超高密度電法勘探在城市場地垃圾分類中的應用

孫寶喜，胡景松，張 雷，高貴兵

(黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱 150080)

0 前 言

超高密度電法勘探是近些年盛行的一種新興物探方法，它屬于電法范疇，超高密度電法勘探是基于視電阻率值的差異來分辨地質目標體，實際上該方法是前些年高密度電法勘探的升級版，相對于后者，超高密度電法勘探采集的數據量更大，工作效率更高，探測結果更加精準。

在哈爾濱市省公務員小區居住區綠地景觀規劃工程中，有塊場地只知道淺層分別(厚度約2-3m)為建筑垃圾和生活垃圾，需要探測查明工作區建筑垃圾和生活垃圾的具體空間分布情況。

由于施工隊伍早已經進入場區，受工程任務重、時間緊、場地施工作業回旋空間不足等因素的制約，無法進行正常條件下的鉆探工作。在這種前提下，只能用物探方法對原布置的鉆探場區進行勘探。從理論上說，由于建筑垃圾與生活垃圾的物質組成不同(成份、粒徑、形狀、干濕、密度等)，視電阻率值差異應該還是很明顯的，故本次采用超高密度電法勘探為可行方案。

1 原 理

超高密度電法基本原理與常規電法相同，它是以地下介質的導電性差異為基礎，當從地面或井下供電電極通入地下穩定電流，流經不同的巖土體、礦體和地質構造時，在地表或井中觀測到的電流場將發生變化。通過對人工地下電流場的分布規律進行觀測和研究，可以推斷出巖土體中是否存在礦體或構造等異常，從而達到解決地質問題的目的[1]。

2 方 法

本次超高密度視電阻率值法勘探使用儀器是由澳大利亞ZZ Resistivity Imaging研發中心研制的FlashRES 64多通道超高密度直流電法儀。

進行超高密度工作時，我們分別將兩根帶有32個電極的電纜沿勘探線布置，來檢測地下地層視電阻率值變化情況。兩根電纜布置后，做一次數據測量。一次數據的測量一共可得到約為6萬對的數據量(每對數據包括一個電壓值和一個電流值)。本次超高密度視電阻率值法勘探采用了0.2m、0.3m兩種不同點距，其中0.2m點距一次測量可覆蓋12.6m長度，0.3m點距一次測量可有效覆蓋18.9m長度。

3 資料解釋

Flash RES 64多通道超高密度直流電法勘探系統的數據處理是利用該套儀器專門配置的處理軟件FlashRES64S.EXE進行處理。

反演處理結果的輸出為Surfer能夠直接調用的*.grd格式的文件，再利用Surfer繪制該剖面的視視電阻率值剖面圖，最后利用該視視電阻率值剖面圖結合地質資料進行綜合解釋工作。

依據反演剖面中低阻異常體或高阻異常體的形態，確定地下地質體的形態特征。根據異常體的直立或傾斜的形態與其它位置有規律背景的對比，確定垃圾的規模與產狀[2]。

4 工程實例分析

4.1 建筑垃圾與生活垃圾視視電阻率值的獲取

哈爾濱市省公務員小區居住區綠地景觀規劃工程位于哈爾濱市道里區友誼西路、興江路、群力第一大道與麗江路合圍區域內，本次擬查明建筑垃圾與生活垃圾分布情況的探測區域大致100m×25m。此處垃圾堆放處一段時間內，垃圾的來源有其相對的一致性、固定性。由于目前地球物理探測規程規范及相關手冊均無垃圾地球物理特征的具體參定指標，故本次物探工作首先在工作區內兩處明顯出露于地表，且肉眼依稀可辨的垃圾物質組成及大致成份的建筑垃圾處(見圖1)與生活垃圾處(見圖2)分別布置了一條物探試驗測線(即A—A'線與B—B'線)，在相應的測線進行了超高密度視電阻率值勘探，點距采用0.2m，以便獲取場區內建筑垃圾與生活垃圾的視電阻率值范圍值，并視作為建筑垃圾與生活垃圾的地球物理特征值。

