基于高密度電法的城市道路地基勘探研究

白桂洲，吳 華，王 澳

西藏大學

1 研究區概況

研究區域屬亞熱帶濕潤季風氣候區，具有氣候溫和、四季分明、冬無嚴寒、夏無酷暑、濕度大、日照少、無霧期長等特點。年均溫19.3°，多年平均降雨量 920.5 mm,降雨量時空分布不均，主要集中在6 月到9 月，占全年降雨量的62.1%，12 月到2 月降雨量僅占全年的2.3%。由于研究區域毗鄰湖泊，線路周邊地表水較發育，勘察期間于地勢低洼或排水不暢地段可見水體，主要以大氣降水和三岔湖蓄水補給，以地表徑流、大氣蒸發等方式排泄，地表水隨季節變化較小，水位相對穩定。范圍內無河流、湖泊分布，項目區地表有一處小魚塘。地表水文概況簡單。在大地構造上，項目位置位于龍泉山褶皺帶東側，揚子準地臺四川臺坳西部，威遠旋鈕式輻射狀隆起構造的北部邊緣地帶，第四紀以來區域地殼運動較微弱，區內地質構造穩定性較好。該區域屬亞熱帶濕潤季風氣候。擬建道路場地原為農田及山地，道路沿線地形起伏變化不大，場地地勢總體上是西高東低，地貌為淺丘地貌。

2 野外數據采集

2.1 儀器設備

本次野外數據采集使用重慶地質儀器廠生產的DUK-2A 高密度電法測量系統，測量視電阻率參數。激電測深采用DUK-2A 高密度電法測量系統主機。

2.2 野外工作方法

物探剖面位置由設計要求確定，其長度根據勘察需要進行布置，共布置剖面1 條，物探測線現場布置嚴格按照設計要求進行，采用RTK 放樣，測量人員現場定位剖面端點和電極接地點，本次工作采用溫納裝置，其布線方式如下：

它的電極排列規律是（對于60 道）：A，M，N，B（其中A、B 是供電電極，M、N 是測量電極），AM=MN=NB為一個電極間距，隨著間隔系數n 由n（MAX）逐漸減小到n（MIN），四個電極之間的間距也均勻拉開[2]。該裝置適用于固定斷面掃描測量，其特點是測量斷面為倒梯形，電極排列如下：

設電極總數60，n（MIN）=1，n（MAX）=16，每步電極轉換的規律如下所述：

第一步： A=1#，M=17#，N=33#，B=49#；

第二步： A=1#，M=16#，N=32#，B=48#；

…

“雙十一”的邏輯簡單來講就是促銷。大學生普遍沒有獨立的經濟來源，購買能力相對不足，都喜歡“便宜貨”。電商通過“五折出售”、“滿減紅包”等促銷活動大幅度降低購買成本，以提供給大學生性價比高的產品，自然促使大學生產生消費動機。也即電商在大學生沒有不滿意因素的基礎上提供給了大學生購買的主要滿意因素，讓更多的大學生買得起東西，從而有效提高大學生的購買能力。

第十六步： A=1#，M=2#，N=3#，B=4#；

如果收斂標志為0，則A=60-3*16=12，M=A+16，N=M+16，B=N+16 即可完成，測得一個平形四邊形即B=49 時（方便長剖面的連接）；如果收斂標志為1，則A 最大等于60-3，M=58，N=58，B=60 時才完成。

圖1 高密度電法溫納裝置電極排列示意圖

3 數據處理和成果解釋

3.1 數據處理

高密度數據經DUK-2A 高密度電法測量系統采集導出后轉換成瑞典軟件（RES2DINV）格式（*.dat），經軟件采用最小二乘法二維反演后轉換為SUFFER 文件格式；在SUFFER 軟件里面生成等值線圖，等值線用克呂格網格化、濾波處理采用高斯低通濾波，同時對曲線進行樣條平滑處理，然后輸出CAD 格式（*.dxf）文件，最后在CAD 里面進行矢量圖編輯。

高密度電阻率法野外采集的數據經過反演計算，轉換為深度—電阻率的關系，以獲得地下地電斷面的特征。反演處理主要包括：根據地質調查資料建立初始的二維地電模型、選擇反演參數（阻尼系數、迭代次數、收斂極限）等，然后采用最小二乘法，查看反演結果，最后進行地形校正，獲得最終的地下地電斷面，用于地質解釋。

3.2 成果解釋

3.2.1 ①號道路

①號道路為北東向展布；其中k0+180 段主要為道路地表為果園，地勢平坦，地表主要為人工填土、粉質粘土，厚度5.5 ～9.0 m；下伏基巖為侏羅系上統蓬萊鎮組砂巖(J3p) 砂巖、泥巖；k0+180-300 段道路地表為果園、荒地，但地勢起伏稍大，地形最大高差約18m，地表主要為素填土、粉質粘土，厚度0.5 ～9.0 m；下伏基巖為侏羅系上統蓬萊鎮組砂巖(J3p) 泥巖。剖面全長300 m。解釋成果見附圖所示：

