王國方 肖開樂

摘 要：跨孔電阻率層析成像是通過在兩鉆孔中分別放入一定數(shù)量的電極，觀測兩孔間電流、電壓數(shù)據(jù)，通過反演獲得兩井間電阻率分布斷面圖，分析不同巖土介質與電阻率之間的對應關系，進行地質信息解釋，進而達到工程勘探目的。它不僅解決了孔與孔之間的電阻率問題，而且對場地要求較低施工方便。通過對深圳地鐵歡樂海岸孤石的大小和范圍進行探測，充分證明該方法在解決此類工程問題上的有效性和準確性。

關鍵詞：跨孔；電阻率；層析成像；孤石

中圖分類號：TB 文獻標識碼：A doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.21.106

1 引言

巖石在風化營力的作用下，其結構、成分和性質已產生不同程度的變異，應定名為風化巖。根據(jù)風化程度的不同劃分為全、強、中、微四類。已完全風化成土而未經搬運的應定名為殘積土。孤石是殘留于風化巖體中，多為中-微風化狀，周圍巖體多為全風化狀，主要是不均勻風化的產物（如花崗巖的球狀風化）。孤石是獨立存在的，一般處的位置不高；塊石主要為坡洪積、崩積、滑坡堆積、倒石錐等形成，粒徑大于20cm的顆粒含量超過50%。在進行城市基礎設施的修建前必須予以查明。本文針對深圳地鐵歡樂海岸修建前期，采用跨孔電阻率層析成像對有孤石區(qū)域進行檢測，得出多條視電阻率剖面圖，分析判斷孤石的大小以及范圍。

2 跨孔電阻率層析成像的基本原理

直流電法是通過地面或井下的兩個供電電極（一正一負）向地下注入穩(wěn)定電流，形成一個穩(wěn)定電流場，由于巖礦體和地質異常存在電性差異，在地表或井下觀測到的電流場分布將會不同，通過直流電法儀記錄相關參數(shù)，求取視電阻率，根據(jù)電阻率的變化來判斷地下的地質異常。

而跨孔電阻率層析成像是以巖礦石的電性差異為基礎，在兩鉆孔中分別放入一定數(shù)量的電極，觀測兩孔間電流、電壓數(shù)據(jù)，通過反演獲得兩井間電阻率分布斷面圖，分析不同巖土介質與電阻率之間的對應關系，進行地質信息解釋，進而達到工程勘探的目的。

3 野外施工

3.1 野外施工設計

孤石探測共分為三個區(qū)域，分別為ZK70區(qū)域、ZK62區(qū)域和ZK67區(qū)域。由于回填土比較松散含水性較差和PVC管高阻導致電流屏蔽較為嚴重，采集數(shù)據(jù)量比較少，導致以下三個區(qū)域探測時，淺部（0-5米）的反演結果失真?？缈纂娮杪蕦游龀上穹ú杉瘮?shù)據(jù)時，需要有鉆孔方能進行。而鉆孔實際上是會改變其周圍介質的視電阻率性質，因此在下面的視電阻率剖面中，靠近鉆孔的數(shù)據(jù)與中部數(shù)據(jù)會有差異。

3.2 數(shù)據(jù)采集

本次使用的儀器是由澳大利亞研發(fā)的FlashRES UNIVERSA系統(tǒng)。該儀器具有采集數(shù)據(jù)過程自動化程度高，數(shù)據(jù)量大的特點，經多項工程探測實踐證明，探測效果理想，準確度較高。

按照儀器的工作方式進行測線放置，對已知采空區(qū)的地方進行試驗工作，根據(jù)試驗數(shù)據(jù)設定工作參數(shù)，本次數(shù)據(jù)采集的具體參數(shù)為，采集供電電壓120v，供電時間3s，電極全排列組合供電，剩余電極多通道采集。

4 數(shù)據(jù)處理、解釋與成圖

4.1 數(shù)據(jù)處理

FlashRES 64多通道超高密度地面/井地/井井直流電法勘探系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理是利用該套儀器專門配置的處理軟件FlashRES 64進行處理，處理結果的輸出為Surfer能夠直接調用的grd格式的文件，再用Surfer繪制的該剖面的真電阻率剖面圖，最后利用該真電阻率剖面圖結合地質及其它物探方法的資料進行綜合解釋工作。

