任長安

（河北省水利水電勘測設(shè)計研究院，天津300250）

我國傳統(tǒng)的隱患探測方法一般是人工鉆探，這種方法雖然具有直觀、確定的優(yōu)點，但是費(fèi)時費(fèi)力，且不能全面評估隱患范圍，效果較差。而新興的物探方法如高密度電阻率法，能很好地滿足探測隱患需要的安全、快速、精細(xì)、無損等要求，對地下層面的電阻分布具有一定的成像功能，可以直觀明顯的表現(xiàn)出地下的裂縫軟弱層面、洞穴等。

高密度電法提高了野外工作效率，豐富了地下地質(zhì)信息。近年來已被廣泛的應(yīng)用于各種建筑物的隱患及質(zhì)量檢測中，取得了良好的效果。

1 工程概況

拒馬河發(fā)源于河北省淶源縣，流經(jīng)淶源縣、易縣、淶水縣和北京市房山區(qū)，在房山區(qū)張坊鎮(zhèn)鐵鎖崖以下分為南、北兩支，南支稱為南拒馬河，北支稱為北拒馬河。

南拒馬河自鐵鎖崖分流后向南，經(jīng)北河店向東，至新蓋房樞紐全長83.7km。其中北河店以上河道長51km，兩岸無堤呈地下河，河寬100～200m，縱坡1/300～1/800。北河店至新蓋房樞紐河道長32.7km，河底縱坡1/4000～1/6000，堤距500～2300m。南拒馬河堤防為土質(zhì)結(jié)構(gòu)，經(jīng)歷多次填筑而成，填土不均、堤身不密實且存在生物洞穴及其他隱患。每到汛期，遇高洪水位時，堤角堤身容易產(chǎn)生管涌、散浸等滲漏險情。尤其是險工段，主河床緊鄰村莊，一旦發(fā)生事故，后果不堪想象。

根據(jù)地質(zhì)勘察成果及區(qū)域地質(zhì)資料，工程區(qū)地層主要為第四系全新統(tǒng)沖洪積（）地層，局部零星夾雜有沼澤堆積（地層。巖性主要有礫石、中粗砂、粉細(xì)砂、粉土、砂壤土、壤土及黏土等，具備進(jìn)行高密度電法勘探的條件。

2 高密度電阻率法工作原理

高密度電阻率法是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的電法勘探技術(shù)，基于傳統(tǒng)電阻率法，屬于直流電法的范疇，采用高密度的電極測量，把幾十到上百根電極置到測點上，由電腦控制對多電極進(jìn)行供電，提供最高可達(dá)幾百伏的供電電壓，實現(xiàn)了逐點逐層探測。

通過將存儲數(shù)據(jù)調(diào)入圖象處理軟件，數(shù)據(jù)網(wǎng)格化后，應(yīng)用G3RTomo6.0高密度電法解釋軟件處理數(shù)據(jù)，通過二維或三維的正、反演計算，得到高密度電法視電阻率斷面色階圖，在圖像上用不同顏色或者灰度表示不同視電阻率值。根據(jù)顏色或灰度的不同表現(xiàn)測線下方地層不同位置、 不同深度的電阻率分布情況，如果被檢測堤壩為均質(zhì)土壩，且堤身內(nèi)部沒有其他隱患或異物，那么電法結(jié)果剖面圖上地下層面所展示的電阻率應(yīng)該是相同的，表現(xiàn)為相同或者漸變的灰度或顏色； 如果被檢測堤壩內(nèi)部存在隱患或異物，那么在電法結(jié)果剖面圖上對應(yīng)部位的視電阻率值就會與其他正常層面不同，在圖上表現(xiàn)為不同的灰度或顏色。如地下若有空洞、縫隙等隱患視電阻表現(xiàn)為高電阻；而對于軟弱層、滲漏通道等隱患視電阻率變現(xiàn)為低電阻。這些電阻率值表現(xiàn)了地下不同介質(zhì)的分布特征，對電阻率斷面色階圖反映的地層及其他地質(zhì)情況進(jìn)行有效地質(zhì)解釋。數(shù)據(jù)的采集及處理過程如圖1。

