電磁法與高密度電法在巖溶探測工作的應(yīng)用

陳德靖

摘 要：地下水長期作用于灰?guī)r裂隙往往使巖溶或破碎帶更加發(fā)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(fā)育情況，根據(jù)巖溶與其周圍介質(zhì)的電性差異，綜合運(yùn)用高密度電阻率法和瞬變電磁法，對長順縣環(huán)城東路道路某隧道開展物探勘查工作。實(shí)踐表明，綜合物探方法 的應(yīng)用，其探測效果可以起到互相驗(yàn)證及互相補(bǔ)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(zhì)基礎(chǔ)資料。

關(guān)鍵詞：電磁法；高密度電法；巖溶探測；應(yīng)用

根據(jù)工作目的及任務(wù)，結(jié)合實(shí)際地形情況，在該工區(qū)K0+940至K1+180隧道段采用的是瞬變電磁法進(jìn)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(jìn)行勘探。通過野外工作，獲得2條瞬變電磁法剖面原始數(shù)據(jù)及1條高密度電法剖面原始數(shù)據(jù)；經(jīng)數(shù)據(jù)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(fā)育、巖石破碎區(qū)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(fā)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(yīng)的地下渦流產(chǎn)生的二次電磁場的空間和時間分布，來解決有關(guān)地質(zhì)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(yōu)勢。

1.1 瞬變電磁法剖面S02線解釋

根據(jù)瞬變電磁法視電阻率剖面圖，結(jié)合工區(qū)地質(zhì)資料進(jìn)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(diǎn)距10米；K1+100至K1+120段由于地形較陡，無法施工，3個點(diǎn)未能測量。

從剖面圖分析：電阻率反應(yīng)明顯，物性層位清晰；剖面標(biāo)高1220米至1010米整體為高電阻率，剖面標(biāo)高1010至920米電阻率相對為中低值，結(jié)合工區(qū)地質(zhì)資料分析，推測標(biāo)高1010米為石炭系下統(tǒng)上司組（C1sh）與舊司組（C1j）地層分界面；剖面20米至230米（點(diǎn)號S02K0 960至S02K1 170），標(biāo)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(fā)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(fā)育、裂隙或巖石破碎；異常2-2、2-3、2-4、2-5、2-6在設(shè)計隧道底板標(biāo)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(diǎn)覆蓋范圍邊緣，異常結(jié)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(diǎn)距10米；K1+100至K1+120段由于地形較陡，無法施工，3個點(diǎn)未能測量。

從剖面圖分析：電阻率反應(yīng)明顯，物性層位清晰；剖面標(biāo)高1220米至1010米整體為高電阻率，剖面標(biāo)高1010至920米電阻率相對為中低值，結(jié)合工區(qū)地質(zhì)資料分析，推測標(biāo)高1010米為石炭系下統(tǒng)上司組（C1sh）與舊司組（C1j）地層分界面；剖面20米至200米（點(diǎn)號S04K0 960至S04K1 140），標(biāo)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(fā)育；異常4-1、4-2、4-5為低阻異常，推測為巖溶發(fā)育、裂隙或巖石破碎；異常4-3、4-4、4-5、4-6、4-7在設(shè)計隧道底板標(biāo)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(diǎn)覆蓋范圍邊緣，異常結(jié)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(shí)質(zhì)是具有測深與剖面測量性質(zhì)的電阻率法，與傳統(tǒng)電阻率方法原理完全相同，即以地下介質(zhì)的電性差異為物質(zhì)前提，通過分析研究人工場源的分布及變化規(guī)律來尋找目標(biāo)異常體。其特點(diǎn)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(yōu)點(diǎn)。

其中，剖面G02線：剖面全長為245米，點(diǎn)距5米。

從剖面圖分析：電阻率反應(yīng)明顯，物性層位清晰；在整個剖面的表層出現(xiàn)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(qiáng)風(fēng)化層引起；剖面中深部，電性層相對較完整，電阻率總體表現(xiàn)為高阻特征，推測為完整基巖。

3 結(jié)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(shù)正確，數(shù)據(jù)采集完整、真實(shí)、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(fā)育反映比較明顯，因此本次物探方法在本工區(qū)圈出的異?？煽靠尚拧?/p>

（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(fā)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(qū)域地層中深部（4至40米）相對較完整，未發(fā)現(xiàn)巖溶、破碎、裂隙等引起的電阻率異常。

（5）根據(jù)物探結(jié)果結(jié)合現(xiàn)場巖溶發(fā)育情況分析：瞬變電磁法S04線剖面異常4-1可能與設(shè)計隧道右幅進(jìn)口附近的巖溶形成通道。

參考文獻(xiàn)：

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[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(yīng)用[J].工程地球物理學(xué)報，2012，9（06）：738-742.