摘要：山东某大桥近海施工，基础地层中富含卤盐，岩溶地貌十分发育，且大桥工程巨大，探明大桥基底岩溶发育情况是关键。为此采用并行电法技术，布设了15个测站对场地进行勘探，完成2 590 m的勘探测线。数据采集使用了AM与ABM法，分别进行了二极、温纳三极、温纳四极、温纳偶极和温纳微分五种装置数据提取、计算和反演，获得了各测站的电阻率断面图。结合钻孔揭露地质资料对场地条件进行分析，推测场地的岩溶发育与分布状况，为桩基的施工处理提供有效的指导。
关键词：桥基勘察；并行电法；电阻率断面图；岩溶
中图分类号：P62文献标志码：A
在道路桥梁工程建设中，对桥基、路基的勘察工作至关重要，其重点是勘探了解基础的详细地质条件，为工程施工提供处理技术参数。目前，除了钻探勘察手段外，利用地球物理勘探手段可以从大范围掌握基础地质条件。电法勘探根据岩土层介质差异直接表达出电性剖面，易于对地质条件进行垂向和横向的分辨，多被勘察工作所应用。受仪器条件所限，国内外多数直流电法仪的进步并没有脱离常规电法的束缚，仍是一种串行的数据采集，每次只能测得一个电位值。对此，刘盛东等提出“分布式差集信号采集系统”[1]。郑晓亮等介绍了由高密度电法发展而来的新型仪器——网络并行电法仪及其组成、工作原理和应用[2]。刘盛东等应用网络并行电法仪及其三维采集系统采集数据，通过网络并行电法数据体的三维电阻率反演，得到矿井工作面内三维空间的电阻率分布特征，说明网络并行电法优于传统的高密度电法[3]。网络并行电法已在矿山得到了很好的应用[4-7]，技术已经相当成熟。论文结合城市交通建设，应用网络并行电法对山东某大桥地基进行勘察，探讨其应用效果，为城市建设和交通建设中探测场地岩溶发育状况和地质构造等提供了一种有效的新方法。
1研究区概况
研究区位于华北准地台，属于华北地层区鲁东地层分区，胶南——东海地层小区，北临渤海，东靠黄海，属于海积平原的海滩与盐田地貌。场地地势较平坦，平均高程3 m左右。场地无断裂、褶皱地质构造。研究场地靠近海边，地层中富含卤盐，岩溶地貌十分发育。拟建桥梁全长为1 282.4 m。桥梁跨越处某河河口宽度为582 m，路线与河流夹角约为120°。
场地地层由第四系全新世陆相沉积物、滨海相沉积物、晚更新世陆相沉积物及元古代胶南群片麻岩组成，第四系盖层不整合于其上，测区内地层沉积序列清晰，地层相对稳定。其中，上部主要为粉质粘土或粘土，局部含砂；中部以中砂为主，局部含粘土、粉质粘土和粉细砂；下部粗砂和粉质粘土居多，零星粘土分布；底部为片麻岩基岩段，厚度大于1 000 m。此次探测的有效深度为-30 ～-50 m范围内，在场地内属于第5～6层。其中第5层中砂，局部粉质粘土薄层，厚度0.5～9.6 m；第6层含粘土和粉质粘土，1.0～17.5 m。场地地层详细情况见图1。而地层岩性条件对视电阻率值的变化有直接影响。图1钻孔资料则是为了与后续开展的测试工作作验证，也可对成果解译提供一定的基础依据。
2网络并行电法数据采集
2.1网络并行电法简介
网络并行电法是以国家发明专利“分布式并行智能电极电位差信号采集方法”为技术核心支撑的直流电法，是在高密度电法基础上发展起来的新技术，可实现所有现行的直流高密度电法探测（如温纳二极、三极、四极等）的数据采集与反演，而且可进行高分辨地电阻率法反演。将并行采集技术与先进的通讯系统、控制系统相结合构成了网络并行电法监测系统，实现了电法数据的远程获取和智能控制。其最大优势在于任一电极供电，其余所有电极可同时进行电位测量，从而清楚地反映探测区域的自然电位、一次供电场电位的变化情况，采集数据效率较传统的高密度电法仪有很大提高，是电法勘探技术的又一次飞跃。数据采集方式一般分为AM法和ABM法。
2.2数据采集
现场根据桥梁设计线路布置测线系统，沿着桥梁地基由南向北共布置平行或垂直测线5条（15站），测线总长2 590 m。其中，测线1、测线2和测线5为近东西向；测线3和测线4为主测线（南北向），15个测站现场布置见图2，主测线采用了11站。电极间距控制在2 m或3 m，其中顺桥身方向、跨桥墩的测线极距为3 m，与桥身方向交叉、针对单个桥墩的测线极距2 m，布极过程中以浇水方式提高电极耦合效果。每站由两条测线沿直线展布，每条测线布置32个电极。数据采集方式采用AM法或ABM法，其中AM法主要测量单点电源场，当测线任一根电极供电时，其余各电极同时采集数据；ABM法采集所采集的是双异性点电源电场情况，当一对供电电极供电，一根无穷远线作为公共极，整条测线其余电极均采集数据[8]。
3数据处理与分析
3.1数据处理
每站观测系统布置好后，分别使用了AM与ABM法在短时间内自动采集了大量数据。数据处理[9-11]使用网络并行电法处理软件，进行了二极、温纳三极、温纳四极、温纳偶极和温纳微分五种方法的计算和处理，用专业反演软件对数据进行计算获得了各测站电阻率断面图（见图3）。因为物探具有多解性，解译时结合了钻孔资料等多方面地质资料进行综合解释以增强解译的准确性。
3.2成果图分析
测区内地层沉积序列清晰， 地层相对稳定（见图1）。正常地层组合条件下，在横向与纵向上都有固定的变化规律等地层电性特点，使用并行电法技术能探测工作面平面上的低阻含水构造分布规律，同时可以发现垂直于地层方向上不同深度的地质构造问题[12-13]。一旦存在溶洞等地质构造，都将打破地层电性在纵向和横向上的变化规律。基于这一物性基础，沿主测线方向布设电极采用温纳三级装置进行探测，探测成果视电阻率断面图如图3所示。因其中6个测站的成果图响应特征较为明显，其所反映的情况与实际较为吻合，故选取用以综合解释。
相关专题：华北煤炭医学院 南方医科大学研究生院
