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摘要：近年來，地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，需重視地質(zhì)災(zāi)害排查及防治，進(jìn)而需要選擇適宜的技術(shù)措施采集地質(zhì)構(gòu)造信息，而高密度電法因?qū)Σ煌镄缘牡刭|(zhì)體分辨能力較強(qiáng)、采集速度快、采集數(shù)據(jù)量大、獲取地質(zhì)信息豐富等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。本文通過將高密度電法在習(xí)水縣馬臨崩塌勘查的應(yīng)用研究，驗(yàn)證了方法的實(shí)用性，為地質(zhì)災(zāi)害的治理提供了物探依據(jù)，為今后類似地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查提供借鑒。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)災(zāi)害；高密度電法；馬臨崩塌

1引言

高密度電法是當(dāng)前研究淺層地質(zhì)結(jié)構(gòu)的有效方法之一，對于地下結(jié)構(gòu)的探查全面且準(zhǔn)確，被應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查及工程勘察中。該技術(shù)具有點(diǎn)距小、數(shù)據(jù)采集密度大等特征，在淺層煤礦采空區(qū)探測、巖溶區(qū)勘查和地質(zhì)災(zāi)害評價(jià)等方面應(yīng)用效果良好，可為災(zāi)害防治及工程建設(shè)提供有效的物探資料。

2高密度電法概述

高密度電法實(shí)際上是一種陣列勘探方法，是多種排列的常規(guī)電阻率法與資料自動(dòng)反演處理相結(jié)合的綜合方法，它的基本原理與常規(guī)電阻率法相同，仍是以巖土體的電性差異為基礎(chǔ)的一種電探方法，根據(jù)在施加電場作用下地層傳導(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。高密度電阻率法的原理是地下介質(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?V，從而可求得該點(diǎn)（M、N之間）的視電阻率值（圖1），根據(jù)實(shí)測的視電阻率剖面進(jìn)行計(jì)算、分析，便可獲得地層中的電阻率分布情況，從而可以劃分地層，確定異常地層等。在實(shí)際工作中，通過公式可以求得測點(diǎn)x處的視電阻率值。其中K為裝置系數(shù)，滿足下列關(guān)系式：相對于常規(guī)電阻率法，高密度電法具有以下特點(diǎn)：（1）電極布設(shè)是一次完成的，這不僅減少了因電極設(shè)置而引起的故障和干擾，而且為野外數(shù)據(jù)的快速和自動(dòng)測量奠定了基礎(chǔ)。（2）能有效地進(jìn)行多種電極排列方式的掃描測量，因而可以獲得較豐富的關(guān)于地電斷面結(jié)構(gòu)特征的地質(zhì)信息。（3）野外數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化或半自動(dòng)化，不僅采集速度快（大約每一測點(diǎn)需2～5s），而且避免了由于手工操作所出現(xiàn)的錯(cuò)誤。（4）可以對資料進(jìn)行預(yù)處理并顯示剖面曲線形態(tài)，脫機(jī)處理后還可以自動(dòng)繪制和打印各種成果圖件。（5）與傳統(tǒng)的電阻率法相比，成本低、效率高，信息豐富，解釋方便，勘探能力顯著提高。

3高密度電法在貴州地質(zhì)災(zāi)害勘查中的應(yīng)用

3.1儀器及裝置類型

本次物探工作所使用的儀器設(shè)備為高密度電法儀是重慶奔騰數(shù)控技術(shù)研究所生產(chǎn)的WDJD3型多功能數(shù)字直流電測儀，儀器系統(tǒng)主要由數(shù)字采集儀、多路電極轉(zhuǎn)換開關(guān)、電纜線及銅電極組成。采用的裝置為對稱四極溫納裝置方式（WN），其跑極方式為:A、M、N、B（其中A、B是供電電極，M、N是測量電極），AM=MN=NB為一個(gè)電極間距，隨著間隔系數(shù)n由n（MIN）逐漸增大到n（MAX），四個(gè)電極之間的間距也均勻拉開，測量深度由淺至深逐步加大（見圖2）。該裝置用于固定端面掃描測量，特點(diǎn)是測量斷面為倒梯形。

3.2測線布置及工作方法

根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害的勘查要求以及區(qū)域地質(zhì)情況合理確定測線數(shù)量和位置，需注意的是，相鄰測線間的距離應(yīng)控制在40～60m范圍內(nèi)。

3.3工作成果解譯推斷

先使用計(jì)算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總整理，按照規(guī)定的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，再經(jīng)過反演處理模塊剔除其中的畸變點(diǎn)，并對地形進(jìn)行校正，后開展反演計(jì)算，得到地下視電阻率剖面圖。數(shù)據(jù)采集和處理流程如圖3所示。

4實(shí)例分析

勘查區(qū)位于習(xí)水縣西南面，屬于習(xí)水縣馬臨鎮(zhèn)。由測區(qū)內(nèi)各類地質(zhì)體的物理特征可知，覆蓋層、崩塌堆積體、完整基巖之間有ρs值差異，即：目標(biāo)體與基巖存在著明顯的、并可以量化和識別的電性差異，滿足高密度電測深法開展的前提條件。4.1地質(zhì)概況習(xí)水縣城以北地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育簡單，主要以單斜構(gòu)造為主；習(xí)水縣城以南，以華夏式構(gòu)造體系為主，由一系列寬緩長軸褶皺群和壓性、壓扭性斷裂組成，走向呈北東45~50°的方位斜貫全區(qū)，以張開的長軸狀對稱—不對稱的褶皺為其主要特征，常具明顯的雁列分級特征，背斜多箱形，向斜常呈圓底，斷裂多發(fā)育在背斜軸部附近，并常受先期構(gòu)造體系牽制。

