风电场岩土电阻率影响因素及数据测试分析

土壤电阻率是单位长度土壤电阻的平均值，它是接地工程计算中的一个最为常用的参数，直接影响地网地面电位分布、接触电压和跨步电压及其机电型号的选取。 土壤电阻率是决定接地体电阻的重要因素，为了合理设计接地装置，工程中必须首先对土壤电阻率进行实测，以便用实测电阻率做接地电阻的计算参数。
一、影响土壤电阻率主要因素
1、土壤中导电离子的浓度和土壤中的含水量的影响
土壤电阻率的大小主要取决于土壤中导电离子的浓度和土壤中的含水量，土壤中所含导电离子浓度越高，土壤的导电性就越好，土壤电阻率就越小；反之就越大。如沙河中，河底的土壤电阻率较大，就是因为河底由于流水的冲刷，导电离子浓度较小所致。土壤越湿，含水量越多，导电性能就越好，土壤电阻率就越小；反之就越大。这就是接地体的接地电阻随土壤干湿变化的原因。
2、土质的影响
不同土质的土壤电阻率不同，甚至相差几千到几万倍。不同土质在不同含水量时的土壤电阻率值也千差万别，根据土质、土质含水量土壤电阻率可以大致归纳为：花岗岩、大理岩、灰岩等—碎石、砂砾石等—粘土、黄土、粉土等—含水沙土、粘土等。 
3、温度的影响
温度对土壤电阻率的影响也较大。一般来说，土壤电阻率随温度的升高而下降。当温度从0°C上升时，土壤电阻率仅平稳下降；当温度下降时，土壤电阻率出现明显的增大。
4、土壤的致密性的影响
土壤的致密与否对土壤电阻率也有一定的影响。试验表明，当粘土的含水量为10%，温度不变，单位压力由1961Pa增大10倍到19610Pa时，土壤电阻率可下降到原来的65%。因此，为了减少接地电极的流散电阻，必须将接地体四周的回填土夯实，使接地极与土壤紧密接触，从而达到减小土壤电阻率的效果。
5、季节因素的影响
季节的变化也将引起土壤电阻率的变化。季节不同，土壤的含水量和温度也就不同，影响土壤电阻率最明显的因素就是降雨和冰冻.在雨季，由于雨水的渗入，地表层土壤的电阻率降低，低于深层土壤；在冬季，由于土壤的冰冻作用，地表层土壤的电阻率升高，高于深层土壤。这样，使土壤由原来的均匀结构变成了分层的不均匀结构，引起土壤电阻率的变化。多年冻土的土壤电阻率极高，可达没有冻土时的几十倍。在我国东北地区，冬季冻土的厚度可达1.6m。
二、测试方法与技术
1、风机点位(测试点)的确定
工作区内风机点位的确定是根据甲方提供风机及升压站坐标逐个定位的。开工前先将（参与工作的）GPS根据已知风机点位和甲方提供的相应风机点位坐标进行GPS参数的调整，确保坐标准确后，方进行测试工作。
测试工作多使用手持麦哲伦探险家系列的GPS210型号的卫星定位仪进行测量，该型号的GPS正常接收信号时水平定位精度较高，可满足一般性工程对精度的要求。
2、电阻率测试工作
岩土电阻率测试方法国内较多采用对称四极电测深法（AMNB），并参照美国国家岩土试验标准（ASTM-G657）温纳四极法。根据所提供的风机机位坐标及升压站实际位置按工作要求在适当位置布设测试点。
外业测试仪器为目前国内较先进的重庆万马物探仪器公司生产的WDA-1、1A超级数字直流电法仪，测量电极MN选用直径为4mm的紫铜棒，供电电极AB选用直径为10mm的黄铜棒。若是冬季施工，在测量过程中可考虑将电极穿透冻层，尽量避免冻土层对测试工作的干扰，此外在观测过程中对测得数据均进行2-3次观测以确保观测精度、对测点数据中出现的异常点，畸变点均进行多次重复观测，确保数据采集的准确性。
三、地层电阻率数据分析
土壤电阻率的大小与岩土的矿物及化学成分、湿度、孔隙度、是否冻结等多种因素相关联，地层岩土构成不同，土壤电阻率数值差别也很大，一般可概括分类如下：

1. 粉土

粒径大于0.075mm的颗粒质量不超过总质量的50%，且塑性指数等于或小于10的土应定名为粉土。用手捻摸时的感觉：感觉有细颗粒存在或感觉粗糙，有轻微粘滞感或无粘滞感。粉土多以黄色、黄褐色、灰色、灰褐色为主，干强度低，韧性低，稍有光泽，摇震反应较为灵敏。其视电阻率一般均＜300Ω·m，介于70～200Ω·m之间。

