,韩文功,等.采空区地震与电法探测数据的联合反演研究及应用[J ].地球物理学进展,2020,35(1):345-350.[4] 任士房.声电效应在隧道地震波场物理模拟中的应用研究[D ].成都:西南交通大学,2012.[5] 邓弟平,王俊杰,邓文杰,等.高密度电法在玄武岩熔空洞探测中的应用[J ].重庆交通大学学报(自然科学版),2012,31(1):98-102.[6] 王志鹏,刘江平,易 磊.2D ㊁3D 高密度电法探测断层效果及其应用[J ].科学技术与工程,2019,19(25):75-82.[7] 谭 明,吴传勇,刘景元.高密度电法在乌鲁木齐市活断层项目中的应用实例[J ].内陆地震,2008,22(2):135-142.[8] 孙茂锐,丁 昕,李 星,等.高密度电法和地质雷达在安徽某隧道岩溶探测中的应用[J ].勘察科学技术,2023(3):53-56.231建材世界 2024年 第45卷 第2期。
高密度电法在工程勘察中的应用
高密度电法在工程勘察中的应用张金利张亮晶一、前言高密度电法原理与常规电法是基本一致的。
之所以称其为高密度，简单地说就是在进行电法测量时，将测点排的相当密，一般只有几米的间距。
高密度电阻率法是80年代中期才出现的，当时是用常规测量方式和测量设备进行高密度电法测量。
随后，程控高密度电极转换器开发成功，实现了高密度电法的高效率数据采集，这可以说是电法勘探的一个飞跃。
和传统电法相比，高密度电法的最大优点是它反映的地电信息量大，利用实测数据就可对整个断面进行反演。
广义地说，这种反演就是电阻率成像。
下面将举例说明，高密度电法用于工程勘察，如应用得当，可收到事半功倍的效果。
二、工程概况勘察场地属山前坡地，基岩埋深浅，用常规勘探方法进行勘探，不利于采用常规的工程钻机钻进。
经充分论证，决定采用高密度电法进行勘探，以探明场地地层分布及起伏情况。
同时，进行坑探取样等，作为对高密度电法勘探的补充和验证。
根据场地特征，在场区布置近东—西向勘探剖面4条（III—III'至VI—VI'剖面），近南—北向勘探剖面1条（II—II'剖面），近东南—西北向勘探剖面1条（I—I'剖面），这6条勘探剖面的布置次序是I—I'剖面至VI—VI'剖面，在勘探区内自北向南布置。
请见“勘探剖面布置图”。
三、勘探方法及仪器设备1、勘探方法采用高密度电法，温纳装置。
2、主要仪器设备DUK—2高密度电法测量系统一套。
分析软件为Li Xiaoqin电阻率层析成像系统。
四、勘探结果分析将外业利用温纳装置采集的高密度电法数据，回室内传输到计算机内，通过电阻率层析成像系统进行分析、成像，再由计算机输出高密度解释剖面图，利用打印机将这些剖面图打印出来。
根据绘制出的高密度地质解释剖面成果，就可分析判断各剖面地层分布及起伏情况。
根据资料整理、分析及开挖验证，场地地质构成基本相似，主要由三部分组成，即自上而下为土夹碎石、基岩风化壳和基岩。
高密度电法在水利水电工程地质勘察中的应用
高密度电法在水利水电工程地质勘察中的应用摘要：随着经济社会的发展，水利水电工程成为了重要的基础设施。
然而，由于自然环境和人为因素的影响，这些工程在运行中也会出现一些险情，如大坝防渗体系失效和老化等。
这些问题如果不及时发现和解决，就会给经济和财产带来巨大的损失。
因此，定期勘察和评估水利水电工程的安全状况显得至关重要。
在此过程中，一种名为高密度电法的无损探测方法成为了研究的热点。
这种方法可以探测出坝体内的渗漏和洞穴等隐患，为工程的安全保障提供了有力的技术支持。
然而，高密度电法的解译也存在一些困难。
由于受多种因素的干扰，如地下水、岩土地质等，其结果的准确性并不能完全保证。
因此，识别典型渗漏隐患异常体的电阻率响应特征就成为了解决问题的关键。
关键词：高密度电法；水利水电工程；地质勘察；应用1高密度电阻率法主要特征在水利水电工程勘测中，由于复杂的地质环境和复杂的地形，常规的勘测方法往往难以满足勘测的需求。
而高密度电阻率勘测技术可以提供更准确的勘测结果，因此在水利水电工程勘测中得到了广泛的应用。
高密度电阻率勘测技术具有以下特点：首先，高密度电阻率勘测方法一次性布设电极，可以灵活采用多种排列形式，自动化采集信息，有效预处理数据。
这些特点可以大大提高勘测的效率和准确性。
其次，高密度电阻率勘测方法解释方便，勘测能力强，信息丰富。
这些特点使得勘测结果更加可靠，可以更好地指导水利水电工程的建设。
此外，高密度电阻率勘测方法成本低廉，效率高。
这些特点使得勘测技术能够更广泛地应用于水利水电工程的勘测中。
高密度电阻率勘测技术在水利水电工程勘测中应用广泛，主要包括岩溶勘测、断层勘测、渗漏勘测、基岩面调查等。
