物探方法在土壤電阻率測試中的應用

周傲

江蘇省地質工程有限公司 江蘇南京 210000

1 概述

電阻率法是以巖土導電性差異為物理基礎的一種勘探方法，通過研究在人工電場作用下介質傳導電流的分布規律，探測一定深度范圍內不同電性地質體引起的異常特征，根據視電阻率的相對值或梯度變化來推測地質異常體，從而達到地質解釋的目的[1]。

本次的目的是為設計單位提供光伏電站區域內水平方向和垂直方向土壤電阻率；并評價場地土對鋼結構的腐蝕性。

（1）工區位置。測試場地位于某城市沿海經濟開發區。

（2）測試依據。《變電所巖土工程勘測技術規程》DL/T5170-2002；《巖土工程勘察規范》GB50021-2001（2009版）；《城市工程地球物理探測規范》CJJ7-2007；第四版《工程地質手冊》（參照）。

（3）測試場地環境。擬建光伏電站位于該地經濟開發區，場地已人為改造，原始地貌景觀已不復存在，現場地大部分地段雜填土，場地平整，地形起伏不大[2]。測試當天天氣為晴天，最低氣溫16°，最高氣溫28°。場地地表干燥，本次電阻率測試點根據擬建光伏電站角點及現場場地條件而布設。

（4）測試工作量。按照設計要求，結合現場場地條件，本次在區內布設5個測試點。1號測點位于場地中間J11孔、2號測點位于場地東北角J5孔、3號測點位于場地西北角C2孔、4號測點位于場地東南角C43孔、5號測點位于場地西南角C41孔。

2 電阻率測試儀器、方法及測試裝置

2.1 測試儀器

本次野外測試所用測試設備為WDDS-1型數字電阻率儀。

2.2 測試方法、裝置

本次測試土壤電阻率測試方法采用的是四極垂向電阻率測深法（溫納法），該方法是由2個供電電極和2個測量電極組成，其排列方式為：A-M-O-N-B（對稱排列），但AM、MN、NB等距（a）。土壤中的電流場的深度，即被測土壤的深度，與電極間距離a有密切關系，隨著a的增大，被探測的土壤或巖層的深度也隨之增大，通過區域地質資料可分析、判斷場地內深部土壤或巖層的巖性電阻率。通過改變電極間距離a，求的土壤或巖石電阻率與電極距間a之間的關系曲線ρ=f（a）。

2.3 測試工作流程

開機-設置工作參數（設置側線、排列、極距、供電時間）- 按測量鍵（測量各項參數）- 存儲測量結果-跑極（改變極距）- 轉測量。

2.4 電阻率計算方法

用直流供電來測量大地電阻率的方法，通過兩個電極（A、B）向大地發射電流，電流產生等位線分布，從而有可能用另外兩個電極（M、N）來測量電位差。土壤電阻率值（ρ）計算公式為：ρ=2πaR，R=U/I，式中ρ表示土壤電阻率，a表示電極距，U表示a之間的電位差，I 表示測試電流。

3 各測試點土壤電阻率特征

根據設計院要求，我們在測區內共布置5個測點。布置方法：場區4個角點和場區中間1個測點，以了解整個場地的土壤電阻率變化情況。各鉆孔測點分別為：J11孔①、J5孔②、C2孔③、C43孔④、C41孔⑤測點，斷面組成2條剖面，分別I線為2、1、5和Ⅱ線為3、1、4。

3.1 各測點土壤電阻率特點

觀察各測點曲線，場區內由于受海水影響，視電阻率很低，所測得的視電阻率值均在0．5ΩM-0．8ΩM之間變化，說明該處土壤受海水侵蝕，土壤中賦存海水具有強導電性。4號測點比較特殊，在AB/2=1米處，視電阻率值高達29．2ΩM；往深處逐漸變小，當AB/2=30米時，視電阻率值僅0．8ΩM，推測表層電阻較高主要受海水淡化影響。

3.2 Ⅰ線垂向土壤電阻率特點

I線剖面垂向土壤（巖石）電阻率是由2、1、5測點組成。從斷面圖上看1、5測點土壤（巖石）電阻率值等值線梯度帶，靠近5號點等值線密集。推測由北向南海水逐漸淡化，視電阻率逐漸升高。

3.3 Ⅱ線垂向土壤電阻率特點

Ⅱ線剖面垂向土壤（巖石）電阻率是由3、1、4測點組成。從斷面圖上看1、4測點土壤（巖石）電阻率值等值線梯度帶，靠近4號點等值線密集，最大ρs值高達29．2ΩM。推測由北向南海水逐漸淡化，視電阻率逐漸升高。

3.4 場區內水平方向土壤電阻率特點

從平面上看，由北向南視電阻率逐漸升高，說明南部淺層砂質粉土局部已淡化。

3.5 土對鋼結構腐蝕性評價

土壤電阻率是表征土壤理化性質的重要指標之一。一般情況下，可以借助于土壤電阻率大小判斷土壤腐蝕性。根據土壤電阻率判斷土壤腐蝕性，不同國家有不同標準，但一般均以電阻率小于10Ω．m作為強腐蝕等級。根據現場測得的土壤電阻率，可推測測區內土壤屬強腐蝕等級。

下面是根據《巖土工程勘察規范》GB50021-2001（2009版）表12．2．5土對鋼結構腐蝕性做出的評價，具體數值分類如下：

土壤視電阻率＜20（Ω·m），腐蝕性等級為強

土壤視電阻率20＜50（Ω·m），腐蝕性等級為中

土壤視電阻率50＜100（Ω·m），腐蝕性等級為弱

土壤視電阻率＞100（Ω·m），腐蝕性等級為微

根據場地測試點所測得視電阻率值，可以判定場地內淺部松散層（粉土層）土體對鋼結構具強腐蝕性。

4 數據解釋

（1）場地內土壤電阻率統計如下：①砂質粉土層，深度0．6-16．1米，視電阻率為0．4ΩM-29．2ΩM；②粉砂層，深度16米以下，視電阻率為2．3ΩM-3．4ΩM。

（2）從場區內電性分析，視電阻率南高北低，說明場地南部淺層砂質粉土局部已淡化，但較淺，C43孔即4號測點反映淡化深度在1米以淺，1米下砂質粉土層仍飽含海水。

（3）淺部松散層（砂質粉土層）土體對鋼結構具有很強的腐蝕性。

5 結語

通過對測試結果的資料解釋，結論與實際地質情況相吻合，說明了電阻率測試的地球物理勘探方法在土壤電阻率測試中的可行性，為查明土壤電阻率分布規律以及土體對鋼建筑結構的腐蝕性影響提供了科學的理論依據和應用基礎[3]。