高密度電阻率法在巖溶地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的應(yīng)用

李健健，韋俊丁

（廣東省有色金屬地質(zhì)局九四〇隊(duì)，廣東 清遠(yuǎn) 511520）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷快速發(fā)展，人類對自然生態(tài)環(huán)境的破壞也是越來越嚴(yán)重，從而誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害也是頻頻發(fā)生，對人民的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成了巨大的威脅[1]。目前政府的相關(guān)職能部門對地質(zhì)災(zāi)害的防治與治理也是投入了大量的財(cái)力和物力。

要對地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行有效防治，首先要確定其位置和規(guī)模，目前對于常見的巖溶、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查主要還是采用以物探技術(shù)手段為主，地質(zhì)鉆探進(jìn)行驗(yàn)證揭露為輔的方法[2,3]。根據(jù)不同類型的地質(zhì)災(zāi)害特征，常采用的物探技術(shù)方法有重力法、直流電法、瞬變電磁法、地震勘探法、地震層析成像法等，并都能發(fā)揮各自方法的優(yōu)勢，取得較好的探測效果。

本論文根據(jù)調(diào)查區(qū)域發(fā)生的地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害特點(diǎn)和實(shí)際地質(zhì)情況，采用了高密度電阻率法進(jìn)行區(qū)域的巖溶地質(zhì)災(zāi)害隱患進(jìn)行調(diào)查研究，取得了良好的地質(zhì)效果[4]。

1 調(diào)查區(qū)域概況

本次調(diào)查對象的已知地面塌陷點(diǎn)位于清遠(yuǎn)市龍?zhí)伶?zhèn)屋仔村北西測道路旁，往北約100m為北江大河，附近出露的地層主要為第四紀(jì)第一階地，巖性為黃褐色腐殖土、砂質(zhì)粘土、含鐵質(zhì)礫石粗砂層、礫石等，基底為完整的灰?guī)r。

2 工作技術(shù)方法

2.1 方法原理

高密度電阻率法從它的物理實(shí)質(zhì)和基本原理來看，與常規(guī)的電阻率法相同，即使是利用探測目標(biāo)的導(dǎo)電性差異來達(dá)到辨別不同的地質(zhì)體及其他物體目標(biāo)的一種勘探方法。它是將數(shù)十根電極一次性以一定的極距布置完成，然后通過程控式多路電極轉(zhuǎn)換器選擇不同的電極組合方式和不同的極距間隔，完成野外數(shù)據(jù)的快速采集[5]。由于視電阻率值與巖性有關(guān)，地面塌陷區(qū)的巖層受重力作用的影響下發(fā)生形變和破碎，產(chǎn)生大量的裂隙，致使相對于圍巖有較大的電阻率特征，且形變越大，電阻率越高。對于巖溶發(fā)育區(qū)域，由于受地下水的充填作用也會(huì)與圍巖產(chǎn)生較明顯的電性差異，往往呈現(xiàn)出低阻異常的特征。

2.2 野外工作方法

本次的工作技術(shù)方法思路還是遵循“由已知到未知”的原則，根據(jù)已知地面塌陷點(diǎn)的位置與形態(tài)，結(jié)合實(shí)際的地質(zhì)條件情況，在調(diào)查區(qū)域內(nèi)布置了7條呈“井字型”的高密度電法測量剖面，具體如圖1所示。

高密度電法測量裝置采用的是MN-B三極裝置，電極距為2m。野外數(shù)據(jù)采集采用重慶奔騰數(shù)控技術(shù)研究中心生產(chǎn)的WDJD-4多功能電法儀和WDZJ-120多路電極轉(zhuǎn)換器進(jìn)行觀測，并在施工前對各參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行了檢查。野外施工過程中對所有測量剖面進(jìn)行隨機(jī)的選取一條剖面進(jìn)行重復(fù)觀測，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，并每天對觀測的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查核對導(dǎo)入計(jì)算機(jī)中存儲備份。

圖1 測量剖面工作布置圖

3 數(shù)據(jù)處理與成果解釋

3.1 數(shù)據(jù)處理

在獲得每條剖面的視電阻率數(shù)據(jù)后，首先對剖面中存在的突變數(shù)據(jù)（壞點(diǎn)數(shù)據(jù)）刪除并進(jìn)行插值處理，然后利用surfer制圖軟件繪制出各測量剖面的視電阻率擬斷面圖。

3.2 成果解釋

本次高密度電法主要是對地下巖溶地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育情況進(jìn)行調(diào)查，各剖面的視電阻率擬斷面圖曲線總體變化趨勢相同，表層電阻率低，往下呈現(xiàn)出基巖的高阻特征。根據(jù)實(shí)際測量結(jié)果對7號、8號測量剖面結(jié)果分析解釋如下。

圖2 7號測量剖面推斷成果圖

7號剖面（如圖2所示）視電阻率等值線基本呈層狀分布，往深部電阻率值一般呈遞增趨勢。覆蓋層厚度起伏變化比較平穩(wěn)，厚度約15m～25m，視電阻率值為10Ω·m～100Ω·m，主要為圈定的基巖面以上的淤泥質(zhì)土層及粘土層電性特征；在剖面215m～255m測量段基巖面以上的視電阻率等值線呈水平狀低阻圈閉的異常特征，基巖面以下視電阻率發(fā)生突變，以陡狀的低電阻率值，呈“開口向上”的鋸齒狀的“V”字型異常特征，結(jié)合相關(guān)地質(zhì)資料和異常特征分析，推斷該兩個(gè)異常分別為軟土層和灰?guī)r中發(fā)育的巖溶，并設(shè)計(jì)鉆孔ZK701進(jìn)行驗(yàn)證。

8號剖面如圖3所示，視電阻率等值線基本呈層狀分布，往深部電阻率值一般呈遞增趨勢。覆蓋層厚度起伏變化比較平穩(wěn)，厚度為10m～20m，視電阻率值為10Ω·m～100Ω·m，主要為圈定的基巖面以上的淤泥質(zhì)土層及粘土層的電性特征；在250m測量段基巖面以上的視電阻率等值線呈直立狀的低阻圈閉的異常特征，結(jié)合相關(guān)地質(zhì)資料和異常特征分析，推斷該低阻異常由軟土層引起，并布置了鉆孔ZK801進(jìn)行驗(yàn)證。

圖3 8號測量剖面推斷成果圖

3.3 鉆探驗(yàn)證

根據(jù)7號、8號測量剖面的地質(zhì)推斷成果，分別布置了鉆孔ZK701、ZK801進(jìn)行揭露驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)在ZK701號鉆孔中的17.4m處見0.6m厚土洞，27.6m處見1.1m厚溶洞；在ZK801號鉆孔中的18.3m處見1.3m厚的土洞。兩個(gè)鉆孔揭露出的地質(zhì)情況均與解釋推斷資料十分吻合。

4 結(jié)論

本文高密度電阻率法在對巖溶地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查的應(yīng)用中，由于巖溶地質(zhì)發(fā)育體與圍巖之間存在較明顯的電阻差異，在視電阻率擬斷面曲線圖中異常特征反應(yīng)的比較明顯，從而也可基本查明巖溶地質(zhì)體的空間位置范圍及形態(tài)，并與后期經(jīng)過鉆探揭露驗(yàn)證的地質(zhì)情況基本一致，為下步的有效治理和區(qū)域穩(wěn)定性評價(jià)提供了依據(jù)，同時(shí)也說明了高密度電阻率法是探測巖溶地質(zhì)災(zāi)害的有效方法之一。