高密度電阻率法在建筑渣土填埋范圍勘察中的應用

李志剛

（河北省水利水電勘測設計研究院集團有限公司，天津 300220）

滹沱河河道因受季節性降水的影響，其流量變化較大，除汛期外，河床多年以來都處于干涸狀態，河床高程由100 m 左右向東逐漸降低至整治段終點的46 m左右，其高程變化較大，河床兩側不對稱發育一、二級階地，這些造成建筑渣土到處填埋或堆放。

建筑渣土是建筑垃圾的一種， 而建筑垃圾是建設、施工單位或個人對各類建筑物、構筑物、管網等進行建設、鋪設或拆除、修繕過程中所產生的建筑渣土、棄料、淤泥及其他廢棄物，堆放在深坑、河道中，導致河道生態系統受到危害。

1 工程及地球物理概況

石家莊市滹沱河生態修復三期工程， 起點位于黃壁莊正常溢洪道襯砌末端， 終點止于南水北調倒虹吸，涉及靈壽、鹿泉、正定3 個縣（區），這一河段河道防洪標準為50 年一遇， 主河槽治理標準為10 年一遇。2019 年年底之前， 本段河道主槽寬度約260～1700 m，京贊公路以上河段常年有水。京昆高速以下河床起伏大、地形復雜。按10 年一遇防洪標準對主河槽進行治理， 將本段河道行洪、 蓄洪功能進行提升，現狀10 年淹沒范圍約2234 萬m2。

滹沱河由崗南水庫至靈壽段， 河流走向總體自西向東；靈壽至正定段變為自西北向東南，經正定后又變為近東西向。滹沱河是典型的季節性河流，水源主要來自于大氣降水，流量變化受氣候影響極大，除汛期外，河床基本呈干涸狀態。本期前期踏勘發現：除黃壁莊水庫下游濕地存在地表水以外， 其他位置均是局部砂坑存在地表水。 地下水類型主要為第四系孔隙潛水，埋藏于砂、卵礫石層中。由于崗南、黃壁莊水庫的修建，控制了河流上游地表水的補給來源，水庫下游河床長期干涸， 地下水主要靠大氣降水及河水滲透補給。

將本段河道行洪、蓄洪功能進行提升。適當將主槽拓寬，恢復河流的縱向連續性和橫向連通性。通過護灘、護岸措施（植草或其他生態護坡），保證其岸邊土地開發利用。

依據地質和鉆探資料， 建筑渣土成分多以混凝土塊、磚塊等建筑垃圾為主，壤土填充，局部夾塑料布、布條等生活垃圾，周圍介質主要以砂和卵礫石為主，其電阻率值較高，因此高密度電法可通過查找地下介質的電阻率差異，尋找“低阻”異常，作為建筑渣土異常的重要物性標志。 巖土介質電阻率特征值如表1，為高密度電法對建筑渣土填埋范圍的勘探提供依據。

表1 巖土介質電阻率特征值

2 高密度電阻率法

高密度電阻率法是地球物理勘探方法之一，在一條測線上布多個電極， 通過轉換器進行各種極距的采集，儀器數據處理后形成的電阻率剖面，形成電阻率等值線圖，直觀反應地層介質的變化。從主要調查對象的數據處理和成圖考察，更具有電剖面屬性。高密度電法測量系統是通過高密度儀器和轉化器，將電極連接在同一電纜上， 完成橫向和豎向電測深測點的采集，經過系統數據的組合完成勘探剖面，從而實現了逐點和逐層探測，具有時效性、便捷性和全自動化等優點。

數據處理應用G3RTomo5.0 高密度軟件，先將存儲數據調入圖象處理軟件后，再進行數據網格化，經過數據轉換、預處理（地形矯正）、二維反演最終解釋成圖。從數據采集到軟件處理過程如圖1。剖面解釋成果圖上，不同電阻率數值采用不同顏色表示，不同顏色表示不同電阻率的大小。 根據顏色深淺可看到測線下方不同平面位置處、 不同深度的電阻率分布特征，再依據地質情況，就可對該圖反映的建筑渣土填埋體進行地質解釋。

