孫宗龍，潘仕海，崔恒哲

(1.安徽省勘查技術(shù)院，安徽 合肥 230031；2.三亞建筑工程質(zhì)量檢測中心,海南 三亞 572000)

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高密度電阻率法在防空洞勘察中的應(yīng)用

孫宗龍1，潘仕海2，崔恒哲2

(1.安徽省勘查技術(shù)院，安徽 合肥 230031；2.三亞建筑工程質(zhì)量檢測中心,海南 三亞 572000)

由于年久失修，地下防空洞常常引起地面塌陷和房屋基礎(chǔ)受損，因此在有防空洞的地區(qū)進(jìn)行城市建設(shè)時，需要選擇合適的物探方法對地下防空洞的分布及位置進(jìn)行探測。為此首先介紹了高密度電阻率法的原理、應(yīng)用及其特點，然后應(yīng)用高密度電阻率法對海口市某地地下防空洞進(jìn)行勘察,取得了較好的地質(zhì)效果，為災(zāi)害治理提供了依據(jù)。

高密度電阻率法；防空洞；工程勘察；視電阻率

1　引　言

20世紀(jì)70年代備戰(zhàn)留下的地下防空洞，隨著歲月流逝和年久失修，常常引起地面塌陷和房屋基礎(chǔ)受損。因此在有防空洞的地區(qū)進(jìn)行城市建設(shè)，需要調(diào)查地下防空洞的分布及位置，為災(zāi)害治理提供地質(zhì)地球物理依據(jù)。

高密度電阻率法能有效地探測隱蔽防空洞的位置及分布，并已被廣泛地應(yīng)用于工程勘查中。例如，祁明星等利用高密度電阻率法成功地探測了山西關(guān)中地區(qū)某地地下防空洞的位置[1]；韓錫勤等做了高密度電阻率法在某防空洞勘探中的應(yīng)用研究[2]；宋希利等利用高密度電阻率法在山東省濟(jì)南市某地進(jìn)行了地下防空洞探測，取得了較好的地質(zhì)效果[3]。

本文通過高密度電阻率法在海口市某建筑物場地地下防空洞的探測實例，介紹了高密度電阻率法的基本理論、野外工作方法、資料處理和解釋推斷，展示了高密度電阻率法在防空洞勘察中的應(yīng)用效果。

2　高密度電阻率法基本原理

高密度電阻率法是在常規(guī)電法基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型物探方法。它以地下介質(zhì)的電阻率差異為基礎(chǔ)，通過觀測和研究人工建立的地下穩(wěn)定電流場的分布規(guī)律來解釋地下地質(zhì)問題[4]。

相對于傳統(tǒng)電法而言，高密度電阻率法的特點是信息量大。它利用程控電極轉(zhuǎn)換器，由微機(jī)控制選擇供電電極和測量電極，實現(xiàn)了高效率的

圖1　高密度電阻率法系統(tǒng)示意圖Fig.1　The schematic map of high-density electric resistivity method

數(shù)據(jù)采集，可以快速采集到大量原始數(shù)據(jù)，其原理如圖1所示。該方法具有觀測精度高、數(shù)據(jù)采集量大、地質(zhì)信息豐富、生產(chǎn)效率高等特點[5]。它通過地面觀測人工建立的穩(wěn)定電流場的變化來研究地下介質(zhì)的電性變化，進(jìn)而分析判斷地下障礙物的埋深、性質(zhì)和形狀等。

3　工區(qū)概況

工區(qū)位于?？谑行阌⒋蟮老驑s路附近，區(qū)內(nèi)分布多條隱藏防空洞。據(jù)了解，當(dāng)時防空洞建筑時采取人工開挖3 m，洞壁為玄武巖塊石筑建，拱形結(jié)構(gòu)，后回填，洞高2 m，洞寬1.5 m，防空洞頂部埋深在1～3 m間，地勢高處淺埋，地勢低處存在后期回填土。工區(qū)整體地勢較平，局部位置存在供水鑄鐵管、化糞池等影響因素，部分場區(qū)分布有平房。

4　布線及參數(shù)選擇

高密度電阻率法采用重慶奔騰數(shù)控技術(shù)研究所生產(chǎn)的WGMD -3型高密度電阻率測量系統(tǒng)，工作參數(shù)選用溫納裝置，電極距為1 m，60根電極。

據(jù)規(guī)劃設(shè)計圖、結(jié)合場區(qū)建筑物分布，工區(qū)場地以擬建建筑物為中心、以網(wǎng)狀形式布設(shè)各高密度電阻率法測線，為追蹤防空洞異常走向，局部加布測線，測線平面分布圖如圖2所示。

圖2　高密度電阻率法測線平面布置示意圖Fig.2　The field observation lines for high-density electric resistivity method

5　資料處理與解釋

5.1資料處理

高密度電阻率法勘探的資料處理過程為：資料整理、正演計算、反演解釋、圖件繪制等。高密度電阻率法觀測的視電阻率和反演電阻率斷面圖表征了地電斷面每一測點視電阻率和地下電性的相對變化，通過高密度電阻率法進(jìn)行連續(xù)觀測，可以了解不同深度地質(zhì)層縱、橫向電性的連續(xù)變化。根據(jù)高、低阻異常分布，可以解釋防空洞的位置，其中高阻異常反映完整防空洞，低阻異常反映含水或塌陷防空洞。

