劉振雄

摘要：對溶巖發(fā)育地區(qū)的地面塌陷區(qū)域，進(jìn)行了高密度電阻率法探測應(yīng)用研究。介紹了高密度電阻率法的工作原理，數(shù)據(jù)處理及異常解釋推斷，取得了良好應(yīng)用效果，進(jìn)一步說明高密度電阻率在工程地質(zhì)中的高效經(jīng)濟(jì)實(shí)用性優(yōu)點(diǎn)。

Abstract： The application of high-density resistivity method is studied in the ground collapse area of lava-producing areas. The working principle， data processing and abnormal interpretation of high-density resistivity method are introduced， and good application results are obtained， which further demonstrates the high-efficiency and economical advantages of high-density resistivity in engineering geology.

關(guān)鍵詞：高密度電法;溶巖;異常

Key words： high-density resistivity method;lava;abnormal

中圖分類號：P631.3+22 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）09-0162-03

0 ?引言

目前工程地質(zhì)勘察中，溶巖發(fā)育地區(qū)問題越來越來多，溶巖不僅會導(dǎo)致基巖面起伏很大，而且產(chǎn)生很多溶侵蝕帶，溶洞，土洞等不利地質(zhì)現(xiàn)象，對基礎(chǔ)建設(shè)結(jié)構(gòu)安全存在的隱患越來越大，近些年來，由巖溶發(fā)育引起的地面塌陷，基礎(chǔ)工程建筑物不均勻沉降等地質(zhì)災(zāi)害愈發(fā)增多，直接威脅著人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全，因此，對溶巖發(fā)育地區(qū)進(jìn)行科學(xué)的探測，查明地下基巖起伏，溶蝕帶和溶洞等不良地質(zhì)，為工程設(shè)計(jì)和施工提供有價值的科學(xué)依據(jù)。

1 ?高密度電阻率法基本原理

高密度電法的物理前提是地下介質(zhì)間的導(dǎo)電性差異。和常規(guī)電阻率法一樣，它通過供電電極向地下供電流I，然后再測得測量電極間電位差ΔV，從而求得該測量點(diǎn)的視電阻率值ρs=KΔV/I。若排列電極的電極距不變，而記錄點(diǎn)位置移動時，即為電剖面法，測地電橫向變化;若排列電極的電極距變化，而記錄點(diǎn)位置不變時，即為電測深法，測地電垂向變化;高密度電法是電剖面法與電測深法兩種技術(shù)結(jié)合并同時進(jìn)行，一次完成二維視電阻率剖面，供地質(zhì)解釋使用。

2 ?測區(qū)地質(zhì)概況

案例1：測區(qū)內(nèi)出露地層主要有石炭系上統(tǒng)黃龍組、船山組和第四系全新統(tǒng)沖積層。①石炭系上統(tǒng)黃龍組（C2h2）：位于塌陷區(qū)西南方400m處，厚層狀白云巖夾白云灰?guī)r，局部具大理巖化及矽卡巖化。地層總體走向北西，傾向北東，傾角5°。②石炭系上統(tǒng)船山組（C2c）：隱伏于塌陷區(qū)下部，淺灰色厚層狀細(xì)（微）晶灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r通達(dá)，交通較為便利。該區(qū)以往局部發(fā)生過兩次塌陷坑事故，深度約1m。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料可知，該區(qū)下部為石炭系船山組灰?guī)r，巖溶較發(fā)育，表層松散層較薄，易形成巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害、礫狀灰?guī)r。地層總體走向北東，傾向北北西，傾角10°。③第四系全新統(tǒng)沖積層（Q4al）：由亞粘土、亞砂土和砂礫石層組成，主要沿東側(cè)溪流分布。厚度不詳。塌陷位于弋陽縣曹溪鎮(zhèn)東港村西港村小組南側(cè)，有鄉(xiāng)村公路。

案例2：根據(jù)已知地質(zhì)資料場地及周邊一定區(qū)域上部主要為第四系全新統(tǒng)桂洲組，巖性為淤泥、粉砂、黏土、細(xì)砂、中砂等。經(jīng)鉆探揭露，下伏基巖有第三系粉砂巖、礫巖和石炭系泥巖、灰?guī)r。局部分布有第四系殘積土，為礫巖、粉砂巖風(fēng)化而成。

斷裂構(gòu)造;場地及周邊一定區(qū)域內(nèi)無斷裂構(gòu)造，外圍的斷裂構(gòu)造均為非活動性斷裂構(gòu)造，對場地的穩(wěn)定性沒有影響。本場地未發(fā)現(xiàn)斷裂構(gòu)造形跡，場地是穩(wěn)定的。

巖土層的劃分：

根據(jù)本次鉆探揭露的情況，勘察場地地基土主要由人工填土（Qml）、第四系沖洪積層（Qal+pl）、殘積層（Qel）、第三系粉砂巖（E）及石炭系（C1）灰?guī)r組成。

3 ?工作技術(shù)方法

在野外進(jìn)行工作時，高密度電法采用溫納排列裝置，為獲得更多的信息及足夠的探測深度，電極距采用5m進(jìn)行觀測，電極數(shù)最大可120個，單條測線最長度600m。實(shí)際觀測時，電極釘均用泥土封孔，澆灌鹽水，保證了電極接觸良好性。每個排列的觀測始末均對儀器和多路轉(zhuǎn)換器的電源電壓測量，對于儀器電源電壓低于規(guī)定時，及時更換了電池。對觀測中出現(xiàn)誤差較大的點(diǎn)，均在現(xiàn)場查明原因并進(jìn)行了及時處理。工作中，對高密度電纜線定期檢查其完好程度，對不符合規(guī)范要求的電線，在現(xiàn)場查明了原因，采取了措施，及時進(jìn)行了處理。

