高密度电法在岩溶区风电机组微观选址阶段的应用

朱多林黄锋胡鹏飞

(中国能源建设集团陕西省电力设计院勘测室陕西西安710054)

摘要：在风力发电项目建设中，常常会存在岩溶地基。作为一种复杂的地质环境，岩溶的发育特征极其复杂，目前没有一种探测手段能完全胜任。作为点状分布的风电机组，如果能够在微观选址阶段就对岩溶发育区域进行避让，则会降低地基处理的费用，也在一定程度上为确保机位稳定奠定了基础。本文通过高密度电法在风电机组微观选址阶段的应用，证明了高密度电法在岩溶探测中的有效性。

关键词：高密度电法；岩溶；风电机组；微观选址

0引言

随着建设用地的日益趋紧，越来越多的风电项目会遇见岩溶地基。风电机组作为高耸建筑物，准确查明下部的岩溶发育情况对建筑物的安全运行至关重要。但由于岩溶发育的不确定性因素很多，目前还没有一种完全有效的手段实现岩溶探测。作为点状分布的构筑物，如果在风电机组的微观选址阶段就能够对岩溶发育区域进行及早避让，则会大大降低后期地基处理的费用，也在一定程度上保障了机位的稳定性。

本文从风力发电项目岩土工程勘察的角度出发，介绍了高密度电阻率法在风电机组微观选址阶段岩土工程勘察方面的应用，以此来以提高风机选址的成功率。

1方法简介

高密度电法是以地下介质的电性差异为理论基础，将直流电通过一次布置的多道电极传入地下，建立起较为稳定的人工电场，然后通过自动控制转换装置对所布设的剖面在地下水平向和竖直向的电阻率变化情况进行观测分析，划分出电阻率的异常区域，进而分辨出异常体。

对于岩溶发育区域，由于溶蚀裂隙间充填物性质的不同，导致该区域和侧壁完整基岩会有电性差异，这为该区域开展高密度电阻率法探测提供了物性前提及分析依据。一般情况下，当裂隙间充填物为黏性土或水时，由于该种介质的电阻率较低，与围岩相比表现为低阻；当裂隙间没有充填物或者认为充填物为空气时，则显示为高阻。

2工程实例

某拟建风电项目地处中山地区，海拔高程1770m～2040m。该区域雨量充沛，境内水系发育。风电机组大都位于山梁顶部，机位处地形较平缓，植被密集。机位附近出露地层主要为上部较薄第四系残坡积层和下部三叠系灰岩，灰岩岩体节理裂隙较发育，为岩溶的发育提供了较为有利的条件。

工程组成员在微观选址的过程中，某一机位处风资源发电量较高，地形较为平缓，但地表溶蚀严重，机位中心附近溶蚀裂隙发育，裂隙呈长缝型，宽度最大处约0.5m，长约1.5m，如图2-1所示。根据调查了解，该裂隙处“冬冒热气，夏冒凉气”。根据相关的工程经验，现场人员推测该机位处地下岩溶较为发育，建议进行相应的避让。但考虑到该机位处风资源较为丰富，因此有必要进一步进行核实。为了进一步查明岩溶的发育程度、尽快给设计提供准确的参考意见，岩土人员决定采用高密度电阻率法对此岩溶裂隙进行探测。

图2-1机位中心附近的岩溶裂隙

高密度电阻率法测量电极选用30根，电极距1.5m，最大间隔系数为8，测量模式选用温纳装置。为了尽可能地在剖面上反映岩溶的发育情况，在测线布置时以裂隙洞口作为测线中点，最终获得的电法反演成果如图2-2所示。

图2-2高密度电法剖面及反演成果图

从图2-2看出，视电阻率自上而下总体呈三层：上部区域视电阻率350～650Ω•m，呈现低阻特征，厚度变化较大，推测为上部的粉质黏土层。该层受下部基岩界面起伏的控制，厚度变化较大，且该层含水量较高，导电性较好，表现为低阻特征；下部视电阻率3000～4800Ω•m，视电阻率较上部地层明显变大，整体呈现为向上突起的穹腔形，疑似为岩溶洞室。洞室顶部距离地表最近处约5m，探测深度范围内洞室宽度最大可达10.5m；中部区域视电阻率中部800～2000Ω•m，介于上部和下部之间，推测为基岩溶蚀裂隙较为发育的地带，由于裂隙间充填有黏性土，表现为相对低阻。

综合上述的结论，推测机位下部地下岩溶较为发育，后期地基处理费用较高，且机位的安全性无法得到有效保障，因此建议设计在进行经济、技术综合权衡的基础上尽量考虑重新调整风机位置。设计最后也采纳了岩土人员的建议。

后期，为进一步证明推测的准确性，岩土人员采用背包钻对机位处裂隙发育区域进行了复核。钻探过程中有明显的掉钻及钻机漏水现场，进一步证明了上述推断的有效性。

3结语

对岩溶区的风力发电建设项目，如何在微观选址阶段就尽可能地避开岩溶较为发育的地段，是岩土工程专业应该考虑的问题。本文通过高密度电阻率法在岩溶区风机微观选址阶段的应用，证明了高密度电阻率法在该阶段地下岩溶探测过程中是一种较为有效的手段。

参考文献：

[1]李富，刘树才，曹军，等．高密度电阻率法在工程勘察中的应用研究[J]．工程地球物理学报，2006，3(2)：119～124．

[2]梁源珠，叶臻，李杨，等．高密度电法在岩溶地区勘察中的应用[J]．资源环境与工程，2018，2(32)：307～309．