史江濤，穆滿根

高密度電法在陽(yáng)泉市北海北路勘探中的應(yīng)用

史江濤，穆滿根

（山西工程技術(shù)學(xué)院地質(zhì)與環(huán)境工程系，山西 陽(yáng)泉 045000）

擬建北海北路進(jìn)行了高密度電法探測(cè)，共布置測(cè)線3條，每條測(cè)線勘探物理點(diǎn)735個(gè)，共計(jì)點(diǎn)2 205個(gè)。測(cè)線布置網(wǎng)度為20×450m，并采用了RES2DINV高密度電阻率數(shù)據(jù)二維反演軟件和surfer數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并得出了在測(cè)區(qū)深度范圍內(nèi)并沒有采空區(qū)存在的結(jié)論，取得了良好的效果。該應(yīng)用為相關(guān)探測(cè)及研究提供了參考。

高密度電法；探測(cè)；采空區(qū)；陽(yáng)泉市

1 測(cè)區(qū)及工程概況

陽(yáng)泉市地處山西東部，中緯地帶，四季分明，夏短而冬長(zhǎng)，常為春旱少雨、冬寒少雪，干燥多風(fēng)，十年九旱。本區(qū)處在山間谷地之中，氣候比西面的太原溫暖，較東面的石家莊涼爽。冬季盛行西北風(fēng)，寒冷干燥。夏季盛行東南風(fēng)。本區(qū)冬季溫差較大，季節(jié)變化明顯，氣候具有大陸性特征。

擬建北海北路市政道路工程位于陽(yáng)泉市開發(fā)區(qū)大連東路以北，陽(yáng)泉市科技孵化基地東側(cè)。為北海路的北延道路，連接大連東路（已有）與科技大道（規(guī)劃）的連接線。南起大連東路，北至駝嶺頭村。北海北路項(xiàng)目路線總長(zhǎng)為674.533m，主體道路寬40m，局部加寬至60m，雙向6車道。路面高程自南向北約為720～730m，采空范圍和情況不詳，需采用物探方法對(duì)采空區(qū)進(jìn)行查明。

2 測(cè)區(qū)地層及地球物理特征

2.1 地層巖性

根據(jù)測(cè)區(qū)內(nèi)已有資料揭露的地層巖性和堆積物沉積旋回特征及區(qū)域地質(zhì)資料，測(cè)區(qū)地層在勘探深度范圍內(nèi)成因類型為第四系全新統(tǒng)晚期人工堆積的雜填土(Q4)，石炭系本溪組沉積的泥巖、砂質(zhì)泥巖（Cb），奧陶系峰峰組石灰?guī)r（O2）組成。經(jīng)綜合分析判斷，該場(chǎng)地地層時(shí)代自上而下依次為：

1）第四系全新統(tǒng)人工堆積層（Q4），第四系全新統(tǒng)河流相沖洪積物（Q4）第四系晚更新統(tǒng)河流相沖洪積物（Q4）；該層層底埋深1.0~26.10m，層底標(biāo)高698.43~726.56m。

2）石炭系風(fēng)化殘留物：包含有砂巖和泥巖，該層層底埋深30.00~31.30m，層底標(biāo)高691.59~698.76m，

3）奧陶系沉積巖，灰黑色，隱晶結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，強(qiáng)-中風(fēng)化；厚度不詳。

2.2 地球物理?xiàng)l件

場(chǎng)地第四系沖洪積地層與下伏基巖存在較為明顯的波阻抗及電阻率差異，具備了高密度電法勘探的前提。

3 工作原理及布置

測(cè)量采用的是重慶精凡科技有限公司生產(chǎn)的EDGMD-1高密度電阻率測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)以EDJD-1A多功能數(shù)字直流激電儀為測(cè)控主機(jī)，配以EDHJ-60多路電極轉(zhuǎn)換器構(gòu)成高密度電阻率測(cè)量系統(tǒng)，裝置采用α排列（溫納裝置AMNB），即供電電極距AB/2為測(cè)量電極距MN/2的3倍，供電電極距AB/2最大為150m，測(cè)量電極距MN/2最大為50m，測(cè)量60道，道距5m，排列的特點(diǎn)是測(cè)量斷面為倒梯形，時(shí)間參數(shù)的選取為：供電時(shí)間2 000ms，斷電延時(shí)200ms，供電電壓最大500V左右，供電電流在200mA左右。

根據(jù)目的任務(wù)及地形的特殊性，電法勘探測(cè)線布置網(wǎng)度為20×450m，測(cè)線編號(hào)由南向北從小到大編設(shè)，線距20m，每條測(cè)線長(zhǎng)度450m，測(cè)點(diǎn)編號(hào)由南向北從小到大編設(shè)，點(diǎn)距為5m，考慮到高密度電法所測(cè)的斷面為倒梯形，測(cè)線兩端必須進(jìn)行鑲邊處理才能保證有效的勘探范圍，根據(jù)上述布置，本次勘探共布置測(cè)線3條，每條測(cè)線勘探物理點(diǎn)735個(gè)，共計(jì)物理點(diǎn)2 205個(gè)。

實(shí)際數(shù)據(jù)采集工作中，由于高密度電法的每個(gè)排列60個(gè)電極，長(zhǎng)度300m，采集層數(shù)10層，采集點(diǎn)數(shù)735個(gè)，因此，每條測(cè)線需4個(gè)排列才能完成，實(shí)際工作中，第一、第四排列重復(fù)段為90m，中間第二、第三排列重復(fù)段為180m，見圖1高密度電法電極排列示意圖。