溫納裝置（WN）的電極排列規(guī)律是：A，M，N，B（其中A，B是供電電極，M，N是測量電極），AM=MN=NB為一個電極間距，隨著間隔系數(shù)n由n（MIN）逐漸增大到n（MAX），四個電極之間的間距也均勻拉開。該裝置適用于固定斷面掃描測量，其特點(diǎn)是測量斷面為倒梯形，電極排列如圖2。

4 ?資料數(shù)據(jù)處理

野外采集數(shù)據(jù)處理經(jīng)過高密度軟件RES2DINVE反演、并運(yùn)用SURFER軟件配合，繪制出各剖面視電阻率等值線圖，通過反演后的視電阻率剖面結(jié)合工區(qū)地質(zhì)資料進(jìn)行解釋分析。

5 ?異常解釋推斷

案例1，高密度電法剖面分布在西崗村塌陷區(qū)附近2km以內(nèi)。區(qū)內(nèi)第四系為亞粘土、亞砂土和砂礫石層組成，根據(jù)地層含水情況差異，視電阻率約在100～500Ω·m?；鶐r為石炭系上統(tǒng)船山組灰?guī)r視電阻率大于600Ω·m。

1線如圖3位于村前，34到42號電極穿過塌陷區(qū)，41、42號電極位于塌陷坑TXK4邊緣。地表電阻率不均勻，在-30m深處有電阻率分層為基巖界面，Ⅰ號異常位于塌陷區(qū)下方呈球狀寬30m、高30m，底部位于-40m深處，推測為巖溶發(fā)育 ;Ⅱ號異常位于30號電極處呈球狀，寬20m、高10m距Ⅰ號異常約40m推測為巖溶發(fā)育;推測F斷層穿過Ⅱ號異常。該處易形成巖溶發(fā)育。

2線如圖4起點(diǎn)位于村西南面，穿過村莊至村北面小溪。剖面整體界面清晰，1到30號電極位置覆蓋層厚度不大約10m左右，在31到36號電極處Ⅲ號異常呈半球形，距36號點(diǎn)距50m左右有巖溶發(fā)育，推測該處為巖溶發(fā)育。

案例2，慶維龍倉儲地塊工程地位于肇慶高新區(qū)，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)圖及附近工程地資料，其上部土層以沖積黏性土、砂土、礫石為主，局部有軟土分布，土質(zhì)松軟;基底為土石炭系砂巖、灰?guī)r、頁巖。場區(qū)無大斷裂通過。場區(qū)主要重點(diǎn)和難點(diǎn)為軟土、巖溶。

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)圖及附近工程地資料，其上部土層以沖積黏性土、砂土、礫石為主，局部有軟土分布，土質(zhì)松軟;基底為土石炭系砂巖、灰?guī)r、頁巖。場區(qū)無大斷裂通過。場區(qū)主要重點(diǎn)和難點(diǎn)為軟土、巖溶。區(qū)內(nèi)含水填土，沖積淤積層，風(fēng)化層電阻率20～100Ω·m?；鶐r電阻率300～1000歐Ω·m。

L4線如圖5電阻率背景值72～300Ω·m，位于測線電極35～38號電極，深度-25～-39.4m處呈現(xiàn)出低電阻率，電阻率值18.3～34Ω·m，異常呈扁長橢圓形狀寬15m、高14m，封閉式異常。結(jié)合剖面地質(zhì)資料推測可能形成巖溶發(fā)育。

L5線如圖6電阻率背景值70～325Ω·m，位于測線37～39號電極深度-28～-38.4m呈現(xiàn)出低電阻率封閉式異常，電阻率值21～32Ω·m，異常呈橢圓形狀長15m、高10m，底部位于-39.4m異常半未封閉。結(jié)合剖面地質(zhì)資料推測可能形成巖溶發(fā)育。

L9線如圖7電阻率背景值70～325Ω·m，位于測線32～35電極號，深度-34～-39.4m呈現(xiàn)出低電阻率，電阻率值21～32Ω·m，異常呈橢圓形狀長15m、高5m，底部位于-39.4m異常未封閉。結(jié)合剖面地質(zhì)資料推測可能形成巖溶發(fā)育。

6 ?結(jié)論

高密度電阻率法作為一種快速有效的工程物探方法在各種工程勘察中已多次應(yīng)用。通過本次探測，可以得出以下結(jié)論：

①本次高密度電法測量基本查明巖溶發(fā)育分布及隱伏基巖界面情況。在區(qū)內(nèi)推測斷層一條、圈定六個巖溶發(fā)育。

②高密度電阻率法能夠較準(zhǔn)確的查明巖溶發(fā)育的位置、埋深等參數(shù)，與鉆探配合使用，可以大大減少鉆探工作量，為建筑物的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工提供重要參考價值和指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]雷宛，鄧一謙，肖宏躍.工程與環(huán)境物探[M].北京：地質(zhì)出版社，2007.

[2]劉昌忠，吳湘濱，朱自強(qiáng).用高密度電法探測公路地下破壞性巖溶構(gòu)造[J].湖南交通科技，2004，30.

[3]孔繁良，陳超.高密度電法在清江水布埡庫區(qū)滑坡調(diào)查中的應(yīng)用[J].工程地球物理學(xué)報(bào)，2008，5（2）：201-204.

[4]李建華，黃立勇.2007.高密度電法在巖溶、采空區(qū)探測中的應(yīng)用[J].土木工程，21（3）：37-39.

[5]劉國興.電法勘探原理與方法[M].北京：地質(zhì)出版社，2005.