圖1 建筑垃圾場地

圖2 生活垃圾場地

圖3為A—A’線0m-12.6m段的超高密度電法斷面，從超高密度電法反演結果可知，整條測線介質相對較均勻，獲取的建筑垃圾視電阻率范圍值為35Ω·m-85Ω·m。

圖3 A-A’線 0m-12.6m段超高密度電法斷面色譜圖

圖4為B—B’線0m-12.6m段的超高密度電法斷面，從超高密度電法反演結果可知，整條測線介質均一，獲取的生活垃圾視電阻率范圍值為85Ω·m-100Ω·m。

圖4 B-B’線 0m-12.6m段超高密度電法斷面色譜圖

由于生活垃圾中含有大量的塑料袋，而塑料是絕緣材料，故視電阻率值相對于建筑垃圾略高，所以在生活垃圾上布置的B—B’線所測得的視電阻率值相對較高也就更顯合理了。

4.2 利用不同垃圾的視電阻率值，推測擬查明區不同垃圾的分布

在被探測區按“井”字形測網布置物探測線4條(分別為C—C'線、D—D'線、E—E'線與F—F'線)，采用點距0.3m進行超高密度視電阻率值勘探。

下面以F—F’測線作為典型例子做為分析評價：

圖5為F—F’線0m-18.9m段的超高密度電法斷面，從電法斷面圖可見，F—F’線可分兩層，即：

圖5 F-F’線 0m-18.9m段超高密度電法斷面色譜圖

第一層：絕大部分視電阻率值為35Ω·m -85Ω·m，局部視電阻率值為85Ω·m -90Ω·m，厚度大約在2.2-3.3m之間，其中視電阻率值為85Ω·m -90Ω·m的部位巖性為生活垃圾，其余部位巖性為建筑垃圾。

第二層：視電阻率值為20Ω·m -35Ω·m，巖性為原始地層(頂部巖性為粉砂及粉質黏土)。

從超高密度電法反演結果可知，整條測線介質相對較均一，從頭至尾大部分視電阻率值低于85Ω·m，推測該線下部基本以建筑垃圾為主。只有在距F端點10m-11m段視電阻率值>85Ω·m，推測該段下方為生活垃圾。

4.3 擬建場區探測結果

本次工作區內還布置了少量的鉆孔，經比對，物探成果與鉆孔成果較為吻和，以D線距D點19m旁的L30號鉆孔為例，鉆探結果顯示，距地表0-2.1m范圍內巖性為建筑垃圾，2.1m以下為原始地層(頂部巖性為粉砂及粉質黏土)，而D線超高密度色譜圖顯示，距D點19m處距地表2.3m有一明顯層位，該層位上下視電阻率值明顯不同，推測距地表0-2.3m范圍內巖性為建筑垃圾，2.3m以下為原始地層(頂部巖性為粉砂及粉質黏土)，由此可見，物探成果還是比較可靠的。

工作區所布的4條物探測線探測結果如下：

1)建筑垃圾

主要分布在C—C’線、D—D’線、F—F’線的絕大部分及E—E’線的全部，建筑垃圾在以上各線的厚度分別在1.9-3.3m之間、2.0-3.7m之間、1.1-3.05m之間及2.2-3.3m之間，視電阻率值在35Ω·m-85Ω·m之間。

2)生活垃圾

生活垃圾主要分布在C—C’線C端點31.8m-34.5m段、42.4m-45.5m段、48.6m-50.5m段、51.5m-53.7m段、56m-58.5m段、59.5m-61.6m段、63m-64.3m段、69m-70m段、76m-77m段、85.2m-86m段，視電阻率值在85Ω·m-100Ω·m之間；D—D’線D端點9.5m-11.5m段、18m-18.5m段、48.5m-49.5m段、58.5m-62m段、64.5m-66m段、77.5m-78.5m段，視電阻率值在85Ω·m-100Ω·m之間；F—F’線F端點10m-11m段；視電阻率值在85Ω·m-90Ω·m之間。

以上各線建筑垃圾以下為原始地層(頂部巖性為粉砂及粉質黏土)，視電阻率值在20Ω·m-35Ω·m之間。

5 結 語

事實證明，在處理此類建筑場地垃圾分類問題時，利用超高密度電法是一種行之有效的勘察方法，該方法具有作業空間小、靈活、方便等特點，且更加精準、高效，值得在今后解決類似工程時大力推廣。