这些勘测内容都是水利水电工程勘测中不可或缺的内容，因此高密度电阻率勘测技术在水利水电工程勘测中的应用也变得越来越广泛。
总之，高密度电阻率勘测技术在水利水电工程勘测中的应用具有广泛的前景和重要的意义。
未来，随着勘测技术的不断发展和完善，相信高密度电阻率勘测技术在水利水电工程勘测中的应用也会越来越广泛，为水利水电工程的建设提供更加可靠的技术支持。
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新探高密度电法在水底隧道工程勘察中的应用
摘要: 高密度电阻率断面探测法简称高密度电法，是以地下地质体导电性化阻率准异为理论基础的一种物理勘探方法。
本文通过建立淡水水域和浅海水域地质模型，进行正反演计算分析，应用实例论述了高密度电法在水底隧道勘察中的应用，以供参考。
关键词:高密度电法;水底隧道;低阻构造带;地层界线划分;基岩面起伏
前言
对于高密度电法来说，在水域工程勘察方面存在以下优势:一是电极所处环境均匀稳定，电极噪声小;二是电极与水接触阻抗小，对于供电电极，易于供出很大的电流，这在陆地上很难做到，而对测量电极来说，接地电阻不均匀面稳定，可提高测量精度。
本文通过对地质模型的计算及实例证实了高密度电法在水底隧道工程勘察方面确实取得了显著的效果，可供类似工程参考。
1淡水水域高密度电法探测
1. 1某过江隧道工区概况
某过江隧道工程为盾构掘进江底隧道，分为南北线近平行的双洞隧道，隧道长约1 km，水底地层为粗砂或圆砾工，均为硬质工，基底为板岩、泥质粉砂岩、砾岩。
初勘阶段发现有岩层不整合面等不良地质现象，这些不良地质体将对盾构掘进的安全施工及工期控制产生较大的风险。
本次物探工作的目的是尽可能的探查清楚掘进区域的不良地质体的赋存情况，以便采取措施进行清除或制定穿越该处的工作方案。
1.2地质模型计算分析
初勘资料显示该地区具备开展高密度电法工作的地球物理条件，另据初勘电阻率测井数据建立地质模型，假定江水的电阻率为40Ω.m，基岩的电阻率为200Ω. m，并将测区可能存在的构造破碎带的电阻率假定为60Ω.m;根据测区实际水深情况，取平均值为6m;采用温纳装置。
模型建立及计算采用瑞典ABEM公司的RES2DMOD软件、RES2DINV软件进行。
图1上为构造破碎带地质模型，下为反演结果电阻率断面，从结果图上可以看到，反演结果与模型对应较好，可见温纳装置对6m水深下的构造破碎带反映良好。
1. 3高密度电法实测成果分析
本次现场数据采集主要参数设定如下:(1)装置类型:温纳;(2)电极数:60根;(3)电极距:
8m;(4)剖面数:16层;(5)供电电压:270 V 。
测量时一使用一艘工作船抛锚固定在排列中间位置附近，测站位置上安放测量仪器，用不船利用RTK定位布置排列电缆线。
工区沿隧道边线完成了4条测线共4km高密度电法测量，测线编号依次为S1,S2,N1及N2，均取得了良好的效果。
从图2(a)可看出岩工层电性呈层状分布，电阻率P直上面下逐渐变大。
电性层可分为3层结构，表层视电阻率10-45Ω.m为粗砂、粗圆砾工;中部视电阻率40一140Ω.m强风化板岩;下部视电阻率85一350Ω.m为中风化板岩。
隧道沿线共存在4个低阻异常区，其中里程桩号SK6 + 925-SK7 +010段存在一个明显的低阻异常带，该异常阻值低，宽度长，垂向延伸大，参考测线附近JZ-16与JZ-17钻孔资料，基岩为泥质粉砂岩或砾岩，异常两侧均为板岩。
综合各方面资料分析，推断该处为构造破碎带。
SK.6 + 451一SK.6 + 502, SK.6 + 627一SK6+680及SK.7 + 204一SK.7 + 270三段低阻异常级别低、纵向延伸短，结合钻孔资料分析，推断异常反映局部岩体破碎、节理裂隙发育、风化厚度大，为风化槽。
由图2 (b)可看出，根据物探成果推断划分出岩层界面(强风化与弱风化顶界面)在深度位置、起伏趋势方面与临近地质钻孔纵断面基本一致(隧道工程勘察一般将钻孔布置在隧洞纵线两侧附近，而电法测线S2布置在隧道纵线上)。
S1, N1, N2 3条测线也各直发现几处低阻异常区，从图3可看出，这3条主测线各存在4个异常区，虽然异常形态特征略有不同，但各异常区一一对应，说明这些异常确实可靠，反映实际地质情况。
物探成果推断1条构造破碎带与3个风化槽均己被钻孔证实。
2浅海水域高密度电法探测
2. 1某过海隧道工区概况
某通道作为沟通某某市南北两岸主城区最重要的交通干道。