1. 粉质粘土

依据《建筑地基基础设计规范》GB50007--2002，粉质粘土是指塑性指数介于10～17之间的粘性土。其视电阻率一般均＜150Ω·m，介于20～100Ω·m之间。

1. 含碎石粘土

含碎石粘土多浅黄色、黄色、土黄色，可塑状态，以粘土为主，其视电阻率在一般介于100—1000Ω·m之间。

1. 含砾粘土

含砾粘土为残坡积成因，多呈砖红色、浅棕红色，可塑状态，以粘土为主，含有角砾及少量碎石，角砾及碎石主要成由玄武岩及凝灰岩组成。其视电阻率一般均＜200Ω·m，介于50～150Ω·m之间。

1. 含碎石粉土

含碎石粉土为残坡积成因，多呈灰褐色、土黄色，由粉土含碎石及少量块石组成。碎石主要由玄武岩及凝灰岩组成。其视电阻率一般介于150～600Ω·m之间。

1. 花岗岩（150-450）

花岗岩是一种岩浆在地表以下凝却形成的火成岩，主要成分是长石和石英。花岗岩不易风化， 硬度高、耐磨损，多为浅黄色或浅肉红色。全风化花岗岩视电阻率一般介于60～200Ω·m；强风化花岗岩视电阻率一般介于240～600Ω·m；中风化花岗岩视电阻率一般介于1000～2000Ω·m；未风化（完整）花岗岩视电阻率一般介于10³～10⁵Ω·m。

1. 角砾岩（凝灰岩、珍珠岩）

角砾岩和凝灰岩一样，是一种碎屑岩，角砾岩由从母岩上破碎下来的，颗粒直径大于2毫米的碎屑，经过搬运、沉积、压实、胶结而形成的岩石；凝灰岩组成的火山碎屑物质有50%以上的颗粒直径小于2毫米，成分主要是火山灰，外貌疏松多孔，粗糙，有层理，颜色多样；珍珠岩是一种火山喷发的酸性熔岩，经急剧冷却而成的玻璃质岩石。强风化角砾岩（凝灰岩、珍珠岩）视电阻率一般介于30～150Ω·m之间；未风化角砾岩（凝灰岩、珍珠岩）视电阻率一般介于10²～10⁴Ω·m之间。

1. 流纹岩

流纹岩是一种火成岩，是火山的酸性喷出岩石，其化学成分与花岗岩相同，由于形成时冷却速度较快使矿物来不及结晶，二氧化硅含量大于69%，其斑晶主要为钾长石和石英组成，晶体形状为方形板状，有玻璃光泽，但有解理。强风化流纹岩视电阻率一般介于220-860Ω·m之间；未风化流纹岩视电阻率一般介于10²～10⁴Ω·m之间。

1. 煌斑岩

煌斑岩为细粒致密块状基性脉岩，为花岗岩之侵入岩脉，主要由绿帘石、绿泥石、方解石与斜长石组成，煌斑岩为一种浅成岩，通常颜色较深。全风化煌斑岩视电阻率一般介于120-360Ω·m之间；未风化煌斑岩视电阻率一般介于10²～10⁵Ω·m之间。

1. 玄武岩                           

玄武岩体积密度为2.8～3.3g/cm³，致密者压缩强度很大，可高达300MPa，有时更高，存在玻璃质及气孔时则强度有所降低。玄武岩耐久性甚高，节理多，且节理面多成六边形。强风化玄武岩视电阻率一般介于250～650Ω·m之间；未风化玄武岩视电阻率一般介于 10³～10⁵Ω·m之间。

1. 千枚岩（大理岩）                           

千枚岩原岩为粘土岩、粉砂岩或中酸性凝灰岩，是低级区域变质作用的产物，因原岩类型不同，矿物组合也有所不同，从而形成不同类型的千枚岩；大理岩由碳酸盐岩经区域变质作用或接触变质作用形成，主要由方解石和白云石组成，此外含有硅灰石、滑石、透闪石、透辉石、斜长石、石英、方镁石等。强风化千枚岩（大理岩）视电阻率一般介于220～560Ω·m之间；未风化千枚岩（大理岩）视电阻率一般介于 10³～10⁴Ω·m之间。

1. 构造碎裂岩

构造碎裂岩属于动力变质岩的一种，是指发生在强烈地壳错动带内，由机械作用占主导地位形成的变质岩。构造碎裂岩视电阻率一般＜150Ω·m。
 
四、结束语
应当注意的是，岩土所处环境各有不同，对岩土的作用因素也千差万别，同一种岩土体由于受湿度、风化、侵蚀的影响不同，电阻率的跨度范围较大，因此在实际工程中，应具体问题具体分析。
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