高密度电法在水利工程勘察中的应用分析

唐亮

湖南省水利水电勘测设计研究总院 湖南 长沙 410000

前言

高密度电法指的是以岩、土导电性差异性，人工施加稳定电流场，根据地下介质传导电流分布规律判断地质条件的勘探方法。在很多水利工程施工中，不良地质现象较为常见，如果规模较大，则会造成较大危害。现如今，高密度电法逐渐被应用于水利工程勘察中，因此，对该项技术的应用要点进行详细探究迫在眉睫。

1 高密度电法概况

高密度电法是一种较新的电法勘探技术。在20世纪70～80年代根据阵列电法探测思想而发展起来，目前在工程勘察领域的应用十分广泛。其基本原理与传统的电阻率法完全相同，综合电阻率剖面和电测深的优势，对测线进行较为高密度的观测。观测前一次性将电极布置在测点上，减少人工换点的工作量和因电极重复布置引起的干扰，减少测量误差；通过不同组合的观测模式可以获得丰富的地电结构信息；单片机可以控制电极的自动转换，大大缩短了采集时间。由此可见高密度电法相比较传统电阻率法具有高效率、高精度、高数据量、高信息量的优点，在勘察覆盖层厚度及基岩强风化厚度和断层、节理裂隙、岩溶等不良地质体上具有较为广泛的应用[1]。

2 工程概况

某水库工程是一座以防洪为主，结合供水、灌溉等综合开发功能的水利枢纽工程，水库设计总库容约800万m3。根据资料收集，同时组织人员进行前期测绘，据区域地质图和地调报告资料显示，在水库坝址区河床存在一条NEE向区域性顺河向正平移断层，断层两侧地层相顶，岩石破碎硅化，经现场地质测绘，发现坝址河床区大多被第四系砂卵石覆盖，基岩出露甚少，坝址区断层出露位置和规模无法确定，通过前期调绘成果，决定先采用高密度电法对三合店断层进行探测[2]。

3 高密度电法在水库勘察中的应用

3.1 测线布置与成果解析

断层走向为顺河，本次布线本着垂直河道或与河道大角度相交的原则布置了三条高密度电法勘探剖面，测线L1垂直河道位于拟建大坝中心线位置，测线L2垂直河道位于拟建大坝坝趾位置，测线L3大角度相交河道位于拟建大坝下游，三条测线基本覆盖河床位置，测试装置选用温纳排列装置，单位电极距1.5m。通过设备测量绘制模型电阻率断面等值线图，本次主要通过断层破碎带往往充水较周围岩石电阻率低的特性来解析物探结果，三条测线剖面图成果如图1所示。从图中可看出三条测线在河漫滩靠近主河道位置均存在宽度不一低阻异常区，在平面图上显示为顺河向，符合三合店断层走向，初定为断层疑似位置，另外测线L1河床砂卵石低阻区厚度大于测线L2。

图1 高密度电法测线L1、L2、L3

3.2 钻孔验证

顺河向断层对水库坝基稳定和水库渗漏影响较大，存在处理深度深、处理难度大的特点，所以调查顺河向断层尤为重要。本次布置两个钻孔ZK4、ZK7对上述疑似位置进行验证，ZK4孔0～3.7m为河床沉积砂卵石，3.7～14.25m为断层揭露深度，带内岩石破碎夹泥，局部岩石角砾岩化并充填石英脉，断层倾角70°～75°，下盘岩石蚀变破碎呈灰绿色；ZK7孔0～3.0m为河床沉积砂卵石，3.0～9.1m为断层揭露深度，带内岩石破碎夹泥，局部角砾岩化，断层倾角75°，下盘岩石蚀变破碎呈灰绿色。通过钻探验证了断层的存在，并利用钻孔电视和地表测绘等多种辅助手段确定了断层的倾向、走向及出露位置，同时两孔砂卵石揭露厚度与测线L1、L2低阻区厚度大约一致，间接也证明了高密度电法的可利用性。

4 结束语

综上所述，本文主要结合工程实例，对高密度电法在水利工程勘察中的应用方式进行了详细探究。本次勘察在充分了解区域地质构造背景情况下，经过前期测绘熟悉工程区地形地貌及地质条件，采用高密度电法进行探测，为针对性布置钻孔指明了方向，通过钻孔查明断层性质的同时也验证高密度电法的应用优势。