韓錫勤 程 邈 林 松

(1)中國地震局地震研究所,武漢 430071 2)武漢地震工程研究院,武漢 430071)

高密度電法在某防空洞勘探中的應(yīng)用＊

韓錫勤1,2)程 邈1,2)林 松1,2)

(1)中國地震局地震研究所,武漢 430071 2)武漢地震工程研究院,武漢 430071)

介紹高密度電法的原理、應(yīng)用及其特點(diǎn),并應(yīng)用高密度電法對(duì)防空洞進(jìn)行勘察,取得了較好的地質(zhì)效果。

高密度電法;防空洞;勘探;原理;地質(zhì)效果;視電阻率

1 引言

隨著國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)全面開展,國家和社會(huì)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的關(guān)注度不斷提高,工程地質(zhì)勘察也做得越來越詳細(xì)和全面。而高密度電法以其快速、有效的特點(diǎn)在該領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。主要應(yīng)用于調(diào)查地層淺部的地層結(jié)構(gòu)、斷層地質(zhì)參數(shù)以及巖溶、空洞等不良地質(zhì)體等等,并獲得了較好的效果。

2 高密度電法基本原理

高密度電法實(shí)際上是一種陣列勘探[1]、以巖土電性差異為基礎(chǔ)的電探方法,研究在施加電場(chǎng)的作用下,地下傳導(dǎo)電流的分布規(guī)律,從而達(dá)到探明地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)的目的。野外工作時(shí)將數(shù)十根電極一次性布設(shè)完畢,每根電極既可作為供電電極,也可作為測(cè)量電極。通過程控多路電極轉(zhuǎn)換開關(guān)和電測(cè)儀實(shí)施數(shù)據(jù)的自動(dòng)、快速采集。極距的遞增一般以電極間距為單位,每個(gè)極距依固定的裝置形式逐點(diǎn)由前向后移動(dòng)完成該數(shù)據(jù)采集,然后增大極距進(jìn)行下一個(gè)極距的數(shù)據(jù)采集。隨著隔離系數(shù)的增大,測(cè)點(diǎn)數(shù)逐漸減少,測(cè)點(diǎn)在斷面上的分布呈倒三角形。

電場(chǎng)分布的偏微分方程為：

式中:x0、y0、z0為電場(chǎng)點(diǎn)坐標(biāo);x1、y1、z1為源點(diǎn)坐標(biāo)。當(dāng) x0≠x1,y0≠y1,z0≠z1,即只考慮無源空間時(shí),上式變?yōu)槔绽狗匠台?U=0。在復(fù)雜條件下,無法求得拉普拉斯方程的解析解,因此采用數(shù)值模擬方法[2]。例如:二維地電模型使用點(diǎn)源二維有限元法,三維地電模型則使用有限差分法等來解決上述問題,目前的高密度電阻率法實(shí)際上是多種排列的常規(guī)電阻率法與資料自動(dòng)處理相結(jié)合的一種綜合方法[3]。

3 工區(qū)地球物理?xiàng)l件

該工區(qū)擬建建筑,在前期的工程勘察中發(fā)現(xiàn)一條 20世紀(jì) 70年代的地下防空洞位于擬建建筑物的東南方向(頂板埋深約 12 m,可見洞口,但內(nèi)部局部塌方,無法通過)。本次勘探的目的是探測(cè)在建筑區(qū)域內(nèi)是否還存在其他人工洞穴。

工區(qū)內(nèi)上覆一層約 5米厚人工細(xì)碎石、直接覆蓋于基巖上 (灰?guī)r)?？碧角霸诠^(qū)內(nèi)均灑水約 10分鐘,以降低接地電阻,與人工洞穴形成明顯的電阻率差異。從而使高密度電法勘探達(dá)到此次工作目的。

4 布線及參數(shù)選擇

受場(chǎng)地限制,自此工作參數(shù)選用溫納裝置,2米電極距,60根電極。選用重慶地質(zhì)儀器廠DUK-2A高密度電法測(cè)量儀。共布置測(cè)線兩條見圖 1(粗實(shí)線為測(cè)線,淺灰色方塊為擬建建筑,虛線為推測(cè)人工洞穴位置)。

在擬建建筑靠近人工洞穴的兩側(cè)設(shè)置兩條測(cè)線。南北向?yàn)?1號(hào)測(cè)線,東西向?yàn)?2號(hào)測(cè)線。由于場(chǎng)地限制 1號(hào)測(cè)線沿建筑東面建筑邊線向內(nèi) 1米布置,2號(hào)測(cè)線向南延長 10米,沿建筑南面建筑邊線布置,并兩邊各延長 30米。

圖1 測(cè)線布置Fig.1 Arrangement ofmeasuring lines

5 資料成果圖與分析

斷面等值線主要特征分析：

1號(hào)測(cè)線上(圖 2(a))可見視電阻率主要呈成層分布。中間較高視電阻率的成因與現(xiàn)場(chǎng)施工人員交流后得知此處為一大石塊且深度不符合已知條件(＜12m),故不認(rèn)為為人工洞穴。

2號(hào)測(cè)線上(圖 2(b))明顯可見視電阻率在水平位置 48～52 m,深度 12～14 m處,發(fā)現(xiàn)高視電阻率區(qū)域,該區(qū)域與推測(cè)的異常位置及深度較為符合,認(rèn)定為人工洞穴。左側(cè)低阻區(qū)域與現(xiàn)場(chǎng)施工人員交流后得知為人工填土。

圖2 視電阻率模擬斷面圖Fig.2 Fitted profiles of resistivity

6 結(jié)論

1)1號(hào)測(cè)線上未發(fā)現(xiàn)異常,可認(rèn)定無孔洞通過擬建建筑的東面建筑邊線;

2)2號(hào)測(cè)線上在水平位置 48～52m處發(fā)現(xiàn)高視電阻率異常,可認(rèn)定為人工洞穴;而擬建建筑的南面的建筑邊線無孔洞通過。

因此判定擬建建筑的建筑紅線內(nèi)無人工洞穴。

最后,在后期從施工單位得知,此次勘探的結(jié)果比較準(zhǔn)確。進(jìn)一步驗(yàn)證了高密度電法在人工空洞、巖溶勘探方面的有效性。

1 葛如冰,等.高密度電阻率法在灰?guī)r地區(qū)的應(yīng)用研究[J].物探與化探,1999,23(1)：28-32.

2 王文州.物探技術(shù)在高速公路溶巖地區(qū)地質(zhì)勘探中的應(yīng)用[J].中外公路,21(4)：56-58.

3 劉曉東,張虎生,朱偉忠.高密度電法在工程物探中的應(yīng)用[J].工程勘察,2001,4：64-65.

APPL ICATION OF HLGH-DENSITY ELECTRICAL M ETHOD IN INVESTIGATION ON A IR-RA ID SHELTER

Han Xiqin1,2),ChengMiao1,2)and Lin Song1,2)

(1)Institute of Seism ology,China Earthquake Adm inistration,W uhan 430071 2)W uhan Institute of Earthquake Engineering,W uhan 430071)

The fundamental principle and application of hlgh-density electrical method are introduced.High density electricalmethod has heen introduced to carry out investigation on the air-raid shelter and the good geological effect is achieved.

high density resistivitymethod;air-raid shelter;exploration;principle;geological effect;apparent resistivity

1671-5942(2010)Supp.(Ⅰ)-0165-02

2010-07-26

韓錫勤,男,1963年生,工程師,長期從事工程地質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)通訊工作.E-mail：han526@163.com

P631.3+22

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