【摘要】公路所在區(qū)域被第四系覆蓋，含水性差、透水性強。地下水類型主要以碎屑巖類裂隙孔隙水為主，含水層為侏羅系淺灰色砂巖。在地層致密完整的情況下，巖層橫向上導電性相對均一。如在順地層水平方向上局部地段出現(xiàn)不充水或充水不足空洞（采空區(qū)）時，則該區(qū)域?qū)щ娦宰儾?，表現(xiàn)為高阻異常。當采空區(qū)以充水空洞形式存在或局部地段出現(xiàn)破碎或裂隙含水時，由于水體良好的導電性，使該地段電阻率明顯低于圍巖，通過對比水平方向上巖層視電阻率值差異與變化情況，為應用物理基礎的瞬變電磁、電法探測實施提供了良好的地球物理前提。

【關鍵詞】綜合物探；采空區(qū)探測；數(shù)據(jù)處理于分析；平面圖

1、引言

新疆地區(qū)大多數(shù)地層沉積序列清楚，地層相對穩(wěn)定，正常地層組合條件下，在橫向與縱向上都有固定的變化規(guī)律，當有采空區(qū)、裂隙和陷落柱等地質(zhì)災害發(fā)育時，無論其含水與否，都將打破地層電性在縱向和橫向上的變化規(guī)律。這種變化規(guī)律的存在，表現(xiàn)出巖石導電性的變化。當在順地層水平方向上局部地段出現(xiàn)不充水或充水不足空洞（采空區(qū)）時，則該區(qū)域?qū)щ娦宰儾睿憩F(xiàn)為高阻異常，當采空區(qū)以充水空洞形式存在或煤層頂板局部地段出現(xiàn)破碎或裂隙含水時，由于水體良好的導電性，使該地段電阻率明顯低于圍巖，相當于存在局部低電阻率值地質(zhì)體。根據(jù)視電阻率等值線圖，綜合地質(zhì)和水文地質(zhì)資料，可確定橫向、水平深度和垂向深度電性變化情況，

2、應用實例

2.1 工程概況

新疆某市公路局擬建管護站公路（以下簡稱公路），由于該公路穿過的范圍內(nèi)路基下部地層受小煤窯開采影響，產(chǎn)生采動破壞。因而對居民人身安全產(chǎn)生隱患，故必須查清公路周圍采空區(qū)分布情況。公路所在區(qū)屬低山丘陵地貌，地形較為開闊，地勢南高北低，海拔標高+1032m～+1090m，溝谷不發(fā)育，植被較發(fā)育。地表覆蓋為第四系全新統(tǒng)沖洪積物（Qal+pl 4），主要巖性為由亞砂土、砂組成，厚度約5m，灰色、灰黃色，中密-密實狀。其下伏侏羅系侏羅系八道灣組（J1b），以黃綠色粉砂巖、地層傾向北東、北西，地層傾角44°～57°，本組總厚度203m。

本區(qū)位于二工河-黃山街倒轉(zhuǎn)向斜的北翼，為一向南傾的單斜構造，傾向為180°～200°，傾角45°～55°，全區(qū)地層走向變化不大，但沿走向傾角有變化，東部地層傾角較陡，在55°左右，由東向西產(chǎn)狀變緩，沿傾向方向傾角也有變化，一般由地表向深部，傾角由緩變陡。區(qū)內(nèi)未見斷裂。構造復雜程度應屬簡單構造類型（I類）。

2.2 現(xiàn)場測點布置

公路現(xiàn)場布置是分別地層走向每10m布置一個瞬變電磁測點，每條測線之間間距為10m；共計布置15條測線，每條測線上測點共計31個，共計數(shù)據(jù)點465個；網(wǎng)絡并行電法分別沿地層走向和傾向布置測線，共布置4條測線。

