对称四极电测深法工程勘察的原理

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1工程地质概况

石塘服务区位于四川省达州市万源石塘乡陈家坝村郭家坝，已建成的达陕高速公路（包茂高速G65）1238处，交通极为便利，拟建场地位于廖家河左岸宽缓地带，廖家沟自NW至SE绕流场地，沟谷地带侵蚀堆积地貌，地形相对平坦开阔，四周山丘环绕，为溶蚀洼地，临近山峰大槽口海拔1090m，最低谷底约676m，高差约414m。沟两岸宽缓地带及沟内上覆第四系人工填土和冲洪积层，两岸皆为农田，服务区分布于达陕高速公路两侧，其中西北侧服务区（A区）场地为填方区，场地比较平整，场地人工边坡高3.5～5m，坡度35°～45°；东南服务区（B区）场地为填方区，场地比较平整，填方高度约7～9m，填方土体外侧未做护坡工程，坡度32°～38°。

2地球物理特征

勘探区地层结构较为单一，经现场实测，各岩层的电阻率参数。测区内各地层岩性电阻率存在一定差异，对同一岩性而言，风化破碎的程度不同，反映在电阻率上有一定差异。因此，勘探区存在进行对称四极电测深的地球物理前提，也为查明下伏基岩的空间变化提供了地球物理特性基础。

3对称四极电测深法

3.1对称四极电测深法

基本原理不同岩层或同一岩层由于成分或结构等因素的不同，而具有不同的电阻率，通过接地电极将直流电供入地下，建立稳定的人工电场在地表观测某点在垂直方向的电阻率变化，从而了解岩层的分布特点。均质各向同性岩层中电流的分布，AB为供电电极，MN为测量电极，当AB供电时仪器测出供电电流I和MN处的电位差△V

3.2密点距密极距对称四极电测深法

由于本次工作的勘探区位于岩溶发育地区，在岩溶地区，由于岩溶发育具有空间分布的不均匀性，随意性的特点，这种特点导致岩溶视电阻率的变化也不同于一般的视电阻率变化所具有的规律性，为较好的反映地下岩溶的发育情况，就需要更加详细地了解岩溶电性的变化特征。本次工作在对称四极电测深的基础上，在加密点距时，又加密了极距，测量时，M、N不动，A、B逐点向两端移动跑极，得到一点的高密度数据；接着A、M、N、B同时向右移动一个点距，M、N不动，A、B逐点向两端移动跑极，得到另一点的高密度数据，依次类推。通过对地表不同部位人工电场的扫描测量，得到视电阻率断面图像，由此来了解地下介质视电阻率ρS的分布，根据岩土介质视电阻率的分布推断解释地下地质结构。

4资料分析与解释

勘探区共布置2条测线，对称四极电测深法点距为2.5m，供电电压450伏，使用仪器为重庆奔腾数控技术研究所生产的WJDJ-3，处理软件为美国科罗拉多州Golden软件公司生产的SUFFER反演软件。测线一电测深点距2.5m，AB/2（max）=100m，完成电测深点27个，测线长128m。从视电阻率断面图推断表层为碎石土，厚度为0～15m，基岩以灰岩为主。测线在50m～70m，深度15m～25m，视电阻率较低，推断岩溶裂隙发育或岩体较破碎。在测线一70m处布置一勘察钻孔1，通过钻探结果表明在深度17m～23m出现基岩破碎带，与推断结果较为一致。测线二电测深点距2.5m，AB/2（max）=100m，完成电测深点13个，测线长60m。从视电阻率断面图推断表层为人工填土，厚度为5~15m，基岩以泥灰岩为主。测线在10m~20m，深度15m~30m，视电阻率较低，推断岩溶裂隙发育或岩体较破碎。在测线二10m处布置一勘察钻孔2，通过钻探结果表明在深度16m~28m溶蚀发育，与推断结果较为一致。

5结论

通过对勘探区内两条测线数据进行综合分析，推断该区内存在不同程度的溶蚀发育、裂隙发育或岩体破碎区域，并采用勘察钻孔进一步验证，与推断结果较为一致，说明对称四极电极测深法在岩土工程勘察中应用是可行的，同时也为工程地质评价和设计提供了依据。

作者：王本安 王诗东 单位：核工业西南勘察设计研究院有限公司检测中心 成都理工大学地球物理学院