高密度電法在貴州某高速公路初勘中的應(yīng)用

李金翔 彭宇肸

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院股份有限公司 貴陽 550001)

貴州某高速公路初步設(shè)計階段，擬對B12K88+010～B12K88+060填方路基進(jìn)行工程地質(zhì)勘察。本次物探工作旨在采用高密度電法查明場區(qū)覆蓋層分布、強(qiáng)風(fēng)化層厚度及基巖巖溶裂隙、斷層發(fā)育情況等地質(zhì)信息。本工程物探累計完成3042個物理點(diǎn)。

1 工程地形、地質(zhì)特征

項目區(qū)位于揚(yáng)子地塊-黔北臺隆-六盤水?dāng)嘞?普安旋杻構(gòu)造變形區(qū)，地處貴州高原西部，屬溶蝕-侵蝕地貌單元。場區(qū)上覆第四系殘坡積層粘土(Qel+dl)，下伏基巖為下三疊統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組第二段中厚層狀灰?guī)r夾泥巖(T1yn2)、下三疊統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組第三至四段厚層狀灰?guī)r(T1yn3-4)。地勢較為平坦，海拔介于1148.7～1268.8m，相對高差為120.1m；本路段地面海拔為1165.1～1167.7m，相對高差為2.6m。

項目區(qū)行政區(qū)隸屬貴州省黔西南自治州貞豐縣者相鎮(zhèn)，且無道路從路段附近通過，交通條件相對較差。

2 測區(qū)地球物理特征

測區(qū)野外巖土體主要巖土層地球物理參數(shù)如下：(1)第四系覆蓋層電阻率ρs為20～100Ω/m；(2)T1yn2灰?guī)r夾泥巖ρs為50～200Ω/m；(3)T1yn3-4厚層狀灰?guī)rρs為200～2000Ω/m。覆蓋層視電阻率值較小，灰?guī)r視電阻率值較大。且在灰?guī)r巖體內(nèi)，隨著巖石裂隙的發(fā)育程度、破碎程度、充填物含量的增加，電阻率都將急劇減小。這種物性差異，為利用電阻率法勘查測區(qū)的覆蓋層分布、強(qiáng)風(fēng)化層厚度及基巖巖溶裂隙、斷層發(fā)育情況等地質(zhì)信息提供有利條件。

3 測區(qū)物探施工方案

高密度電法與常規(guī)直流電法類似，是以地質(zhì)體的電性差異為基礎(chǔ)，通過觀測和研究與這些差異相關(guān)的電場或電磁場在空間和時間尺度的分布特點(diǎn)和變化規(guī)律，來查明地下地質(zhì)構(gòu)造的地球物理方法[1-6]。高密度電法兼?zhèn)涑Ｒ?guī)電剖面法和電測深法的諸多優(yōu)點(diǎn)，不僅可以觀測地下一定深度范圍內(nèi)橫向電性的變化情況，同時還可以觀測垂向電性的變化特征；具有采集數(shù)據(jù)量大、測點(diǎn)密度高的特點(diǎn)，有效彌補(bǔ)了常規(guī)電法數(shù)據(jù)少、解釋方法單一的不足[7-15]。

本次工作采用重慶奔騰WGMD-9高密度電法儀，其工作性能良好、測量數(shù)據(jù)可靠。觀測排列一次布置80個電極，點(diǎn)距為3m，測量層數(shù)為39。

4 測區(qū)物探成果分析及地質(zhì)解釋

本次工作先使用Surfer軟件和二維電阻率反演成像軟件的數(shù)據(jù)處理功能對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，同時輸入測線地面高程數(shù)據(jù)做地形校正，再據(jù)經(jīng)驗合理設(shè)置解釋所必須的參數(shù)?；谏鲜鰷?zhǔn)備工作，運(yùn)行軟件進(jìn)行反演解釋，在解釋過程中，隨時調(diào)整參數(shù)，以便使結(jié)果真實(shí)合理，計算結(jié)果用電阻率色度圖表現(xiàn)、綜合解釋。

根據(jù)工程勘察要求，結(jié)合現(xiàn)場地形情況，測線布置為：沿B12K87+935右3m～B12K88+162右3m、B12K87+936右33m～B12K88+164右33m布置兩個排列，編號分別為：AB1～AB1’、AB2～AB2’。

結(jié)合理論計算及實(shí)踐經(jīng)驗，本次高密度電法勘探反映的最大勘探深度在40m左右。根據(jù)Surfer軟件繪制的ρs等值線圖和高密度電阻率數(shù)據(jù)反演軟件反演結(jié)果，并結(jié)合地質(zhì)調(diào)繪資料，解釋如下：

AB1～AB1’(圖1)：測線布置范圍內(nèi)，覆蓋層厚約1～5m，強(qiáng)風(fēng)化層厚約0.5～4m，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎；在B12K88+022右4m～B12K88+058右4m附近，深約7～21m，存在一低阻異常，推測為節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較破碎；其中，B12K88+040右4m附近，中心深度分別在12m和21m存在兩處低阻異常，巖體視電阻率值較低，結(jié)合地質(zhì)信息，推測淺部的異常為小型溶洞、深部的異常為巖溶管道位置所在。

AB2～AB2’(圖2)：測線布置范圍內(nèi)，覆蓋層厚約0.5～6m，強(qiáng)風(fēng)化層厚約0.5～3m，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎；在B12K88+066右34m～B12K88+071右34m附近，深約16～22m存在一處低阻異常，推測為節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較破碎；其中，B12K88+028右34m附近，中心深度約20m存在一低阻異常，巖體視電阻率值較低，結(jié)合地質(zhì)信息，推測為巖溶管道位置所在。

5 地質(zhì)結(jié)論與評價

根據(jù)物探成果分析，覆蓋層厚度約0.5～6m；

強(qiáng)風(fēng)化層厚度約0.5～4m。其中：

裂隙發(fā)育區(qū)2處：分別位于(1)B12K88+022右4m～B12K88+058右4m附近，深約7～21m；(2)B12K88+066右34m～B12K88+071右34m附近，深約16～22m。

溶蝕發(fā)育區(qū)3處：B12K88+040右4m附近，中心深度分別在12m和21m、B12K88+028右34米附近，中心深度約20m。

綜合以上分析，本次工作基本查明了測區(qū)覆蓋層分布、強(qiáng)風(fēng)化層厚度及基巖巖溶裂隙發(fā)育、斷層等地質(zhì)信息，但限于高密度電法的自身固有的局限性，建議在詳勘時用鉆探或其他方法做進(jìn)一步驗證。