圖1 高密度電法數(shù)據(jù)采集及處理過程

3 儀器參數(shù)及工作布置

本次高密度電法勘探使用重慶地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)的DUK-2A高密度電法測量系統(tǒng)，采用溫納裝置。根據(jù)勘察任務(wù)要求和目的，電極間距2m，電極總數(shù)120根，最大隔離系數(shù)10，供電電壓最高180V，相鄰兩個排列之間重復(fù)觀測30個電極。布設(shè)電極時盡量避開水泥路面，必要時用尖鎬先行刨開碎石或水泥，在接地良好處布設(shè)電極；為減小接地電阻的影響，盡量打深電極。檢測工作在檢測范圍內(nèi)11個險工段內(nèi)進(jìn)行，并在堤防的近河端布置測線，測線長度共1.2km。

4 資料解釋與成果分析

數(shù)據(jù)處理應(yīng)用G3RTomo6.0高密度電法解釋軟件，通過二維反演計算后形成電阻率斷面色階圖。因工程檢測過長，現(xiàn)選取典型隱患特征進(jìn)行分析。

4.1 北連村險工段

北連村險工段位于南拒馬河右堤，該險工段測線共600m。由西向東布置測線，隔離系數(shù)10，道間距2m。北連村險工段0～240m電阻率剖面如圖2。

圖2 0～240m電阻率斷面

根據(jù)圖2不同顏色的視電阻率分布特征可以看出，剖面0～120m表層電阻率偏高，認(rèn)為該段堤身土質(zhì)不均，含砂量較高，堤身質(zhì)量不良。整個剖面下部（埋深5～8m）為高阻反應(yīng)，推測為較高電阻的砂層造成的反應(yīng)，后經(jīng)鉆孔資料驗證此處為砂壤土，電阻較高，印證了所推測情況。

4.2 楊村險工段

楊村險工段位于南拒馬河右堤，該險工段測線共1470m。由西向東布置測線，隔離系數(shù)為10，道間距2m。楊村險工段1260～1470m 電阻率剖面如圖3。

圖3 1260～1470m電阻率斷面色階成果

通過圖3可以看出，該測線范圍內(nèi)地下地層電阻率較平均，電阻率在30～70Ω·m左右。而在剖面1350～1430m范圍內(nèi)，深度1～8m之間，存在范圍較大的高電阻區(qū)域，橙色區(qū)域電阻超過了150Ω·m。推測該區(qū)域土層土質(zhì)不均，或者有夾砂、石塊的情況存在，橙色區(qū)域可能為大的石塊或者孔洞。鉆孔資料顯示此處區(qū)域由砂壤土填充，印證了高阻反應(yīng)的推測。這個區(qū)域堤身質(zhì)量存在隱患，需要密切注意。

4.3 李莊險工段

李莊險工段位于南拒馬河右堤，該險工段測線共1350m。由西向東布置測線，隔離系數(shù)10，道間距2m。李莊險工段1120～1350m電阻率剖面如圖4。

圖4 1120～1350m電阻率斷面色階成果

由圖4看出，1180～1200m范圍土地表層有高阻反應(yīng)，經(jīng)現(xiàn)場踏勘為生活垃圾和建筑材料堆積所導(dǎo)致，此處堤身存在隱患；1245～1300m范圍，電阻率剖面圖表現(xiàn)出了上層高阻下層低阻的特征，且低阻電阻率小于10Ω·m，且周圍電阻率等值線較雜亂，應(yīng)為含水反應(yīng)，后調(diào)查發(fā)現(xiàn)此段下方為東馬營倒虹吸，上部高阻為建筑物頂板反應(yīng)，下部低阻為河水反應(yīng)，施工時需注意，防止出現(xiàn)事故。

5 結(jié)語

（1）南拒馬河堤防經(jīng)過多年多次建設(shè)和維護(hù)及多次搶險施工，質(zhì)量層次不齊，每次施工維護(hù)存在銜接不好的情況，搶險施工時可能存在就近取土，不講究質(zhì)量的情況，造成了堤身存在松散層的可能性。

（2）工程共完成了南拒馬河左右兩岸12.4km的隱患檢測，檢測基本查清了堤防下明顯隱患，為今后的堤防檢測提供借鑒作用。