高密度电阻率法在地质灾害勘查中的应用研究.doc

1、1高密度电阻率法在地质灾害勘查中的应用研究【摘要】本文介绍了高密度电阻率法在地质灾害勘查中的方法技术,通过高密度电阻率法在甘肃省天水市北山中梁地质灾害勘查、甘肃省舟曲县巴藏乡中心小学新校园地基下古采金洞探测实例，简要介绍了高密度电阻率法在地质灾害勘查中的应用研究。 【关健词】高密度电阻率法地质灾害勘查 方法技术 应用效果 中图分类号：P631.3+22 文献标识码： A 文章编号： 一、引言 在地质灾害治理工作中，经常需要对存在地面塌陷、山体滑坡等地质灾害隐患地段进行工程勘查，准确地确定地下空洞、滑动面(带)的分布及埋深等情况，为治理方案设计提供依据。进行工程勘查的传统手段主要为钻探，但这种方

2、法费时、费力和不经济。常规物探方法，如高密度电阻率法、浅层地震、探地雷达等，具有成本低，效率高，信息丰富，解释方便等特点，在地质灾害勘查中是一种有效技术方法。下面浅述高密度电阻率法在地质灾害勘查治理中的应用效果。 二、方法技术 多功能数字直流激电仪（WDJD-3）为测控主机，配以多路电极转换器（WDZJ-3）构成高密度电阻率测量系统（见插图 1） 。 2插图 1高密度电阻率测量系统示意图 1、装置 高密度电阻率法实质上纯属直流电阻率法，其基本原理与直流电阻率法相同。高密度电阻率测量系统支持 18种测量装置，其中, 排列适用于固定断面扫描测量，A-MN-B 等适用于变断面连续滚动扫描测量，这两种

3、为最常用的测量装置。 排列（温纳装置 AMNB）: 该装置采用固定断面扫描测量，电极排列如下： 插图 2固定断面扫描测量测点分布示意图 测量时，AM=MN=NB 为一个电极间距，A、B、M、N 逐点同时向右移动，得到第一条剖面线；接着 AM、MN、NB 增大一个电极间距， A、B、M、N 逐点同时向右移动，得到另一条剖面线；这样不断扫描测量下去，得到倒梯形断面。 A-MN-B 四极测深排列： 该装置采用变断面连续滚动扫描测量，电极排列如下： 插图 3变断面连续滚动扫描测量测点分布示意图 测量断面为矩形，测量时，M、N 不动，A 逐点向左移动，同时 B 逐点向右移动，得到一条滚动线；接着 A、M

4、、N、B 同时向右移动一个电极，M、N 不动，A 逐点向左移动，同时 B 逐点向右移动，得到另一条滚动线；3这样不断滚动测量下去，得到矩形断面。 2、高密度电法数据处理及解释 高密度电阻率法数据野外数据经过数据整理、格式转换、数据编辑、施加地形信息、设置反演参数、断面数据反演，最终绘制含有地形信息的反演断面图，并结合地质、钻探资料进行解释（见插图 4） 。 插图 4高密度数据处理流程 三 应用实例 （一） 、高密度电法在甘肃省天水市北山中梁地质灾害勘查中的应用 该区位于西秦岭山地和陇西黄土高原过渡地带，地形地貌属黄土丘陵区，区内黄土沟壑纵横，沟深坡陡，地形坡度一般为 1030,部分地段达 40

5、50。调查区出露第四系黄土及第三系泥岩，地表为厚约530m 第四系黄土覆盖，呈不整合覆于第三系泥岩之上。滑坡为区内主要地质灾害，高密度电法探测的主要目的是确定滑坡体滑动面（带）的埋深、形态等情况，为滑坡治理设计提供科学依据。 通过对调查区钻探（G6zk02） 、槽探工程调查表明：滑坡体一般存在两个滑动面，第一个滑动面为粘土层内部滑动面，埋深约 5m，滑动面是由一系列的羽状裂隙组成滑动带，在大气降水的作用下，这样的滑动带含水量增大，相对滑动带上下地层电阻率降低，第二个滑动面为泥岩与粘土层滑动面，深约 12m，这种滑动面由于形成时间上较长，滑动面一般比较破碎、连续，富含地下水，在滑动带内电阻率通常

6、小于上部滑坡体4及下部地层，是高密度电阻率法测量的理论依据。根据调查区场地地形条件等情况采用 A-MN-B四极测深排列装置，下面以两个典型断面作分析说明。 （二）高密度电法在甘肃省舟曲县巴藏乡小学地基勘查中的应用 甘肃省舟曲县巴藏乡中心小学新校园地基东、西侧为耕地，北侧为山坡，南侧紧邻 S313公路，白龙江由西向东从 S313公路南侧流过。工作区地貌单元属山前坡积区与白龙江北岸 II级阶地交汇地带。学校地基北高南低，呈阶梯状，相对高差约 5m，出露地层岩性为第四系全新统坡积、冲洪积物，自上而下为耕土（厚 0.300.50 米） 、含砾砂土（厚为0.203.80m） 、角砾（厚 5.206.10

