滏阳新河堤防电法勘测及分析

滏阳新河堤防电法勘测及分析

刘吉祥

河北省子牙河河务中心

摘要：滏阳新河堤防修建于根治海河过程中，属“三边”工程，没有验收资料，部分堤段稳定性差，存在安全隐患。通过对堤防进行电法勘测和分析，找出隐患堤段，确定隐患性质，为堤防维修加固提供依据。

关键词：堤防 电法 勘测

前言

滏阳新河是轰轰烈烈的根治海河项目中的重要内容，堤防由河道开挖土方就近填筑夯实而成，没有验收资料，更没质检资料。当时以农民工为主的施工队伍也很难保证工程质量，该工程属典型的“三边”工程。本次勘测以查找堤防的隐患部位为目的，采用电测法对136.2km堤防的隐患进行全面勘测。

1. 勘测原理

1.1 基于地球物理探测中直流电阻率法的原理，是通过供电电极向堤身供入直流电，形成一个人工电场，然后利用测量电极观测电场分布情况，并通过数据处理，得到堤身剖面电阻率分布图。最后，根据此电阻率分布图及各种介质特征，分析判断隐患的性质及分布情况。

1.2 土体介质的差异性。堤防隐患勘测的目标对象一类是堤身中的不良土质(如粉砂层、细砂层和粗砂层)，另一类是裂缝、孔洞和松散体。由于在含水量相差不大时，粉砂层、细砂层和粗砂层的电阻率显著高于堤身主要材料(粉土和粉质粘土)的电阻率，因此，可根据电阻率来确定不良土体；又由于堤身在地下水位以上，裂缝、孔洞和松散体、孔隙中填充的是空气，空气的电阻率为无穷大，致使包含此类隐患的堤段电阻率明显升高，可据电阻率判定为裂缝、孔洞和松散体。

2.勘测方法

本次勘测，利用山东省黄河河务局生产的“ZDT-Ⅰ”堤防隐患探测仪器，是一种直流电阻率法测量仪器。普测采用了对称四极剖面法，详测采用了连续测深法。

2.1对称四极剖面法

对称四极剖面的装置形式如图所示。供电电极A、B和测量电极M、N布置在同一直线上，并且对称于中心点O分布，即AO=BO、MO=NO。用这种装置形式测出的电阻率，就是以O为中心一定范围(取决于MN)、一定深度(取决于AB)内堤身的综合电阻率，即视电阻率，计算公式如下：

式中

ρ_s一视电阻率；

ΔV—MN两极间的电位差；

I一供电电流强度：

K一装置系数

AM、AN、MN一极距。

2．2连续测深法

对称四极剖面法的不足是当AB／2选定以后，就只能测到某一深度范围内的视电阻率。这样，若AB／2选的过小，则达不到所需勘测深度；若AB／2选的过大，则会模糊浅部信息。因此，详测采用了连续测深（高密度电阻率）法，其示意图如下图所示。

连续测深法在测线上逐点进行连续测深。直至完成预先设计好的勘测线路，就得到一个高密度电阻率法剖面。

3.勘测步骤

勘测布置一条测线，位于堤顶临水侧，距堤肩1m处。

普测：对称四极剖面法勘测，MN／2均取2m；AB／2根据堤高分别取6m和14m两个长度。每测完一点(两个深度)，整个装置整体向前移动一个点距，逐点测量，直至测完整个剖面。

对普测时电阻率异常的堤段进行详测。采用连续测深法。观测层数取6层， AB／2分别为12m、9m、6m、4m、2.5m、1.5m；MN／2均取0.5m。一次布好所有电极，电极切换工作由仪器自动控制。

4、数据整理与分析

4.1普测数据分析

普测数据用EXCEL工作表处理，把测量数据分列输入文档，用折线图对测量数据进行分段分析，可以直观的判断出视电阻率大的堤段。

4.2详测数据分析

连续测深法一次完成了长度和深度两个方向的勘探过程，取得了深度和长度两个方向的视电阻率，获得了比对称四极剖面更为丰富的地质信息。不仅如此，由于我们还可对高密度电阻率数据进行反演计算，得到堤身的“视真电阻率”，有利于对隐患的范围和性质作出更准确地判断。详测数据利用surfer 8软件进行分析处理，然后生成堤剖面的视电阻率等值线图，从图中可直观的判断出问题部位。

4.3对问题突出部位，通过结合简单的常规勘察方法，判定该部位的隐患性质。为检验勘测成果的准确性，对问题突出的衡水市城区段堤防，有针对性的间隔取样进行了对比分析，典型数据汇总如下表。

5.结语

5.1堤身为填筑结构，不均匀，特别是下半部分，不像天然地层具有厚层状结构。

5.2、对于堤防这样的结构，视电阻率最大的影响因素是土的种类，其次是土的密实程度。

5.3电测法适合测量堤防这样的地上条状结构物，根据视电阻率分析可找出问题部位，要判定具体性质还需要结合常规勘察方法共同完成。

参考文献：

[1]直流电阻率法在地质灾害勘察中的应用 《新疆有色金属》 新疆煤田地质局综合勘探队

[2]直流电阻率法的深部结构分辨 《煤田地质与勘探》 游秀珍等

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