摘要：传统的工程地质勘察常采用钻探取土、标准贯入试验(SPT)、双桥静力触探(CPT)、波速测试等常规的勘察方法，这些常规方法各自有不同的适用范围。目前我国在地下水资源调查、地质填图和矿产普查等方面应用电测深法较多，而在岩土工程勘察领域应用电测深法较少。但在丘陵或山区高海拔地质条件下，钻机难以到位，或仅靠钻探费用较高、时间耗费较长，不管是从技术角度考虑，还是从经济性和时效性角度考虑，传统的勘探工具及方法均无法正常开展工作，因此有必要尝试新的勘察方法，如采用电测深法和钻(坑)探相结合的勘探方法开展岩土勘察工作。
关键词：勘探方法，电测深法，工程数据分析，对比分析
1 电测深法概述
1.1 电测深法介绍
它是在地面的一个测深点上(即MN极的中点)，通过逐次加大供电电极，AB极距的大小，测量同—点的、不同AB极距的视电阻率ρS值，研究这个测深点下不同深度的地质断面情况。电测深法多采用对称四极排列，称为对称四极测深法。在AB极距离短时，电流分布浅，ρS曲线主要反映浅层情况;AB极距大时，电流分布深，ρS曲线主要反映深部地层的影响。ρS曲线是绘在以AB/2和ρS为坐标的双对数坐标纸上。当地下岩层界面平缓不超过20度时，应用电测深量板进行定量解释，推断各层的厚度、深度较为可靠。
电测深法在水文地质、工程地质和煤田地质工作中应用较多。工程地质中采用电测深法可测定基岩埋深，划分松散沉积层和基岩风化带等。除对称四极测深法外，还可以应用三极测深、偶极测深和环形测深等方法。
1.2 勘探原理
地下岩(矿)体或地质构造基于其独特的物理性质、规模大小及所处的位置，都会通过相应的物理现象反映到地层或地表附近。工程中一般采用DUK— 2A高密度电法测量系统接收工作区域的岩体物理现象的信息，自动处理并提取需要的信息，再根据岩(矿)体或构造和围岩的物性差异，结合地质条件进行分析，推断探测对象的地下位置、大小和产状，以及反映相应物理特征的物理量等，做出相应的解释推断。
2 电阻率与地层对应关系工程实例分析
2.1风电场场地地貌特征
风电场场地位于甘肃省天水市境内一带的山梁上，半坡至山脚偶见基岩出露，山体植被覆盖率高，山脊一线多为灌木和草类植被覆盖。
风电场场区山峦起伏，山脉多呈南北走向，地势起伏较大。受构造影响，山坡较陡峭，地形坡度在一般在15～50°;局部地段较陡，形成陡崖。山脉四周主要为斜坡，东西向多分布有冲沟。风电场场地所处地貌单元为构造侵蚀类中低山区，地面高程鉴于1800～2000m，相对高差较大，自然坡度15～50°，山谷地带较陡峭，山脊地带相对较平缓，局部起伏较大，山脊顶地形普遍较狭窄。
根据现场踏勘及相关地质资料，风电场场地所在区域的地层主要以新近系(N)强风化—中风化泥岩为主，地表有第四系上更新统风积黄土层(Q3eol)分布，厚度不均，由于受当地地形条件的影响，岩体风化程度不一，地势较高的中部区域岩体风化程度较低，岩体裸露，岩体保存较完整，结构面发育，整体呈中风化状态，上部强风化层厚度较小甚至缺失;风电场周围地势较低的丘陵地段岩体风化程度较高，岩体破碎，结构大部分破坏，整体呈强风化状态。
2.2 工程数据分析
由于该场地层主要以黄土和岩石为主，故本次勘探需准确区分土层的厚度、基岩面深度及强-中风化层厚度。
2.2.1 电测深法数据分析
采用电测深法对某风电场拟选的 38台风机塔位视电阻率进行测定：选用 DUK— 2A高密度电法测量系统在每台风机塔位的 4个方向分别测定 1组视电阻率，测试方法采用对称四极电测深法，极距排列选用非等比装置，供电极距为 2.0～100.0 m，测量极距为 1.0～10.0m。测试结束后，根据地貌特征选择 1组
典型数据作为地质断面分层数据依据(见表 1)。根据实测数据，绘制电测深曲线(见图 1)。从图 1可以看出，该风电场场址电测深曲线类型以 3层 Q型曲
线为主，局部因地质条件发生变化，电测深曲线也随之变化。
图1 某风电场典型电测深曲线
表1 典型风机塔位电测深实测数据
| 供电极距/m |
2 |
5 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
75 |
100 |
110 |
| 测量极距/m |
1 |
1 |
1 |
