高密度电阻率探测技术在骆马湖二线大堤隐患探测中的应用

吴加涛 刘培林 秦增江

【摘要】骆马湖二线工程位于骆马湖东南侧宿豫区、宿城区境内，为骆马湖防洪退守的第二道防线， 堤身主要为砂质性土填筑，堤身内部存在很多乱石、淤泥等隐患，长期以为，没有好的办法能将这些隐患检查清楚，运用高密度电阻率观测技术对骆马湖二线的隐患进行排查，能较好地检测出堤防隐患。

【关键词】高密度电阻率法堤防隐患探测方法与技术 骆马湖二线堤防

中图分类号： P631 文献标识码： A 文章编号：

一、工程概况

骆马湖地跨宿豫、新沂两市，是防洪、灌溉、航运、发电、水产养殖等综合利用的大型平原水库，正常蓄水位23.0m，蓄水面积375k㎡，设计洪水位24.0m，总库容19.0亿m³。骆马湖二线工程位于骆马湖东南侧宿豫区、宿城区境内，为骆马湖防洪退守的第二道防线，保护132万亩耕地，98万人口生命财产以及宿迁市区的安全。但在近年来的工程检查中，发现骆马湖二线堤防背水滩地、堤脚有多处渗水现象，堤防存在安全隐患。

近几年在堤防隐患探测中，电法探测技术作了大量的研究及生产实践工作。实践表明：高密度电阻率探测方法，对于均质堤段，电阻率的变化较平缓均匀；而对于隐患部位则表现为局部电阻异常。本次采用高密度电阻率对骆马湖二线堤防进行隐患探测。

二、探测方法技术

（一）高密度电阻率方法原理

高密度电阻率法本质属直流电阻率法范畴是以介质电性差异为基础，研究在人为施加电场的作用下，地下传导电流的变化分布规律。实际工作中供电电流为低频交流电， 其供电频率固定不变，一般选在20~40Hz之间。因高密度电法的供电频率较低，且固定不变，所以将其视为直流电阻率法，遵从直流电阻率法基本原理。

高密度电阻率法的基本原理是以岩土体的导电性差异为基础的一种电探方法，根据在施加电场作用下地中传导电流的分布规律，推断地下具有不同电阻率的地质体的赋存情况。但不同的是测点密度较高,极距在算术坐标系中呈等间距，点距可以小到1m，所以高密度电法的信息量远远超过普通电阻率法的信息量，并具有测深和测剖面功能，所提供的是二维信息，而且一定数量的二维剖面还可以组成一个拟三维图像。它是电剖面法与电测深法的结合，一次可完成二维勘探过程,观测精度较高,数据采集可靠，对地电结构具有一定的成像功能,获得的地质信息丰富(图2.1)。

图2.1 高密度电阻率法勘探系统结构示意图

（二）仪器设备

本次使用的仪器是FD2000智能堤坝隐患综合探测仪（见图2.2）。该探测仪集单片计算机、发射机、接收机于一体，具有“四极滚动快速隐患定位”、“高密度自适应小MN装置隐患详查” 、“恒定电流场源探测堤坝漏水”、“二次场动态测量”等独特功能；仪器采用大屏幕显示，具有汉字提示、人机对话、实时显示测量数据及曲线、数据存储、数据查询、与PC机通讯等功能，所有功能均由内置微机控制完成。该仪器的具体性能及参数为：电压测量：范围±10V；输入阻抗：>20MΩ；工频抑制：>80db；半衰时分辨率：10mS；采集方式：高速率采样、数字处理。

图2.2 FD2000智能堤坝隐患综合探测仪

（三）数据处理流程(见图2.2)

图2.2高密度电法工作流程图

三、堤防隐患探测的实施

（一）测区位置

骆马湖二线堤防2k至3k段堤身主要由人工堆土组成，包括砂壤土、粉细纱、粉质黏土等，分布具有一定的规律。具体探测位置为2k+300-2k+500。

（二）测线布置

高密度电阻率法所使用的装置是一种联合式剖面装置装置形式约有九种。其中，a排列(温纳装置AMNB)、排列(偶极装置ABMN)、排列(微分装置AMBN)、A排列(联合正装置AMN∞)及B排列(联合反装置∞MNB)适合于固定断面扫描测量；A-M(二极排列)、A-MN(三极排列)、AB-M(三极排列)、AB-MN(偶极排列)适用于变断面连续滚动扫测量（图3.1）。a排列因其具有操作方便和对地下异常体的反映比较直观等优点，该装置在野外工作中最为常用。

图3.1 高密度电阻率法所使用的装置电极排列示意图

四、资料解释及推断

（一）资料解释

1、桩号2k+300至桩号2k+500

从视电阻率分布图（图4.1—图4.6）可以看出，桩号2k+300—桩号2k+500之间，总体上，表层土（深度1米以内）视电阻率偏低，主要是由于降雨，堤防表层土湿润所致；随着深度的增加，由于灌浆的影响，视电阻率升高。在桩号2k+313、桩号2k+316、桩号2k+324、桩号2k+390处视电阻率偏高，可能由于灌浆引起。在背水面桩号2k+308、桩号2k+420和桩号2k+484位置，视电阻率偏低，疑似渗水部位；在桩号2k+418处视电阻率偏高，可能由于灌浆引起。

图4.１ 桩号2k+300~桩号2k+331

图4.2 桩号2k+332~桩号2k+363

图4.３ 桩号2k+380~桩号2k+411

图4.４ 桩号2k+412~桩号2k+443

图4.５桩号2k+444~桩号2k+475.

图4.６ 桩号2k+476~桩号2k+507

（二）推断

骆马湖二线部分堤段高密度电法探测显示，迎水面桩号2k+312、桩号2k+314、桩号2k+358、桩号2k+363和桩号2k+400处视电阻率偏低，疑似渗水部位；桩号2k+313、桩号2k+316、桩号2k+324和桩号2k+390处视电阻率偏高，可能由于灌浆引起。背水面桩号2k+308、桩号2k+420、桩号2k+484、处视电阻率偏低，疑似渗水部位。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。