1 引言

目前，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，工程建設(shè)也日益加快，與此同時(shí)對(duì)工程地質(zhì)勘察的要求亦越來(lái)越高。工程地質(zhì)勘察是整個(gè)工程最基本的工作，也是工程成敗的先決條件。工程地質(zhì)勘察一般時(shí)間短、任務(wù)重且突擊性強(qiáng)，若勘探前沒(méi)有綜合周密的計(jì)劃，等發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)野外勘察工作已基本完成，若重新補(bǔ)充勘探工作事必會(huì)事倍功半[1～2]。

鉆探取樣、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、動(dòng)力觸探、雙橋靜力觸探等都屬于傳統(tǒng)的工程地質(zhì)勘察手段[3]，這些常規(guī)方法均有各自的局限性和適應(yīng)范圍，若單純采用某一種勘察手段很難達(dá)到勘察的目的。

基于以上原因，采用電阻率結(jié)合其它勘察手段進(jìn)行工程地質(zhì)勘察逐漸成為工程地質(zhì)勘察中的重要方法之一。本文結(jié)合實(shí)際工程，提出了電阻率在工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用，并對(duì)電阻率地質(zhì)勘察的基本原理進(jìn)行了簡(jiǎn)要的闡述，指出在單一鉆探勘察方法很難確定地層分布規(guī)律的地層中，采用電阻率物探法進(jìn)行地質(zhì)勘探的必要性和可靠性。兩者相互補(bǔ)充可以達(dá)到很好的勘察效果，從而為設(shè)計(jì)施工提供充分而又可靠的依據(jù)。

2 電阻率物探法

2.1 電阻率物探法基本原理

電阻率法是一種非常重要的物探方法，是以巖土介質(zhì)的導(dǎo)電性差異為基礎(chǔ)、通過(guò)觀測(cè)和研究人工建立的地中穩(wěn)定電流場(chǎng)的分布規(guī)律從而來(lái)解決某些工程地質(zhì)問(wèn)題的目的[4]。工程實(shí)際應(yīng)用中，利用相適應(yīng)的儀器測(cè)量、接收工作區(qū)域的巖土體電阻率在

地層深處的變化，并應(yīng)用有效的處理方法從中提取出需要的信息，并根據(jù)巖土體或構(gòu)造和圍巖的物性差異，結(jié)合地質(zhì)條件進(jìn)行分析，做出地質(zhì)解釋，推斷探測(cè)對(duì)象在地下的位置、大小范圍和產(chǎn)狀，以及反映相應(yīng)物性特征的物理量等，做出相應(yīng)的解釋推斷。

2.2 電阻率物探法的特點(diǎn)

(1)土體的電阻率取決于土體的孔隙率、孔隙形狀、孔隙液中液體電阻率、飽和度、含水率、固體顆粒成分、形狀、定向性、膠結(jié)狀態(tài)等[4]。

(2)土體電阻率隨深度變化可以反映出土的許多性狀，諸如宏觀物理力學(xué)特性、成分和微觀結(jié)構(gòu)特征[5]。

(3)在電阻率法中，為了探測(cè)地下地質(zhì)對(duì)象的存在與分布，首先要在地下半空間中建立人工電流場(chǎng)，然后研究由于地質(zhì)現(xiàn)象的存在所產(chǎn)生的電場(chǎng)的變化，從而達(dá)到探測(cè)地層性質(zhì)的目的。

(4)根據(jù)正演理論對(duì)野外實(shí)測(cè)曲線進(jìn)行分析，從而獲得所研究地質(zhì)現(xiàn)象的分布狀況的有關(guān)信息，這一過(guò)程稱為反演，正演的結(jié)果是唯一的，而反演的結(jié)果則是多解的。

3 工程實(shí)例

3.1 工程概況

唐山LNG項(xiàng)目接收站工程主要由工藝系統(tǒng)、輔助生產(chǎn)系統(tǒng)和公用工程系統(tǒng)組成，包括8座儲(chǔ)存容積為16萬(wàn)立方米的LNG全包容儲(chǔ)罐及其配套的接收、儲(chǔ)存、加壓和氣化輸出設(shè)施，以及相關(guān)的建構(gòu)筑物等。