4.2 解釋

孤石其介質成分主要是花崗巖，應在圖上表現(xiàn)為相對高阻異常，另外由于孤石是一個孤立體，故在視電阻率剖面上表現(xiàn)為一個閉合曲線。由于各種介質的電阻率除本身的電性特征外，還受多種外界因素的影響，如濕度，溫度，密實度，地下水礦化程度和在施工中其它鉆孔繼續(xù)施工作業(yè)，還有周圍高壓電的影響，而不同巖性在不同的情況下可能導致相同的電性曲線，這使得本方法在解譯時很難給出一個確定的視電阻率判釋數(shù)值。根據(jù)在探測區(qū)探測的情況，我們認為孤石的視電阻率值應在30歐姆·米以上。

4.3 成果圖

ZK70區(qū)域測線布置見圖1。圖2和圖3分別為通過對ZK70-1（ZK16）與ZK70-3（ZK17）和ZK70-2（ZK18）與ZK70-4（ZK19）進行跨孔電阻率成像得到的視電阻率剖面圖和相應的地質推斷圖。在地質推斷圖中淺藍虛線表示推斷地下水位大約在地表以下1.4米，紅線表示推斷填土與淤泥的分界面，綠線表示推斷淤泥與殘積土的分界面，藍線表示推斷殘積土與花崗巖（基巖）的分界面，紅圈表示推斷孤石的位置。

在圖3中深度1-2米和圖2深度3-6米處的高阻異常體，我們推測是由于回填土比較松散含水性較差或PVC管高阻導致電流屏蔽較為嚴重，采集數(shù)據(jù)量比較少，反演結果失真導致的。在圖2深度9-15米和圖3深度14-16米出現(xiàn)高阻異常區(qū)，該高阻異常區(qū)的視電阻率值在35歐姆·米，我們推測是由于殘積土中的碎石造成的。圖2和圖3中深度8-14米處出現(xiàn)低阻區(qū)域，該區(qū)域的電阻率值范圍是0-10歐姆·米，推測是由于殘積土的含水（海水的電阻率很低）比較大造成的。在圖2視電阻率剖面圖的橫坐標2-4米、深度約19米到21米處和圖3的2-4米、深度約19米到21米處的視電阻率值都大于45歐姆·米，我們推測這兩處的高阻異常區(qū)是較完整的基巖或孤石，在視電阻率剖面圖中用紅圈表示，在孤石位置平面圖（圖4）中用陰影表示孤石或完整基巖的分布范圍。

與ZK70的成圖方法相同，分別得到ZK67和ZK62的孤石位置平面圖，用圖5和圖6表示。

5 結論

通過跨孔電阻率層析成像探測，發(fā)現(xiàn)在圖1所示的三個分測區(qū)內皆存有孤石。具體如下：

（1）ZK70處孤石的位置如圖4所示。在ZK70-1與ZK70-3測線距（ZK70-1）2米到4米和ZK70-2與ZK70-4測線距（ZK70-2）2米到3.8米之間的區(qū)域，其深度大約在18-21米處。

（2）ZK67處孤石的位置如圖5所示。在ZK67-3與ZK67-5測線距（ZK67-3）2.8米到4.8米和ZK67-4與ZK67-6測線距（ZK67-4）3米到4.8米之間的區(qū)域，還有ZK67-4與ZK67-5測線距（ZK67-4）1.5米到3米之間的區(qū)域，其深度大約在20-24米處。

（3）ZK62處孤石的位置如圖6所示。在ZK62-1與ZK62-3測線距（ZK62-1）1.8米到4米和ZK62-2與ZK62-4測線距（ZK62-2）2.8米到5.8米之間的區(qū)域，還有ZK62-1與ZK62-2測線距（ZK62-1）2米到3.5米之間的區(qū)域，其深度大約在18-22米處。

參考文獻

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