1 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
| 视电阻率/ Ω·m |
121.51 |
74.01 |
51.35 |
36.77 |
36.3 |
33.12 |
32.69 |
29.41 |
29.02 |
29.89 |
30.46 |
分析图 1数据可知，场址区内土壤电阻率的主要特点是：场地上部黄土层呈干燥状态，其含水率相对较低，实测视电阻率相对偏高，随着勘探深度的增加，视电阻率减小，最后趋于稳定。
2.2.2 钻探结果分析
采用电测深法及钻探对该风电场 38台风机塔位勘探的基础上，对其中一些钻孔进行分析，1#、2#风机位地层如表2、表3所示：
表2 1#风机位地层
| 层底深度（M） |
地层厚度（M） |
地层名称及其特征 |
| 4.5 |
4.5 |
黄土：稍湿，稍密，土质均匀，虫孔、白色菌丝状条纹及钙质结核发育，顶部有大量的植物根系，底部有淡红色的古土壤薄层，干强度低，韧性低，手搓有砂感。 |
| 7.5 |
3 |
强风化泥岩：顶部虫孔、钙质结核及植物根系发育，内有大量的锰质条纹和淡灰色的结核，岩芯呈散状、饼状，遇水软化，干后龟裂。 |
| 12.7 |
5.2 |
中风化泥岩：岩芯呈短柱状，层状构造，遇水软化，干后龟裂。 |
表3 2#风机位地层
| 层底深度（M） |
地层厚度（M） |
地层名称及其特征 |
| 7.8 |
4.5 |
粉土：稍湿，稍密，土质均匀，虫孔、白色菌丝状条纹及钙质结核发育，顶部有大量的植物根系，干强度低，韧性低，手搓有砂感。 |
| 10.2 |
3 |
粉质黏土：灰色，含水量大，刀切面稍有光泽，干强度中等，韧性中等。 |
| 15.1 |
5.2 |
强风化泥岩：内有大量的锰质条纹和淡灰色的结核，岩芯呈散状、饼状，遇水软化，干后龟裂。 |
2.3 电阻率与地层关系对比分析
根据视电阻率测试结果绘制电测深曲线，分析土层及不同风化程度的岩体具有的电性差异或特征，并掌握其异常特征和曲线类型;再通过电法数据处理系统 IPIWIN软件对电测深数据进行反演解释，得到深度( D)与视电阻率( ρ)对应的D-ρ反演解释模型曲线(见图 2、图 3及图4)。将钻探资料与反演解释模型曲线进行比较，看是否能确定土层及各风化岩层代表的电性层视电阻率范围，进而根据视电阻率范围依次类推出其他风电场钻探的风机塔位不同风化层厚度。进而验证结果的准确性。
图2 1#风机塔位视电阻率曲线
 图3 2#风机塔位视电阻率曲线
其中黑线代表原始视电阻率曲线，红线代表反演视电阻率曲线，蓝线代表地层厚度。
图4 1#、2#风机塔位反演解释模型
从图4可以看出，对于基岩面与土层的界线是比较清楚的，特别是2#风机位中含水量较大的粉质黏土层(黑色部分)，辨析较清楚。但对于强风化泥岩和中风化泥岩区别不是太大。结合钻探资料及电阻率曲线反演解释模型综合判断，推测风电场内视电阻率实测值与基岩面的对应关系见表 4所示。
表4 视电阻率与基岩面对应关系 Ω·m
从表 4 可以看出，土层与基岩存在电性差异。根据该反演结果对照视电阻率测试结果，推测出其余风机塔位土层厚度。根据与现场钻探结果对比，本次电测深法反演结果基本符合地层实际情况，但不能详细的区分强-中风化岩的界面。
3 结论
通过对某风电场典型风机塔位钻孔资料与实测视电阻率测试结果进行分析，得出如下结论。
(1)在一定面积范围内，场地的地层岩性与视电阻率具有对应关系。通过电法数据处理系统ipiwin软件对风机塔位视电阻率进行反演解释，可较准确的判断基岩面。
(2)对于本次测试未能区分泥岩的强-中风化，可能是由于供电极距间距变化过大，使得其解析度降低。
(3)电测深法与钻探或坑探所需设备及场地互不影响，钻探不能开展的场地电测深法可以顺利开展，且两者可以互相印证和补充
(5)电测深法具有探测速度快、测点密度大、成本相对低等优势，但电测深法需借助传统勘察方法，只有在传统勘察方法取得一定地质资料的基础上才能发挥其优势。
(6)在以后做类似项目的时候，当地层岩性变化较大时，采用电测深法和钻(坑)探相结合的勘探方法开展岩土勘察工作是可行的。
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甘公网安备 62052202000109号