高密度電法在探測隱伏巖性分界面中的應(yīng)用

農(nóng)觀海

（貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，貴州 貴陽 550005 ）

高密度電法是一種新興工程物探方法，它具有用途廣泛、自動化程度高、探測深度靈活、觀測精度高、經(jīng)濟以及速度快等特點。高密度電法測量的成果可以通過人機交互反演軟件進行必要的處理和反演最終以二維斷面圖的形式表現(xiàn)，視電阻率成果圖件能夠較為精確地將地電斷面沿水平和垂直方向變化反映出來。

因高密度電法反映的地電信息豐富，而且資料處理與成果解譯比較簡單，因而在水利水電工程、環(huán)境工程地質(zhì)、工程地質(zhì)勘查、城市工程勘查以及工程質(zhì)量檢測等諸多領(lǐng)域皆有較為廣泛的應(yīng)用。

1 高密度電法基本原理

高密度電法的基本工作原理與常規(guī)電阻率法相類似。它是以地下巖土體的電性差異為基礎(chǔ)的一種電法勘探方法，根據(jù)人工通過特定的裝置往地下施加穩(wěn)定的電場，研究地下傳導(dǎo)電流的分布規(guī)律，推斷地下具有不同電阻率的地質(zhì)體的賦存情況以及空間分布情況。高密度電阻率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A、B電極向地下供電流I，然后在M、N極間測量電位差ΔV，從而可求得該點(M、N之間)的視電阻率值ρs=KΔV/I，根據(jù)實測的視電阻率剖面，進行計算、分析，便可獲得地下地層中的電阻率分布情況，從而可以劃分地層 ， 判定異常等[1，2]。

2 工程實例

2.1 工程概述

勘查區(qū)位于貴州某地區(qū)擬建物流園區(qū)內(nèi)，物探測線布設(shè)于園區(qū)邊緣處某待治理邊坡的頂部，其坡頂植被比較發(fā)育，坡面上部為原始山體，下部為裸露基巖，在其坡下是擬建物流園區(qū)內(nèi)的建筑物。

該邊坡主要為土質(zhì)邊坡，高度約為50米，坡度較陡，坡角可以達到40o-70o，邊坡部分區(qū)段存在滑坡跡象，存在一定的危險性。

對該邊坡情況進行初步的了解過后，對其進行詳細勘查，并通過應(yīng)用高密度電阻率法測量手段以了解其隱伏基巖面的埋深（即第四系覆蓋層的厚度），進而對邊坡穩(wěn)定性提供地球物理依據(jù)。

2.2 地球物理特征

勘查區(qū)巖性地層大致可分為第四系堆積物與基巖。其中第四系主要為粘土、粉土等為主，電阻率一般為幾十至幾百歐姆·米，表現(xiàn)為相對低阻；下伏基巖為沉積巖，巖性以灰?guī)r為主，電阻率范圍一般為幾百至幾萬歐姆·米，表現(xiàn)為相對高阻。

因此，基巖分界面上下地層電性差異較為明顯，具備地球物理探測的物性前提條件。

2.3 工作方法

本次物探測量儀器選擇使用重慶奔騰數(shù)控技術(shù)研究所生產(chǎn)的WGMD-4高密度電法系統(tǒng)，該設(shè)備主要是由WDJD-4多功能數(shù)字直流激電儀和WDZJ-120多路電極轉(zhuǎn)換器組成。

沿著測線進行一次性布線，一次性進行測量。本次測量主要采用參數(shù)如下：裝置：溫納裝置；道數(shù)：120道；電極距：5米；剖面數(shù)：39。

圖1 高密度測量二維反演視電阻率成果圖

圖2 物探解譯示意圖

2.4 資料的推斷解釋

從圖1可以看出，圖中地表平距60米附近出現(xiàn)一向小號點延伸的低阻通道，推斷可能是斷層破碎帶引起的異常響應(yīng)。

在地表平距90-560米附近表層出現(xiàn)相對高阻區(qū)域，推測可能是由于表層浮土層比較松散而且干燥引起的異常形態(tài)；下方埋深幾米至40米附近出現(xiàn)一比較明顯的低阻帶，推測可能是由于基巖上表面含水或者是軟弱層引起的異常響應(yīng)；下部出現(xiàn)電阻率相對高阻區(qū)域推斷是由于基巖層引起，因此圖中虛線處推測為第四系覆蓋層與基巖面的接觸面[3]。其解譯示意圖參見圖2。

從圖2可以看出，鉆孔HP-66基巖面的埋深最深，推測基巖界面的埋深約為22米（28-25米附近）；鉆孔HP-49、HP-50覆蓋層較淺，基巖面位于地表附近，根據(jù)現(xiàn)場踏勘，這兩個鉆孔地表即有基巖出露，覆蓋層較薄，測點淺部表現(xiàn)為高阻特征，與實際基本吻合[4]。

3 鉆探驗證

圖3 鉆探揭露實際地質(zhì)模型

通過將高密度電阻率法測量結(jié)果進行反演推測的基巖界面（參見圖2）與鉆探實際揭露的基巖界面（參見圖3）相對比，發(fā)現(xiàn)在埋深上基本吻合，形態(tài)上較為相似，證明了高密度電法在第四系覆蓋層較厚的情況下探測基巖面的空間形態(tài)可以取得較好的效果，具有很好的參考價值。

4 結(jié)論

（1）實踐證明，高密度電法對低阻異常體具有較高的靈敏度，而且高密度電法本身具有采集信息量大、工作效率高效、解譯直觀方便等優(yōu)點，是解決各種工程地質(zhì)問題行之有效的方法。

（2）在實際的工作過程中，應(yīng)根據(jù)勘查的目的和工程的實際情況，合理選取勘查方法，再結(jié)合高密度電法等物探方法，不僅可以提高工程勘查的質(zhì)量，還可以提高項目實施的效率，達到事半功倍的效果。

（3）實踐成果顯示，該方法對探測隱伏基巖分界面可取得較好的勘探效果，為工程建設(shè)、地災(zāi)評估等提供了可靠的地球物理依據(jù)，節(jié)約了勘查成本，具有較好的經(jīng)濟價值與推廣價值。