土、石介质电阻率特性及有关方法技术的运用

土、石介质电阻率特性及有关方法技术的运用

党亚茹

重庆交通大学河海学院重庆400074

摘要：首先对各种土以及多相土石复合介质等电阻率的影响因素，以及这些因素对电阻率的影响规律进行了特性现状总结；之后对电阻率测试技术、电阻率法、电阻率层析成像技术在各类工程上的运用现状进行概述。

关键词：电阻率特性；技术运用；研究现状

1引言

国内外各种土、石介质的电阻率的影响因素的研究，为探索其电阻率特性提供了坚实的基础，利用电阻率方法、测试技术、成像技术在渗漏的诊断测试、岩石的结构性、水泥土深层搅拌法工程、土石填方的工程、堤坝隐患、路基压实质量和病害等工程上的应用，解决了许多工程上的难题。

2电阻率特性的研究现状

自Archie提出土和砂岩的电阻率定律[1]；刘松玉等根据影响电阻率的因素,归纳了国内外土的电阻率测试的内容[2]；刘国华等在电阻率层析成像理论基础上,进行室内试验,得出影响土电阻率变化的主要因素，并得出电阻率与土的物理指标有关及黏土的电阻率模型[3]。于小军等根据水泥土电阻率特性,得出影响水泥土电阻率的因素；其电阻率与龄期、水泥掺入比的变化成正比；与水泥土含水率、饱和度、水灰比的变化成负相关；水泥土电阻率与水泥土抗压强度、标贯击数有关[4]；严明良等由室内实验，得出水泥土电阻率与水泥量、无侧限抗压强度存在线性关系[5]；查甫生等由非饱和土电阻率、土电阻率结构性参数与体积含水率之间的关系，发现压力差与电阻率结构参数之间存在抛物线关系[6]；查甫生，杜延军等研究了含水率、孔隙液化学成分、饱和度以及温度对电阻率变化的关系，得到土的电阻率与其变化成反比；刘松玉利用黏土导电特性，得出非饱和黏性土的电阻率结构模型及土电阻率的影响因素，分析这些因素对膨胀土电阻率变化的影响，得其电阻率基本特性；汪魁等[10]建立土石混合体电阻率结构模型,得出影响土石混合体电阻率特性的主要因素；赵明阶等分析物理参数对土石复合介质电阻率的变化，得出多相土石复合介质电阻率随含水量的增加呈幂函数衰减，与击实次数成负相关，与含石量成正比；何叶等[8]路基内病危区域的电阻率图像中会产生异常变化区与之对应，得出病危区与电阻率异常变化区对应、病害不同，电阻率异常变化幅度也各不相同。

3关于电阻率方法技术的运用现状

3.1电阻率法的运用

自Archie[1]提出土和砂岩的电阻率定律,由土电阻率法研究饱和砂岩的微结构特征后，国内外已有大量的研究成果专门针对于岩石和纯土电阻率的特性，并形成了较为丰富的理论系统,使得电阻率测试技术在土或岩石的结构性研究中得以应用。韩立华等得出水泥土电阻率与水泥土抗压强度、标贯击数存在联系，可将该方法用于水泥土桩质量检测；缪林昌等[9]得出电阻率大小与水泥土桩的施工质量有关；许龙等[7]利用电阻率法检测黄土湿陷过程中微结构的变化情况，将其用于土的微结构定量研究；崔可锐等利用土的电阻率与土的物理力学指标间的关系，将其用于土的工程性质评价；于小军等用影响水泥土电阻率的因素与水泥土电阻率、喷粉搅拌桩标贯击数等进行对比性研究,将其用于检测喷粉搅拌桩工程质量[4]；严明良等[5]由水泥土的电阻率与水泥含量、无侧限抗压强度的相关性,得出水泥土电阻率法可用于水泥粉喷桩施工质量检测。