圖1 高密度電法數據采集及處理流程

3 儀器參數及工作布置

使用重慶地質儀器廠生產的DUK-2A 高密度電法測量系統。 系統以DZD-6A 多功能直流電法儀為測控主機， 配以DUK-2A 型120 道多路電極轉換器及大線電纜、 電極等相關附件構成高密度電法測量系統。 治理區域內域建筑渣土場3 塊， 分別布置測線，道間距5 m，采用溫納裝置，隔離系數10。

4 資料解釋與成果分析

數據處理應用G3RTomo5.0 高密度軟件，通過數據轉換、預處理（地形矯正）、二維反演最后形成電阻率斷面圖。 建筑渣土場推測3 塊建筑渣土場共布置高密度測線27 條，選取測線C1、C2 和C3 的勘測成果，對填埋的建筑渣土進行分析。

C1 測線前段位于土堆頂部， 后段跨過深坑，共178 個電極，全長885 m，隔離系數10，東北向布設測線。剖面電阻率斷面解釋成果如圖2。橫軸為高密度測線長度，縱軸為高程。

圖2 C1 測線高密度電阻率解釋成果

測線0～240 m 段電阻率值低于75 Ω·m，推測為建筑渣土，該段填埋較深，深度約20～25 m，埋深起伏較為平緩； 測線240～520 m 段電阻率值低于75 Ω·m， 推測為建筑渣土， 起伏較大， 最淺處約8.5m，最深處約20 m；測線643～725 m 段電阻率值低于75 Ω·m，推測為建筑渣土，建筑渣土呈漏斗形狀，最深處約14 m。該條測線建筑渣土填埋較深，起伏較為平緩。

C2 測線位于土堆頂部， 共148 個電極， 全長735 m，隔離系數10，東北向布設測線。剖面電阻率斷面解釋成果如圖3。橫軸為高密度測線長度，縱軸為高程。

圖3 C2 測線高密度電阻率解釋成果

測線0～390 m、400～660 m 電阻率值低于70 Ω·m，推測為建筑渣土， 埋深整體起伏較大， 其中測線200～260 m、260～320 m 和340～390 m 建筑渣土埋深較深且呈球狀，最深處約20～28 m；測線400～660 m段建筑渣土埋深較淺，深度約6～13 m。該條測線建筑渣土填埋較深、范圍廣，多處呈球狀分布。

C3 測線位于土堆頂部， 共179 個電極， 全長890 m，隔離系數10，由西向東布線。剖面電阻率斷面解釋成果如圖4。橫軸為高密度剖面長度，縱軸為探測相對深度。

圖4 C3 測線高密度電阻率解釋成果

圖5 建筑渣土場多斷面三維柵欄圖

測線0～633 m 電阻率值低于85 Ω·m，推測為建筑渣土，整體埋深起伏較大，深度約10～30 m。其中測線0～280 m 段埋深較深，深度約25～20 m，可見該段建筑渣土填埋較深、范圍較廣；測線310～350 m 段埋深較深，最深處達30 m，呈漏斗狀，同理測線480～620 m 也呈漏斗狀。 該條測線建筑渣土填埋較深、范圍較廣、形態各異。

5 建筑渣土場高密度成果

根據高密度電法剖面成果圖， 利用電阻率與極化率成果圖繪制軟件（Geogiga RViewer 6.0）繪制建筑渣土場三維柵欄圖， 更加直觀反應建筑渣土的范圍。建筑渣土場根據高密度電法成果分析，推測有3塊建筑渣土，如圖4，藍色區域顯示表示為建筑渣土分布， 最大填埋厚度14.49～35 m， 平均厚度11.16～22.33 m。

6 結語

通過對河道建筑渣土場物探勘察，渣土埋深、平均厚度和建筑渣土場地平面面積具有物探成果，結合鉆孔驗證和地質資料，并劃定建筑渣土埋深范圍，為估算建筑渣土填埋場儲量提供依據。 高密度電法在建筑渣土填埋場范圍勘察中取得較好效果， 有效解決實際工程問題，提高工作效率，是綜合物探方法中建筑渣土場范圍勘察的有效方法。