圖2 ①號道路測線電阻率反演成果圖

根據等視電阻率斷面圖，推斷了素填土、粉粘土與強風化砂巖三個主要的地層巖性分界面；三個層位變化較連續，在整條剖面上均有顯示，未見缺失，表明地層穩定性較好。地表素填土厚度沿地形起伏變化，推斷其厚度在2 m 內變化，視電阻率等值線主要呈不均勻分布的團狀、塊狀高低阻體特征，主要與人工活動有一定關系。粉質粘土位于地表素填土下，厚度在2 ～4 m 內變化，視電阻率數值集中在20 Ω·m 內，在里程k0+180 m 內，該層位變化較連續；在k0+180 ～300 m 范圍內，受地形變化影響，其電阻率等值線表現為團塊狀分布特征；強風化砂巖埋深在4 m 以下，層位連續，厚度較大，電阻率數值大于20 Ω·m，地層穩定性較好。另外，從斷面圖上看，沒有明顯的破碎帶異常，推測此段落破碎帶不發育。

3.2.2 ②號道路

②號道路為北西向展布，地表地貌主要為農田與荒地，地形變化較??；地表主要為人工填土、粉質粘土；下伏基巖為侏羅系上統蓬萊鎮組砂巖(J3p)砂巖、泥巖。剖面全長約500 m，解釋成果見附圖所示：

圖3 ②號道路測線電阻率反演成果圖

根據等視電阻率斷面圖，推斷了粉質粘土與強風化砂巖界面；粉質粘土只在剖面k0+150-540 段，厚度在0 ～10 m 內變化，整體電阻率數值較低，變化較連續；強風化砂巖在k0+50-150 段地表出露，該段第四系厚度較??；在②號剖面，電阻率等值線斷面圖推斷存在兩處低阻破碎帶；破碎帶F1 埋深北深南淺，范圍集中在k0+130-250 范圍內，電阻率數值集中在20 Ω·m 內變化；破碎帶F2 集中在k0+250-440 范圍內，傾向與F1破碎帶基本一致，但其深部延展較深，本次探測為探測其底界面，數值集中在20 Ω·m 內，其深部電阻率小于10 Ω·m，推測其可能破碎含水。

3.2.3 ③號道路

③號剖面全長360 m，地形起伏變化較小，地勢較平坦，地表主要為人工填土、粉質粘土；下伏基巖為侏羅系上統蓬萊鎮組砂巖(J3p)砂巖、泥巖；地層結構類似于15 號道路，解釋成果見附圖所示：

圖4 ③號道路測線電阻率反演成果圖

③號剖面推測素填土沿剖面連續變化，厚度集中在2 ～3 m 內，視電阻率等值線主要呈不均勻分布的團狀、塊狀中低阻體特征，主要與人工活動有一定關系。粉質粘土受下覆不均勻分布強風化層砂巖影響，地層變化呈較明顯“W”形態特征，電阻率數值在20 Ω·m 內，厚度變化不一；其中橫向里程k0+0-60 與k0+290-310范圍內，存在兩個數值較低的團狀低阻體，推斷為含水體或軟弱體的表現。強風化砂巖埋深在4 m 以下，層位連續，厚度較大，電阻率數值大于20 Ω·m，地層穩定性較好。在橫向里程k0+150-210 之間，電阻率等值線存在較明顯錯動，不連續，電阻率數值較低，深部延展較大，推斷為主要的破碎帶范圍，其深部電阻率數值小于10 Ω·m，推測其含水。

4 結論與建議

4.1 結論

根據本次高密度電法勘探結果，根據電阻率成果剖面圖劃分了三條道路地層，①號道路基巖穩定性較好；②號道路地層有兩處低阻帶，推測為破碎帶。③號道路地層有一處低阻帶，推測為破碎帶。

4.2 建議

①號道路沿線部分段落地表分布素填土、雜填土及少量軟塑狀高壓縮性粉質黏土等不良土體，不宜直接作為路基及結構物持力層，建議進行挖除，局部路段不良土體較厚時，可進行換填處理，分層夯實；或考慮地基加固處理，如碎石樁或水泥攪拌樁等處理。②號道路和③號道路受破碎帶影響，區內土層不均，基巖風化作用強烈，有路基沉降風險，要加強路基穩定性。破碎帶可能破碎含水，注意排水，避免路基破環。

本文對于地層的劃分是基于測量的視電阻率結果，視電阻率是多種巖土的綜合值，并非是單一對應的某種巖土，所劃分地層巖性具有多解性，后續使用時應結合地質資料進行分析。