3.2 場(chǎng)地地形地貌

擬建場(chǎng)區(qū)位于渤海灣北岸的唐山曹妃甸18+附近，北距唐山市約80km，東北距京唐港約61km，西距天津新港約70km，海陸交通便捷。曹妃甸位于灤河三角洲平原海岸，具有雙重岸線的特征，其中內(nèi)側(cè)大陸岸線為沿灤河古三角洲前沿發(fā)育的沖、海積平原;外側(cè)島嶼岸線與大陸岸線走向基本一致，為沙質(zhì)海灘，其南段的曹妃甸沙島由12個(gè)小沙島組成，西南段最大，高程3m(當(dāng)?shù)乩碚撟畹统泵嫫鹚悖�下�?左右，內(nèi)外岸線間為寬闊的淺水瀉湖。曹妃甸沙島位居渤海灣北岸岸線轉(zhuǎn)折處，尤如磯頭和岬角，緊貼渤海灣-20~-30m深槽。

擬建港區(qū)后方位于濱海淺灘之上，北接古灤河三角洲的前緣，由北向南跨越濱海淺灘、淺水瀉湖二個(gè)地貌單元，南接曹妃甸沙島。

3.3 場(chǎng)地地層

根據(jù)有關(guān)資料及本次勘察揭露，整個(gè)場(chǎng)地內(nèi)覆蓋層主要由第四系地層構(gòu)成，在勘察深度范圍內(nèi)主要為第四系海相地層(上覆填土層)，根據(jù)其時(shí)代成因、巖性及物理力學(xué)性質(zhì)，自上而下分為10層，分別簡(jiǎn)述如下：

①層吹填砂(Q4m)：淺灰～灰褐色，稍濕～飽和，一般松散。成份較單一，主要為細(xì)砂，顆粒級(jí)配差，砂質(zhì)較均勻，為新近吹填海砂。統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)80次，實(shí)測(cè)值為3.0～19.0擊，平均8.9擊。

②層細(xì)砂(Q4m)：淺灰～灰褐色，飽和，稍密～中密。統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)71次，實(shí)測(cè)值為12~40.0擊，平均24.6擊。

③層細(xì)砂(Q4m)：淺灰色、灰色，飽和，密實(shí)，局部夾薄層粉質(zhì)粘土。統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)46次，實(shí)測(cè)值為28.0～68.0擊，平均50.5擊。

④層細(xì)砂(Q4m)：淺灰色、灰色，飽和，密實(shí)。統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)45次，實(shí)測(cè)值為54.0~94.0擊，平均71.6擊。

⑤層粉質(zhì)粘土(Q4m)：淺灰～黑灰色，一般軟塑～可塑狀態(tài)，局部流塑。切口光滑，干強(qiáng)度、韌性較高。該層土質(zhì)不均勻，局部為粉土。屬中壓縮性土。統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)23次，實(shí)測(cè)值為10.0~34.0擊，平均20.7擊。該層局部夾細(xì)砂，劃為⑥1層。

⑤1層細(xì)砂(Q4m)：淺灰色，飽和，密實(shí)。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)1次，擊數(shù)60.0擊。

⑥層細(xì)砂(Q3mc)：淺灰色、灰色，飽和，密實(shí)。統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)9次，實(shí)測(cè)值為53.0~79.0擊，平均66.5擊。

⑦層粉土(Q3mc)：淺灰～灰色，濕～很濕，中密～密實(shí)。屬中壓縮性土。該層土質(zhì)不均勻，局部為粉質(zhì)粘土，且該層粉土與細(xì)砂多以互層分布。統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)27次，實(shí)測(cè)值為20.0~71.0擊，平均40.3擊。該層局部為細(xì)砂，劃為⑧1層。

⑦1層細(xì)砂(Q3mc)：淺灰色、灰色，飽和，一般密實(shí)。統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)11次，實(shí)測(cè)值為39.0~125.0擊，平均76.7擊。

⑧層粉質(zhì)粘土(Q3mc)：淺灰～黑灰色，一般軟塑～可塑狀態(tài)，局部流塑。切口光滑，干強(qiáng)度、韌性較高。該層土質(zhì)不均勻，局部為粉土。屬中壓縮性土。統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)12次，實(shí)測(cè)值為27.0～46.0擊，平均37.0擊。該層局部夾細(xì)砂，劃為⑨1層。