7、m） 、卵石层（1011m） 、基岩。 工作区位于古河道，附近发现古采金洞多处，古采金洞一般位于河床阶地底部，卵砾石底部与基岩接触面部位，深度 1820m，该层厚约1.5m，宽约 1m。古采金洞一般垂直河岸由河漫滩向河岸侧掘进，大小仅能容一个人低头通过。从电性上分析：这些采金洞如果充水，其相对围岩表现为低阻，采金洞如果未充水，其相对围岩表现为高阻特征；根据采金洞以上特点，采用采用 A-MN-B四极测深排列装置来探测古采金洞。下面以两个典型断面作分析说明。 （1）L4 剖面（见插图 5） 该剖面为剖面长 107.5m，实测拟断面视电阻率最大值 646.25.M，最小值 98.4.M，平均 191

8、.3.M，拟断面存在 2处视电阻率异常： 高阻异常：水平 6575m，深度 914m，等值线为全闭合圈，推测该处异常地表浅部角砾含水量相对较小引起。 5低阻异常：水平 7888m，深度 2035m，等值线为向下半闭合圈，推测该处基岩面较低凹，可能是北部山区流水冲刷形成近南北向古冲沟，异常是由含砾粉土、砂卵石层下部及基岩风化层相对含水量较大引起。 由反演视电阻率拟断面推测基岩面深度为 2619m，该剖面未发现古采金洞引起的异常。 插图 5 L4剖面高密度电阻率法拟断面图 2、L11 剖面（见插图 6） 该剖面为剖面长 107.5m，实测拟断面视电阻率最大值 334.M，最小值 49.7.M，平均

9、 173.6.M，实测拟断面存在 3处视电阻率异常： 高阻异常 1：水平 46m、深度 1735m，等值线为向下半闭合圈，推测该处异常是基岩面上凸，基岩风化层及砂卵石层含水量相对较小引起。 高阻异常 2：水平 6070m，深度 1022m，等值线为全闭合圈，推测该处异常是地表浅部角砾含水量相对较小引起。 高阻异常 3：水平 102107.5m，深度 813m，等值线为全闭合圈，推测该处异常是地表浅部角砾含水量相对较小引起。 由反演视电阻率拟断面推测基岩面深度为 2318m，该剖面未发现古采金洞引起的异常。 6插图 6 L11剖面高密度电阻率法拟断面图 综上所述：高密度电法测量的剖面下未发现古采

10、金洞引起的异常。影响视电阻率大小的主要因素是地层含水量大小，表层耕土、地表浅部角砾、砂卵石层上部一般含水量较小，所观测到视电阻率值较高，一般可达 250650.M；含砾粉土、深部角砾、砂卵石层下部及基岩面较低凹部位含水量较大，所观测到视电阻率值较小，一般 100250.M；从反演视电阻率拟断面来分析，不含水卵石层上部为高阻层，卵石层下部与基岩面较低凹部位含水量较大，视电阻率相对较低。 同时，地层密实度是影响含水量大小因素之一，一般情况下，地层密实度越大，含水量越小，地层密实度越小，含水量越大。工作区场地内视电阻率差异主要是含水量大小差异，说明场地内地层密实度也有较大变化，即场地地基可能存在不均

11、匀性。 四 结束语 （l）高密度电阻率法在地质灾害勘查中电极布设是一次完成的，测量过程中无须更换电极，因而可以防止因电极设置而引起的故障和干扰。数据的采集和收录全部实现了自动化(或半自动化)、不仅采集速度快，而且避免了由于人工操作所出现的误差和错误。 （2）高密度电阻率法是一种多电极排列方式的电阻率测量方法，电极数至少可达到 60个以上，从而可以获得较丰富的地电结构状态的地质信息。并且可方便地与国内常用高密度电法处理软件配合使用，使解释工作更加方便直观。 （3）高密度电阻率法测量时，由于影响地层电阻率高低的因素较多，7如不同年代及充填水情况等，其电性特征均有差异。资料解释遵循从已知到未知、从点

12、到面、从简单到复杂、从局部到全区的原则。在解释过程中充分收集测区地质、钻探等资料，充分考虑各种复杂因素对观测结果的影响，依据探测对象电阻率的特征进行综合分析，对高密度电测资料作出合理的、正确的解释。 （4）高密度电阻率法与传统的电阻率法相比，高密度电阻法具有成本低，效率高，信息丰富，解释方便等优点，在地质灾害勘查中适当采用高密度电阻率法进行勘探，查明不良地质体的分布范围、深度等，再结合钻探工程，可以达到事半功倍的效果。 参考文献： （1）武汉地质学院物探教研室编，电法勘探教程。北京：地质出版社，1980。 （2）冯兵主编，工程及水文物探教程。长安大学，2007。 （3）傅良魁主编，电法勘探文集。北京：地质出版社，1986。