電磁法與高密度電法在巖溶探測工作的應用

陳德靖

摘 要：地下水長期作用于灰巖裂隙往往使巖溶或破碎帶更加發育，形成地下溶洞，給工程建筑安全帶來極大的隱患和危險。為了查明建筑基地巖溶分布及發育情況，根據巖溶與其周圍介質的電性差異，綜合運用高密度電阻率法和瞬變電磁法，對長順縣環城東路道路某隧道開展物探勘查工作。實踐表明，綜合物探方法 的應用，其探測效果可以起到互相驗證及互相補充的作用，可為建筑工程提供不同深度可靠的、精確的地下地質基礎資料。

關鍵詞：電磁法；高密度電法；巖溶探測；應用

根據工作目的及任務，結合實際地形情況，在該工區K0+940至K1+180隧道段采用的是瞬變電磁法進行勘探；K0+640至K0+940隧道入口處的山間小盆地路基部分采用的是高密度電法進行勘探。通過野外工作，獲得2條瞬變電磁法剖面原始數據及1條高密度電法剖面原始數據；經數據處理，獲得瞬變電磁法成果剖面2幅，高密度電法成果剖面1幅，大致圈出巖溶、裂隙發育、巖石破碎區域。

1 瞬變電磁法

瞬變電磁法，是利用不接地回線或電極向地下發送脈沖式一次電磁場，用線圈或接地電極觀測由該脈沖電磁場感應的地下渦流產生的二次電磁場的空間和時間分布，來解決有關地質問題的時間域電磁法。該方法受地形影響相對較小，觀測的是純二次場，勘探深度相對較深等優勢。

1.1 瞬變電磁法剖面S02線解釋

根據瞬變電磁法視電阻率剖面圖，結合工區地質資料進行綜合解釋，獲得2幅瞬變電磁法最終剖面成果圖（見圖1、2）。

瞬變電磁法S02線剖面位于K0+940至K1+180段隧道左幅，全長為250米，測點距10米；K1+100至K1+120段由于地形較陡，無法施工，3個點未能測量。

從剖面圖分析：電阻率反應明顯，物性層位清晰；剖面標高1220米至1010米整體為高電阻率，剖面標高1010至920米電阻率相對為中低值，結合工區地質資料分析，推測標高1010米為石炭系下統上司組（C1sh）與舊司組（C1j）地層分界面；剖面20米至230米（點號S02K0 960至S02K1 170），標高1140米至960米，存在多處物探異常（異常2-1至2-10），異常2-1、2-3、2-4、2-6為高阻異常，推測為巖溶發育；異常2-2、2-5、2-7、2-8、2-9、2-10為低阻異常，推測為巖溶發育、裂隙或巖石破碎；異常2-2、2-3、2-4、2-5、2-6在設計隧道底板標高附近，對隧道施工存在很大安全隱患，尤其以異常2-2隱患最大；異常2-5由于處于物探測點覆蓋范圍邊緣，異常結果僅做參考。

1.2 瞬變電磁法剖面S04線解釋

瞬變電磁法S04線剖面位于K0+940至K1+180段隧道右幅，全長為250米，測點距10米；K1+100至K1+120段由于地形較陡，無法施工，3個點未能測量。

從剖面圖分析：電阻率反應明顯，物性層位清晰；剖面標高1220米至1010米整體為高電阻率，剖面標高1010至920米電阻率相對為中低值，結合工區地質資料分析，推測標高1010米為石炭系下統上司組（C1sh）與舊司組（C1j）地層分界面；剖面20米至200米（點號S04K0 960至S04K1 140），標高1150米至980米，存在多處物探異常（異常4-1至4-7），異常4-3、4-4、4-6、4-7為高阻異常，推測為巖溶發育；異常4-1、4-2、4-5為低阻異常，推測為巖溶發育、裂隙或巖石破碎；異常4-3、4-4、4-5、4-6、4-7在設計隧道底板標高附近，對隧道施工存在很大安全隱患，尤其以異常4-3和4-5隱患最大；異常4-5由于處于物探測點覆蓋范圍邊緣，異常結果僅做參考。

2 高密度電法

高密度電阻率法是一次性布極，多道高密度采樣的地面電阻率法的一個變種，其實質是具有測深與剖面測量性質的電阻率法，與傳統電阻率方法原理完全相同，即以地下介質的電性差異為物質前提，通過分析研究人工場源的分布及變化規律來尋找目標異常體。其特點是：信息量豐富、分辨率高以及全自動、快速采樣，具有效率高，信息豐富、解釋方便和精度高等優點。

其中，剖面G02線：剖面全長為245米，點距5米。

從剖面圖分析：電阻率反應明顯，物性層位清晰；在整個剖面的表層出現一中間向剖面兩端逐漸變厚的低阻層，電阻率在50～150Ω·m，厚度在0.5米至3.5米（均厚約2米），推測為第四系覆土層或強風化層引起；剖面中深部，電性層相對較完整，電阻率總體表現為高阻特征，推測為完整基巖。

3 結論

（1）本次物探工作采用瞬變電磁法及高密度電法，方法技術正確，數據采集完整、真實、可靠。

（2）從成果分析可見：該方法組合對巖石破碎、巖溶、裂隙發育反映比較明顯，因此本次物探方法在本工區圈出的異常可靠可信。

（3）本次工作瞬變電磁法共圈出17個物探異常，推測為巖石破碎、巖溶、裂隙發育引起。

（4）從物探所獲高密度電法視電阻率反演剖面反映情況看，高密度測線覆蓋區域地層中深部（4至40米）相對較完整，未發現巖溶、破碎、裂隙等引起的電阻率異常。

（5）根據物探結果結合現場巖溶發育情況分析：瞬變電磁法S04線剖面異常4-1可能與設計隧道右幅進口附近的巖溶形成通道。

參考文獻：

[1]李世平，黃錦捷，陶毅.音頻大地電磁法與高密度電法技術在實際中的對比應用[J].低碳世界，2018（05）：332-333.

[2]朱亞軍，王艷新.高密度電法和瞬變電磁法在地下巖溶探測中的綜合應用[J].工程地球物理學報，2012，9（06）：738-742.