3.2电阻率测试技术的运用

刘松玉等[2]发明的土电阻率测试仪,并证实其可用于室内试验；于小军等得出水泥土电阻率的主要影响因素，通过电测深剖面勘探和野外电测井，证实该测试技术可用于水泥土深层搅拌法工程[4]；汪魁等构建符合土石混合体导电特性的物理模型，得出土石复合介质电阻率大小和物理特征参数有关。通过测试技术，可以看出土石填方工程不同的质量会对应反演出不同的特征参数，将其用于检测土石填方的工程质量[12]。

3.3电阻率层析成像技术的运用

1987年岛裕雅等首次采用了电阻率层析成像,并提出了电阻率层析成像技术反演解释的方法；刘国华等[3]以电阻率层析成像理论为基础,将该技术用于寻找堤坝的隐患；王振宇等在电阻率层析成像理论基础上,由室内试验，得出电阻率与土的基本物理指标之间的关系及黏土的电阻率模型。通过对实测结果进行电阻率层析成像，能快速发现地下目标，可将该技术用于探测地下物质；赵明阶等利用高密度电的方法，对溶洞、堤坝上的裂缝、坝体上的渗漏通道、松软层、断裂层、以及其他土质不均等隐患进行详细侦查；余东等[11]通过对土石坝坝体渗漏通道进行电阻率层析成像诊断试验,3种不同排列方式下电阻率成像的反演图像都可得出渗漏范围；赵明阶,徐容等,利用介质电阻率对水敏感,将电阻率层析成像技术用于大林病险水库土石坝渗漏诊断[10]；何叶等[8]已知电阻率层析成像技术的基础理论，得出当路基内存在病害区时,其电阻率图像中会对应产生异常变化区域;不同病害的电阻率异常变化幅度会不同，得出电阻率成像技术可用于路基压实质量的检测和病害诊断；汪魁等通过实验得出电阻率层析成像技术可用于土石填方工程的质量检测[12]。

4结论

⑴总结各种土、石介质电阻率的影响因素，及因素对电阻率的影响规律；

⑵电阻率测试技术、电阻率法和电阻率层析成像技术在水泥土桩质量、大林病险水库土石坝渗漏的诊断测试、岩石的结构性、水泥土深层搅拌法工程、土石填方的工程、堤坝隐患、路基压实质量和病害等方面的应用。

参考文献

[1]ArchieGE.TheElectricalResistivityLogasanAidinDeterminingSomeReservoirCharacteristics[J].WellLoggingTechnology,2007,146(3):54-62.

[2]刘松玉等.土的电阻率室内测试技术研究[J].工程地质学报,2006,14(2):216-222.

[3]刘国华等.土的电阻率特性及其工程应用研究[J].岩土工程学报,2004,26(1):83-87.

[4]于小军等.水泥土电阻率特性及其在粉喷桩工程中的应用研究[J].建筑科学,2002,18(3):38-41.

[5]严明良等.水泥土的电阻率特性研究[J].工程勘察,2000(5):32-34.

[6]查甫生等.基于电阻率的非饱和土基质吸力预测[J].岩土力学,2010,31(3):1003-1008.

[7]许龙等.黄土湿陷过程中微结构变化规律的电阻率法定量分析[J].岩土力学,2010,31(6):1692-1698.

[8]何叶等.填方路基压实质量的电阻率成像诊断试验[J].中国公路学报,2011,24(3):16-21.

[9]缪林昌等.水泥土的电阻率特性研究[J].工程勘察,2000(5):32-34.

[10]赵明阶,徐容等.电阻率成像技术在土石坝渗漏诊断中的应用[J].重庆交通大学学报(自然科学版),2009,28(6):1097-1101.

[11]余东等.土石坝坝体渗漏通道的电阻率成像诊断试验研究[J].重庆交通大学学报(自然科学版),2010,29(2):224-226.

[12]汪魁等.土石复合介质电阻率特性理论及应用研究[J].重庆交通大学学报(自然科学版),2014,33(2):90-94.