路线全长 6. 8 km，其中北岸接线长490m隧道长5OlOm(其中北岸暗埋段长560m盾构段长4050m，南岸暗埋段长400 m )，南岸接线长1300m，互通式立交2处。
从初勘资料得知，有4段基岩面进入了隧道内，给盾构施工带来了较大风险，隧道轴线在平面位置上有优化的必要，尽可能的避开基岩凸起。
详勘阶段海域段分两阶段进行，先以物探普查为主，钻探验证。
海域物探的目的是在初勘成果的基础上，查明隧道附近基岩凸起的分布，重点是对线路方案影响大的基岩凸起和南岸风化残留体的分布，为线路可能的优化提供地质基础资料，为线路方向纵向钻孔布置提供依据。
2. 2地质模型计算分析
为了确定在浅海区使用高密度电法进行沉积层厚度划分和基岩面起伏情况的探测是否可行，进行了地质模型的正反演计算研究。
对工区内XEGZ21#孔、XEGZ38#孔、XWGZ20#孔和XW GZ39一1#孔等4个钻孔进行了孔内电阻率测井测试，测试结果详见表1。
从测试成果可见，淤泥、淤泥质工的电阻率值大体上小于1Ω.m粉细砂、淤泥混砂的电阻率值为0. 77-- 0. 96Ω.m ，中砂、粗砂、卵石的电阻率值为0.98 --2.63Ω.m，总体上，海水下沉积层的电阻率值较低，随着深度增加，风化层中的电阻率值逐渐递增，中风化花岗岩的电阻率值在14. 79--123. 97 Ω.m之间，比沉积层高1一2个数量级，较大的电阻率差异也是该区可开展高密度电法的前提条件。
根据工区孔内电阻率测试数据建立模型，假设海水平均深度2m，海水电阻率值为0.4Ω.m。
海底饱和沉积层电阻率值为2.OΩ.m，中风化花岗岩电阻率值为100Ω.m，电极布置在海底，60根电极，电极距8m。
图4为分别计算了宽16m，高8m的花岗岩凸起，在不同埋设深度下(顶面埋深分别位于8, 16, 24m位置)的温纳装置反演结果。
模型的正反演K.一算采用RES2DMOD和RES2DINV软件，选择温纳装置。
模型计算表明，高密度电法在浅海水域能够比较准确的探测基岩凸起的位置及规模，从图4中也能看出高密度电法的空间分辨率与异常体的规模与埋深有关，当高阻异常体的规模(宽度)大于埋深时，反演的电阻率剖面有反映，埋深越浅，异常反映越好。
2. 3现场测试及结果分析
工区沿隧道边线完成了3条测线共7. 7km左右的高密度电法测量，测线编号依次为A, B及C，B线沿苏埃隧道初勘线位中线，长度约2. 6km ，A线、C 线为拟建隧道的边线平行线，测线间距22m 。
本次现场数据采集主要参数设定与淡水水域类似如下:(1)装置类型:温纳;(2)电极数:60根;(3)电极距:8m;(4)剖面数:16层;(5)供电电压:270V 。
测量时一使用一艘工作船抛锚固定在排列中间位置附近，测站位置上安放测量仪器，用小船利用RTK定位布置排列电缆线。
图5为3条平行测线的电阻率断面图，图中两条近平行实线分别为隧道洞顶和洞底位置，虚线连线为附近钻孔揭露主要岩工层的分界线:最上层表示淤泥、淤泥质工、淤泥混砂、淤泥质粉质粘工等的底界面;第二层表示粉质粘工、中砂、粗砂、砾砂等的底界面;底层表示推断的基岩顶面位置。
可见电阻率断面图与附近钻孔资料分层基本吻合。
断面图上电阻率值的变化范围大约0. 3一100Ω.m，电阻率值随深度增加逐渐增加，表明岩工层随着埋深的增加，其固结度逐渐变好;从图5也可看出，基岩凸起主要有两段，第一段为里程桩号为B K4 +749一B K4 + 966，长度约217m，第二段里程为BK6+ 611一BK7 + 090，长度约480m。
A,B, C测线均有反映，表现为高阳异常。
图6为选取了3条测线里程K4 + 500一K5 +000段的数据，使用Res3 dinv 软件反演及V oxler和Surfer软件显示的三维切片图，水底往下深度24 m的位置为设计隧道的洞顶位置，深度36m的位置为设计隧道的洞底位置，图6中显示里程K4 + 600K4 + 900段明显的基岩凸起侵入设计的隧道内部。
结束语
从陆域到水域，随着工程勘察难度的升级，对物探方法的要求也相应的增加，这也要求物探工作人员对各种物探方法的适用性进一步的研究和改进。
本文仅对理论模型进行计算分析，及应用实例证实了高密度电法在水域工程勘察方面具有较好的效果，特别是在探测水底低阻构造带、地层界线的划分和基岩凸起等方面效果尤为突出，可以对类似的工程提供参考。
参考文献
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[3]刘宏岳，林朝旭，林孝城等.综合物探方法在某过江隧道工程勘察中的应用研究[J].隧道建设，2012. 32(3)275一280.
2、张宁，男，1986年5月出生，天津大学研究生毕业，从事工程管理工作。