高密度電阻率法的資料處理流程為：原始記錄→傳輸→編輯→格式轉(zhuǎn)換→刪除壞點→最小二乘反演→影像成圖→成果圖解釋推斷。

5.2資料解釋

下面以工區(qū)內(nèi)2號測線和4號測線為例，對高密度電阻率法資料進(jìn)行解釋推斷。

2號測線實測視電阻率斷面圖及反演電阻率斷面如圖3所示。由圖3可知，實測斷面呈現(xiàn)多處圓弧狀層面，反映了測線段防空洞的存在；反演斷面在30點和45點處出現(xiàn)了垂向低阻異常，解釋推斷為防空洞分布，空洞頂部埋深約1.5 m，鉆探驗證了高密度電阻率法的探測結(jié)果。另外，在60～90點存在大范圍低阻異常，根據(jù)實地踏勘為淺部化糞池影響。

4號測線實測視電阻率斷面圖及反演電阻率斷面如圖4所示。

4號測線段水泥路以西，原地勢低洼，后填土1～2 m。由圖4可知，實測斷面亦顯示出松散的土層呈高阻分布，其中視電阻率為40.8 Ω·m的土層層面向西漸深埋，層面起伏變化大，仍反映出防空洞異常分布；并且在35點的電性界面近似呈直立狀，顯示空洞洞壁分布，22～26點的電性界面呈圓弧狀低阻上抬，指示人工開挖防空洞異常。反演斷面在26點和38點處出現(xiàn)了垂向低阻異常，解釋推斷為防空洞分布位置，并且這兩處異常均得到了鉆探驗證。

圖3　2號測線高密度觀測視電阻率和反演電阻率斷面Fig.3　The observed apparent resistivity and inverted resistivity sections for line 2

圖4　4號測線高密度視電阻率和反演電阻率斷面Fig.4　The observed apparent resistivity and inverted resistivity sections for line 4

6　結(jié)　論

1) 綜合高密度電阻率法的斷面和鉆探資料的解釋分析得出，工區(qū)內(nèi)共解釋推斷出了3條防空洞異常，第1條位于擬建樓房中西部，北東走向，控測長度46 m；第2條位于擬建樓房中南部，北東走向，控測長度41 m；第3條位于擬建樓房南側(cè)邊界，北東走向，控測長度38 m。

2) 通過對不同極距深度電阻率平面等值線的分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)AB/2=3 m 時低阻異常帶與斷面解釋的防空洞分布吻合性較好，隨著極距深度的增加，防空洞與低阻帶的對應(yīng)關(guān)系變差，這表明防空洞洞身為一淺層含水帶，可以將AB/2=3 m低阻異常帶直接解釋為地下防空洞分布。

3) 勘查場區(qū)局部存在明顯的近南北向低阻異

常帶，為不均勻軟弱滑移帶，淺層基礎(chǔ)設(shè)計及施工中應(yīng)預(yù)考慮土體的不均勻沉降。

[1]祁明星,白軍會.高密度電法勘察地下防空洞的效果[J].石油儀器,2008(6):56-57.

[2]韓錫勤,程邈,林松.高密度電法在某防空洞勘探中的應(yīng)用[J].大地測量與地球動力學(xué),2010,30(S1):165-166.

[3]宋希利,宮述林,邢立亭.高密度電法在地下空洞探測中的應(yīng)用研究[J].工程地球物理學(xué)報,2010,7(5):599-602.

[4]馬伏生,劉繼光,嚴(yán)建民.高密度電法在防空洞勘察中的應(yīng)用[J].石油儀器,2008(4):74-75.

[5]羅有春,鄒俊,王懷坤,等.高密度電阻率法在防空洞探測中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古石油化工,2008,22(12):59-61.

The Application of High-density Electric Resistivity Method to Detection of Air-raid Shelters

Sun Zonglong1,Pan Shihai2,Cui Hengzhe2

(1.GeologicalExplorationTechnologiesInstituteofAnhuiProvince,HefeiAnhui230031,China;2.SanyaConstructionEngineeringQualityInspectionCenter,SanyaHainan572000,China)

With the passage of time and disrepair, air-raid shelter often causes damage to the ground subsidence and building foundation. Therefore when carry out the urban construction in the area of air-raid shelter, we should choose appropriate geophysical prospecting method to survey the distribution and location of the air-raid shelter. At first, this paper introduced the principle, application and characteristics of high density electrical method. Then the application result of high-density resistivity method to survey the underground air-raid shelters in Haikou city is confirmed by drilling, which indicates that high-density electric resistivity method can provide the basis for disaster management and has obtained good geological results.

high-density resistivity method; air-raid shelter; engineering exploration; apparent resistivity

1672—7940(2016)04—0449—04

10.3969/j.issn.1672-7940.2016.04.008

孫宗龍(1962-)，男，工程師，主要從事地球物理勘查及地質(zhì)工程工作。E-mail:13825013313@163.com

P631.3

A

2016-06-11