圖1 高密度電法電極排列示意圖

4 資料處理和分析解釋

4.1 資料處理

本次高密度電法資料處理采用了RES2DINV高密度電阻率數(shù)據(jù)二維反演軟件（圖2）和surfer數(shù)據(jù)處理軟件（圖3）。

圖2 RES2DINV數(shù)據(jù)處理軟件繪制的視電阻率斷面圖

圖3 surfer數(shù)據(jù)處理軟件反演后的斷面圖

4.2 分析解釋

探測(cè)資料的分析解釋，以各測(cè)線的測(cè)量電阻率斷面圖和反演電阻率斷面圖為主，同時(shí)考慮了實(shí)際地質(zhì)情況及各種干擾因素進(jìn)行綜合分析解釋。

圖4 1測(cè)線

等視電阻率斷面圖是研究沿測(cè)線方向斷面上ρs值的變化，它能比較詳細(xì)和清楚地反映地下構(gòu)造特征和各種地質(zhì)現(xiàn)象，等ρs斷面圖是電測(cè)深定性圖件中最重要的一種，是解釋中不可缺少的圖件之一。

1測(cè)線（圖4）：本剖面位于場(chǎng)地的西部，方向SN，長(zhǎng)450m，剖面最大探測(cè)深度50m，解釋深度24m，在橫向上，90~180m和300~440m出現(xiàn)高阻電性區(qū)，電阻率等值線的緩慢起伏變化，該變化反映了基巖的起伏變化。在縱向上，也呈明顯的層狀分布，0~13m深度范圍為電阻值9~40Ω·ｍ的低阻層蓋層；20~24m深度范圍為電阻值100~220Ω·ｍ的高阻層蓋層。結(jié)合鉆孔資料推斷，低阻層為第四系蓋層，且厚

圖5 2測(cè)線

2測(cè)線（圖5）：本剖面位于場(chǎng)地的中部，方向SN，長(zhǎng)450m，剖面最大探測(cè)深度50m，解釋深度24m，在橫向上，120~340m出現(xiàn)高阻電性區(qū)，電阻率等值線的緩慢起伏變化，該變化反映了基巖的起伏變化。在縱向上，也呈明顯的層狀分布，0~13m深度范圍為電阻值9~40Ω·ｍ的低阻層蓋層；20~24m深度范圍為電阻值100~190Ω·ｍ的高阻層蓋層。結(jié)合鉆孔資料推斷，低阻層為第四系蓋層，厚度變化均勻；從電性結(jié)構(gòu)連續(xù)的特征發(fā)現(xiàn)，在南北方向沒有采空區(qū)。

圖6 3測(cè)線

3測(cè)線：見圖6，本剖面位于場(chǎng)地的東部，方向SN，長(zhǎng)450m，剖面最大探測(cè)深度50m，解釋深度24m，在橫向上，130~230m和310~420m出現(xiàn)高阻電性區(qū)，電阻率等值線的緩慢起伏變化，該變化反映了基巖的起伏變化。在縱向上，也呈明顯的層狀分布，0~13m深度范圍為電阻值9~40Ω·ｍ的低阻層蓋層；20~24m深度范圍為電阻值100~220Ω·ｍ的高阻層蓋層。結(jié)合鉆孔資料推斷，低阻層為第四系蓋層；從電性結(jié)構(gòu)連續(xù)的特征發(fā)現(xiàn)，在南北方向沒有采空區(qū)。

5 結(jié)語(yǔ)

1）北海北路采空區(qū)勘探采用了高密度電法的物探手段，經(jīng)過野外數(shù)據(jù)采集、室內(nèi)資料處理、分析和解釋，并結(jié)合收集的地質(zhì)和采礦資料，分析得出測(cè)區(qū)深度范圍內(nèi)并沒有采空區(qū)的存在，且第四系覆蓋層厚度變化較為均勻。

2）采用高密度電法探測(cè)采空區(qū)效果較好，充分體現(xiàn)了該法探測(cè)精度高，速度快，成本低的優(yōu)點(diǎn)，是值得在類似勘探中廣泛使用的一種方法。

3）任何物探方法都有其局限性，高密度電法裝置的選擇應(yīng)充分考慮工程目的任務(wù)及地形的特殊性，以能最大限度反映地質(zhì)體異常形態(tài)和解決地質(zhì)問題為目的。

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The Application of High Density Resistivity Method to the Engineering Geological Evaluation of the North Beihai Road to Be Built of Yangquan City

SHI Jiang-tao MU Man-gen

(Department of Geology and Environmental Engineering, Shanxi Institute of Technology, Yangquan, Shanxi 045000)

This study carries out high density resistivity survey on the North Beihai Road to be built in Yangquan City, Shanxi, arranging 3 lines with line netness of 20×50m and a total measuring points of 2205. All of geophysical data are processed by means of RES2DINV and 2D inversion software surfer data processing software. The results indicate that there is no goaf in the surveyed depth range.

high density resistivity method; survey; goaf; Yangquan City, Shanxi

2018-05-18

山西工程技術(shù)學(xué)院應(yīng)用型課程開發(fā)與建設(shè)項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：2017101718；陽(yáng)泉市科技局研發(fā)項(xiàng)目：項(xiàng)目編號(hào)：2018S0709

史江濤（1982-），男，講師，碩士研究生，主要從事第四紀(jì)地質(zhì)，工程物探等方面教學(xué)和研究

P631.3

A

1006-0995（2019）01-0148-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2019.01.034