2.3 數(shù)據(jù)處理

本次瞬變電磁法數(shù)據(jù)采集采用長沙白云公司研發(fā)的MSD-1型瞬變電磁儀，信號發(fā)射采用與之配套的電池發(fā)射裝置。網(wǎng)絡并行電法采用WBD網(wǎng)絡并行電法儀，每站數(shù)據(jù)采集采用AM法和ABM法，各采用0.5s和2.0s恒流供電方波采集數(shù)據(jù)一次。該儀器主要用于隧道工程超前探測、地質(zhì)災害與環(huán)境調(diào)查、水利工程病害調(diào)查、工程地質(zhì)勘察等領域。數(shù)據(jù)采集完成后，使用MTEM數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和WBD2.0并行電法數(shù)據(jù)解析系統(tǒng)對所采集的數(shù)據(jù)進行處理。并選用了surfer8.0軟件進行輔助成圖。

3、成果分析

3.1 應用瞬變電磁法成果

結(jié)合現(xiàn)有地質(zhì)資料，以及現(xiàn)場探測實際情況，對本次瞬變電磁探測將視電阻率值ρ<30Ω·M區(qū)域定義為相對低阻區(qū)域，將視電阻率值ρ>90Ω·M區(qū)域定義為相對高阻區(qū)域。對公路下方采空區(qū)瞬變電磁法探測成果進行綜合分析，得出如下成果：1、YC1、YC2、YC5為相對高阻異常區(qū)。深度上為向下垂深20m～140m，范圍分析認為該高阻異常區(qū)可能為A3、A5、A7煤層倉儲式開采形成的老窯采空區(qū)。該處高阻異常區(qū)域已在地表形成塌陷坑；2、YC3為相對低阻異常區(qū)，認為該區(qū)可能是疑似位于A7、A5煤層倉儲式開采形成的老窯采空區(qū)富水區(qū)域；3、YC4為相對低阻異常區(qū)，可能為河流對現(xiàn)場探測所造成的干擾影響所致（圖3.1-1所示）。

3.2 應用網(wǎng)絡并行電法成果

本次電法探測，共存在3處相對異常區(qū)域，分別是DZ1、DZ2、DZ3。分析如下：1、DZ1、DZ3與瞬變電磁法探測所得YC2相對異常區(qū)域?qū)?，可能為A7煤層倉儲式開采形成的老窯采空區(qū)影響所致；2、DZ2該處相對低阻異常區(qū)可能為河流對現(xiàn)場探測所造成的干擾影響所致，與瞬變電磁法探測所得YC4相對異常區(qū)域?qū)?；（圖3.2-1所示）

4、鉆探驗證

根據(jù)瞬變電磁與網(wǎng)絡并行電法綜合物探成果并結(jié)合現(xiàn)場實際地形情況，設計3個驗證鉆孔，采用全孔取芯，孔徑98mm，總工程量是426m。1#孔目的是對YC3相對低阻異常區(qū)、2#、3#孔YC1相對高阻異常區(qū)驗證。1#孔在鉆進過程中發(fā)生漏漿、漏水現(xiàn)象，巖層裂隙較發(fā)育，局部巖芯破碎，說明鉆孔位于采空區(qū)附近。結(jié)合物探成果分析相對低阻異常區(qū)YC3可能位于A7、A5煤層倉儲式開采形成的老窯采空區(qū)附近，該范圍可能相對富水。2#孔在施工過程中直接揭露采空區(qū)，鉆探結(jié)果與物探成果解釋的相對高阻異常區(qū)YC1相符和，且該位置部分已在地表形成塌陷坑，此范圍可能為A7、A5、A3煤層倉儲式開采形成的采空區(qū)影響所致。

5、結(jié)論

經(jīng)物探與鉆探探測，該區(qū)域受采空區(qū)影響嚴重，部分范圍已經(jīng)發(fā)生地面塌陷測區(qū)的東北部已經(jīng)發(fā)生塌陷，未塌陷區(qū)域也不同程度的受到開采影響。

1、確定存在的采空區(qū)YC1，深度上為向下垂深20m～120m范圍。

2、疑似采空區(qū)YC2、YC5、YC3，該區(qū)域已在地表形成塌陷坑， 疑似采空區(qū)（圖5-1所示）

3、本次工作解釋的高阻異常帶平面對應情況較好，根據(jù)視電阻率等值線變化情況進行地質(zhì)、構造和水文地質(zhì)解釋，物性依據(jù)充分，地電關系明顯，成果較為可靠。

參考文獻：

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[2] 牛之璉，林柏泉.時間域電磁法原理[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，1999.