4.2地球物理特征

（1）粘土層與崩塌堆積體：粘土層多表現(xiàn)為低阻特性，其ρ值一般在70~100Ω·M左右，變化較為穩(wěn)定，而崩塌堆積體含水、含泥及巖塊不均勻，加之其孔隙率變化較大，因此，無論是橫向上還是縱向上其ρ值變化較大，其ρ值可在10~1000Ω·M之間劇烈變化。（2）完整基巖：測區(qū)內(nèi)基巖層主要以灰?guī)r和砂巖為主，屬中硬質(zhì)類巖，淺部強(qiáng)風(fēng)化層及中風(fēng)化層ρ值一般在1000Ω·M以下，往深部基巖較完整，ρ值一般在1000Ω·M以上；完整基巖綜合層電性背景值較為穩(wěn)定，隨AB/2增加，ρ值逐漸升高。（3）崩塌體及巖石松動(dòng)圈內(nèi)裂隙發(fā)育帶及巖體破碎帶：當(dāng)裂隙及破碎帶中無粘土或水充填時(shí)，表現(xiàn)為較高的ρ值，ρ值可達(dá)200～400Ω·M；當(dāng)有水或粘土充填時(shí)，表現(xiàn)為較低的ρ值，與完整圍巖相比，ρ值可低于50Ω·M以下。

4.3勘查方法

4.3.1測線布設(shè)。本次物探工作根據(jù)現(xiàn)場地形地貌及地質(zhì)情況選擇了高密度電法中的α裝置和γ裝置作為主要測量裝置，γ裝置作為α裝置的對比方法，更好的提高測量的精準(zhǔn)性，點(diǎn)距為5m進(jìn)行實(shí)地測量。4.3.2現(xiàn)場工作方法。該項(xiàng)目應(yīng)用高密度電法進(jìn)行勘查的主要目的是揭示出崩塌堆積體的分布范圍及大致埋深，同時(shí)查明該區(qū)巖溶裂隙發(fā)育帶的位置埋深狀況。技術(shù)參數(shù)為：電極距5m，采用290V電壓供電，設(shè)置供電時(shí)間300ms，采用α裝置和γ裝置兩種方法測量。在本次測區(qū)范圍內(nèi)，根據(jù)地面調(diào)查成果指導(dǎo)，結(jié)合場地地形、地物條件，共布設(shè)物探測線1條，測線布設(shè)采用GPS定點(diǎn)，地質(zhì)羅盤定向。

4.4數(shù)據(jù)處理與資料解釋

4.4.1資料分析。實(shí)測斷面ρs值多在50～5000Ω·M之間，視電阻率值總體較低。從二維反演斷面等值線圖可知，上部巖體較為破碎，下伏基巖較完整，表現(xiàn)為高低阻互層，結(jié)合地質(zhì)資料分析，高阻體為P2q+m的灰?guī)r，低阻體主要為P3l+ch粘土巖、粉砂巖、砂巖互層，其覆蓋層為砂石土混合物，其中凸顯的高阻圈閉為大的塊石，厚度在2～9m之間。在測線190～205m（Y1-1異常點(diǎn)及附近）段，存在一明顯團(tuán)塊狀低阻異常，ρs異常值在50Ω·M以內(nèi)，表明該段在35m以下，巖體結(jié)構(gòu)不連續(xù)、較破碎，結(jié)合巖層走向及煤礦開采分析，推斷該低阻異常為采空區(qū)及冒落帶，且有泥質(zhì)或水的填充，異常帶引起下伏巖體不連續(xù)、較破碎，上部巖體失穩(wěn)、松動(dòng)，從而引發(fā)上部巖體崩塌脫落。4.4.2結(jié)果分析。在物探探測的深度范圍內(nèi)，存在一個(gè)低阻異常發(fā)育帶，該異常帶為采空區(qū)及冒落帶，其發(fā)育深度在35m以下，發(fā)育寬度在8~15m左右；由于該異常帶的存在，引起下伏巖體不連續(xù)、較破碎，上部巖體失穩(wěn)、松動(dòng)，從而引發(fā)上部巖體崩塌脫落，威脅到當(dāng)?shù)乩习傩盏纳?cái)產(chǎn)安全。該測線第四系覆蓋層厚度在8~15m之間，崩塌堆積體厚度在1~4m。

5結(jié)束語

綜上所述，高密度電法在地質(zhì)災(zāi)害勘查中應(yīng)用效果良好。在本文所述案例中，高密度電法可以準(zhǔn)確查明崩塌體構(gòu)造的空間形態(tài)特征，明確了現(xiàn)場巖層厚度及分布情況，通過對物探異常點(diǎn)的分析解譯，從而得出引發(fā)馬嶺崩塌發(fā)生的原因，為崩塌體的防治提供科學(xué)的地質(zhì)資料，應(yīng)用效果理想。

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作者:孫旭 李永 陳開銀 單位:貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局111地質(zhì)大隊(duì)