⑧1層細(xì)砂(Q3mc)：淺灰色、灰色，飽和，密實(shí)。統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)3次，平均84.3擊。

⑨層細(xì)砂(Q3mc)：淺灰色、灰色，飽和，密實(shí)。統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)9次，實(shí)測(cè)值為60.0～150.0擊，平均107.5擊。

⑩層粉質(zhì)粘土(Q3mc)：淺灰～灰色，可塑～硬塑狀態(tài)，切口光滑，干強(qiáng)度、韌性較高。屬中壓縮性土。該層土不均勻，局部為粉土。統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)3次，平均40.6擊。

本次勘探中僅002#鉆孔揭露出第11層土，該層為細(xì)砂(Q3mc)：淺灰色，飽和，密實(shí)。

4 電阻率地質(zhì)勘察

4.1 電阻率測(cè)試

本工程采用DZD-6多功能直流電法儀進(jìn)行土體電阻率測(cè)試，該儀器采用全數(shù)字化自動(dòng)測(cè)量，可對(duì)自然電位、漂移及電極極化進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。采用大屏幕液晶漢字顯示，可直接顯示九種電極排列方式;鍵盤直接輸入布極參數(shù);當(dāng)某測(cè)點(diǎn)測(cè)完后可直接顯示電阻率曲線、視極化率曲線、半衰時(shí)曲線等，操作簡(jiǎn)單，工作效率較高。

本場(chǎng)地勘察采用對(duì)稱四級(jí)電測(cè)深法在罐區(qū)的中心進(jìn)行了土體電阻率測(cè)試，單點(diǎn)測(cè)試深度為40.0m。本工程電阻率測(cè)試表明，地表下一定深度范圍內(nèi)(一般地表下2.0m)測(cè)試數(shù)據(jù)離散性較大，主要原因?yàn)榈乇硐聹\部地層為吹填砂，其密實(shí)度、含水量等不盡相同(尤其場(chǎng)區(qū)水位一般分布在地表下2.0~3.0 m)，上述自然條件直接影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集，使得個(gè)別數(shù)據(jù)離散性較大。在4m以下電阻率值明顯減小，電阻率值無(wú)異常反應(yīng)，說(shuō)明地下一定范圍內(nèi)無(wú)異常物存在，地層情況較穩(wěn)定，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，該現(xiàn)象屬于本場(chǎng)地電阻率測(cè)試的正常現(xiàn)象。

4.2 物探和鉆探成果對(duì)比分析

本次勘察在鉆孔中測(cè)得地下水穩(wěn)定水位埋深為2.6～4.2m，在電測(cè)深曲線中在4m以下電阻值明顯減小，與實(shí)際相符;擬建場(chǎng)區(qū)的地層結(jié)構(gòu)雖然較復(fù)雜，鉆進(jìn)難度較大，花費(fèi)的時(shí)間較長(zhǎng)，但從地層情況看出多為砂層和粉土層，無(wú)較大電阻值層和地下埋藏物，這一點(diǎn)從電測(cè)深曲線中也可以看出，電測(cè)深曲線減小趨勢(shì)明顯但無(wú)異常值出現(xiàn)。同鉆探工作相比物探工作場(chǎng)地要求低、周期短、耗資小、效果直觀[6]，且采用物探技術(shù)可初步測(cè)出土層的整個(gè)剖面。因此鉆探和物探相結(jié)合，既經(jīng)濟(jì)高效又可以精確地反映實(shí)際地質(zhì)情況[7]。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)土的電阻率作為土的固有物性參數(shù)之一，是反映土體特性的一個(gè)綜合性指標(biāo)，且受到許多因素的影響，一般地，土的電阻率隨其孔隙率、飽和度和溫度的增加而降低。

(2)對(duì)鉆探難度較大的場(chǎng)地，采用物探法進(jìn)行地質(zhì)勘察，不僅速度快、測(cè)點(diǎn)密度大、成本相對(duì)較低等優(yōu)勢(shì)，但作為一種間接的勘探手段 , 其結(jié)果的解釋又具有多解性 , 需要利用直接勘探手段 , 諸如鉆探、井探等加以驗(yàn)證 , 才能提出符合實(shí)際的解釋結(jié)果。

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