崔世华 刘长成 丁荣胜 王德生
(山东鲁北地质工程勘察院,德州253015)
作者简介:崔世华(1957—),男,现为山东省鲁北地质工程勘察院物探工程师,一直从事水文物探工作。
摘要:本文论述了高密度电阻率法的工作原理,结合实例介绍高密度电法在探测堤坝渗漏隐患的应用。
关键词:高密度电法;堤坝渗漏隐患;探测;应用
0 引言
长期以来对坝堤渗漏、隐覆空洞、蚁穴等探测是水利工作者的重要任务,特别在汛期到来之前对主要险工险段进行加固修复是水利工作者的头等大事。但是,对上述问题的探测,准确找到隐患地段是水利工作者难以解决的问题。随着科技的发展,计算机的普及应用,高密度电阻率法是各种地球物理方法中解决上述问题最有效的方法。
高密度电阻率法是20世纪80年代中期,日本地质株式会社曾借助电极转换开关实现了野外高密度电阻率的数据采集。80年代中期我国地矿部系统在长春地质学院王兴泰教授的主持下开展了高密度电阻率法及其应用技术的研究,进一步探讨并完善了高密度电阻率方法的理论及有关技术问题。90年代后期,随着电子技术和计算机技术的发展及应用普及,高密度电阻率法,实现了数据的快速自动采集,并且观测精度高,探测的深度灵活,通过笔记本电脑将采集的数据进行现场数据处理、分析、成图。因此在工程地质勘察和水文地质勘察中得到推广应用。
1 高密度电阻率法的工作原理
高密度电阻率法是一种新兴的阵列勘探方法。它集中了多个深度的电剖面和密集的电测深法,采用高密度布点,将多个电极(一次可布上百根电极)置于测线上,通过多道电极转换器和直流微机电测仪,进行二维地电断面测量。在野外测量时每条剖面的电极布设一次完成,利用电极自动转换器和微机电测仪进行数据自动采集,将采集数据输入计算机,实现对数据实时处理后生成彩色地电断面图。
高密度电阻率法的地球物理前提是地下介质的导电性差异,和常规电阻率法一样,它通过A、B电极向地下供电流I,然后在M、N极间测量电位差ΔV,从而求得该记录点的视电阻率值ρs=kΔV/I。根据实测的高密度视电阻率剖面图,进行计算,处理分析,便可获得地层中的电阻率分布情况,从而可以划分地层,圈闭异常等。
2 高密度电阻率法的应用
青岛淄阳水库大坝为粘土均质坝。全长3200m,顶宽5m,最大坝高14.10m,坝顶高程76.4m。总库容1.16×107m3,最高水位73.57m,兴利库容2.06×106m3,兴利水位68.0m,死库容4.8×105m3,死水位65.19m。
本文选择在大坝0+1000—0+1500号桩上,运用高密度电阻率法勘探的应用实例加以说明。本次检测使用的仪器为北京地质仪器厂生产的DUM-2 型高密度电阻率仪。主测采用1200三电极测量装置(Pole-Dipole),一次布极总道数为60,道间距为3和4m,NEAR=1,FAR=8和10,无穷远极距为400m。野外采集的原始数据输入计算机后,经TDATA和SDA处理后得各测点不同深度的视电阻率数据文件,在经TOSF处理后,生成的文件在SURFER软件下实现自动成图,见图1、图2。图1为青岛淄阳水库主坝0+1000—0+1500号桩高密度地电断面图(等值线方式),图2为青岛淄阳水库付坝0+1000—0+1500号桩高密度地电断面图(等值线方式)。
图1 青岛淄阳水库主坝0+1000—0+1500号桩高密度地电断面图(等值线方式)
图2 青岛淄阳水库付坝0+1000—0+1500号桩高密度地电断面图(等值线方式)
从图1主坝的高密度地电断面图上可以看出,在1000—1130点处和1430—1470点处视电阻率值较低,在坝体上,有几处视电阻率值在24Ω·m的低阻异常封闭圈。这说明坝体在该段整体密实性较差,坝体局部疏松,在坝基处的低阻异常反映,说明坝基底部为粘土层,在1130点和1400点处视电阻率曲线变陡。推断此处坝基处有较陡的断裂存在。这在图2付坝的高密度地电断面图上同样存在。这一推断于已知资料相吻合。
3 结论
(1)高密度电阻率法检测堤坝渗漏、隐患是可行的,同时对坝基不良地质体的位置均有准确的反映。
(2)高密度电阻率法测点较密,自动化程度高,费用低,效率高,一次可完成纵、横二维探测过程,故在断层构造或其他地质勘察中,高密度电阻率法会起到越来越重要的作用。
参考文献
郭秀军,王兴泰.2001.用高密度电阻率法进行空洞探测的几个问题.物探与化探,(4):306~311
王传雷,董浩斌,刘占永.2001.物探技术在监测堤坝隐患上的应用.物探与化探,(4):294~299