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地電阻探測法是在地表上利用兩根電極棒將直流電灌入地下,而後在地表上量 測另兩根電極棒間的電壓差,此法是量測大範圍的電阻值,此電阻與土層的組成、

飽和度以及土層孔隙中流體的導電度有關,透過反算技巧可獲得電阻之深度 2D(或 3D 剖面,藉著所得之剖面可應用於地層、壩體含水特性之變化調查。此法於高電阻 環境中亦能有效量測,可探測較大孔洞,但於高導電性環境下效果不佳(尤其是表面 高導電)。此外,量測需確保電極與地表有良好耦合以免獲得錯誤數據,亦要注意反 算所得之結果於深層有較差解析度。

二維地電阻地電阻影像探測的量測原理為藉由外加低頻電流經由圖 2.1.4-1 中電 流極 C1、C2 流入地層中,再利用電位極 P1、P2 量測地層所反應的電位差值,由該 量測的電壓值與電流值經由靜電學理論計算受測土層之視電阻率(apparent resistivity)。

量測空間影響範圍視電極間距而定,展距越大所能探測深度越深,但相對解析能力 會有所降低。量測過程藉由改變不同電極間距與位置,獲得不同幾何空間位置上的 視電阻率值,稱為似電阻率剖面(Pseudo-Section),經由反算分析獲得真實電阻影像 剖面,藉以了解地層構造。不同電極排列的幾何參數影響探測的結果會不同,常見 的電極排列如圖2.1.4-1 所示。

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圖2.1.4-1 地電阻影像探測的各種排列方式 Figure 2.1.4-1 Common arrangements of ERT

地電阻量測之電阻影像剖面(Pseudo-Section)表示每一施測幾何(電極配置)所得 到之視電阻率,必須透過反算分析方能得到地層真正的電阻率分佈。其反算分析方法 主要以正算模式為基礎,若假設一電阻率分佈,量測之視電阻率可依據靜電學理論與 有限元素法或有限差分法模擬預測,若設法改變電阻率分佈,使得預測值盡量逼近量 測值,則可估計出地層之電阻率分佈。由於資料量大,反算分析通常以結合正算模式 之最佳化方法進行,由實際量測資料(pseudo-section)反算地層之電阻率分佈以獲得 現場電阻率分布(如圖 2.1.4-2 所示)。

本計畫預計配合確認後之鑽探孔位,於現場布設 3 條地電阻剖面測線(如圖 2.1.4-3),

總探測長度為 1,000 公尺(含)以上。於現場進行地電阻探測時,須根現場地形地貌以及 探測目標決定測線長度以及施測排列方法,於佈設時須注意電極棒與地層之接觸狀況,

必要時須以鹽水澆置以增加導電。現場施做流程詳述如下(施作照片請詳見圖 2.1.4-4):

a. 根據現場地形地貌與目標物(即目標深度)決定測線長度、測線間距。

b. 根據目標物的深度與特性決定施測方法與電極排列方式。

c. 佈設各電極位置與測量座標。

d. 建立測線量測點控制排程。

e. 測試各電極接地電阻。

f. 決定 output 電流大小並開始施測。

g. 完成施測,並檢查各測點資料完整性,必要時重新施測,維護資料品質。

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圖2.1.4-2 前期車心崙邊坡二維地電阻率影像剖面圖(實績) Figure 2.1.4-2 Two-dimensional ERT results at Chexinlun site

圖2.1.4-3 地電阻測線規劃(藍色線條) Figure 2.1.4-3 Survey planning of ERT (blue line)

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圖2.1.4-4 二維地電阻影像探測法現場施作流程

Figure 2.1.4-4 On-site implementation process of two-dimensional ERT

本計畫期望透過地電阻影像剖面法將崩積層與岩盤面給描繪出來。根據李正兆 (2007) 當地層之粒徑不同,其組成成份、壓密程度、膠結程度、孔隙率、含水量等可 能都不盡相同,而孔隙水之導電度在小區域內通常變化不大。對於淘選度良好的地層,

其電阻率可以維持在穩定的範圍內變化,組成顆粒愈細,電阻率的變化範圍愈窄。一 般而言,電阻率愈小的其對應之地層粒徑愈小,但不同年代而岩相類似之地層其電阻 率也有差異。通常崩塌區之地層組成為上覆之崩積層與下伏之岩層,崩積層代表移動 崩落之地層,材料為大小不一之岩塊與砂土混雜,組織鬆散且不均勻,導致透水性與 強度亦不一致,大致上是隨著岩塊含量增加(細粒料減少)而增加。理想狀況下,若崩 積層組成材料以細粒料為主時,其透水性差,在地下水位面以下時,應會呈現低電阻 率並與下伏之較為完整岩盤有明顯之差異,此時可合理推估崩積層厚度與範圍。若崩 積層中岩塊較多且較乾燥(位於地下水之上),電阻率會升高;若濕潤含水(位於地下水 之下),電阻率則會降低,因而在崩積層中就會顯示在垂直方向不同之電阻率差異,而 且電阻率之變化幅度甚大。故僅以電阻率之差異辨認崩積層及厚度,並不符合真實之 地質狀況。此外,若從剖面資料顯示崩積層之等電阻率曲線趨勢大致上略與地表面平 行或小角度傾斜,僅局部呈垂直狀時,表示崩積層大體上仍為近似層狀之堆積。若剖 面中之等電阻率曲線與層面趨勢相符時,顯示層面為主要之不連續面,岩性對電阻率 之貢獻較大;相對的,可能是無地下水賦存,或是低透水性岩層且節理(裂隙)發育不 佳致地下水含量甚少,無法主導電阻率之變化。這類現象通常發生在較年輕之岩層,

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