沈建鴻

（廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九二大隊，廣東 河源517000）

1 概述

從2003年汶川地震開始，我國地質(zhì)災(zāi)害持續(xù)備受關(guān)注，唐山地震、舟曲泥石流，不斷告誡著人們，地質(zhì)災(zāi)害一直都在我們身邊，如若防御不及時，隨時可能引來重大災(zāi)害。物探作為最重要的勘察手段之一，在防災(zāi)、減災(zāi)、治理中起著至關(guān)重要的作用。用物探方法研究或勘查地質(zhì)體或地質(zhì)構(gòu)造，即可做到了解對象的結(jié)構(gòu)、規(guī)模等，也能分析對象的穩(wěn)定性，最后提出合理的建議。特別是高密度電法、淺層地震波的靈活運(yùn)用，可為工程建設(shè)，地災(zāi)治理方面起著至關(guān)重要的作用。

2 高密度電法的應(yīng)用

高密度電阻率法[2]也叫自動電阻率法，是直流電法，它的功能就是于四極測深和電剖面法相結(jié)合。根據(jù)前人的經(jīng)驗，高密度電法是最為有效、合理的物探勘察方法，它能對地下的不良地質(zhì)體（采空區(qū)、溶洞、地下水、斷裂破碎構(gòu)造帶）進(jìn)行探測，并成圖。高密度電法是目前采空區(qū)、巖溶地區(qū)最普遍、有效的探測方法，它具有精度高、效果顯著、效果好等特點，可以有效對這些地區(qū)規(guī)模、形態(tài)、位置進(jìn)行探測，得出剖面能體現(xiàn)出較多信息。

高密度電法數(shù)據(jù)采集多使用的儀器為重慶地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)的DUK-2A（DZD-6A）一體電法測量系統(tǒng)和終端選址開關(guān)電極及專用電纜設(shè)備。野外施工一般采用60～120個電極組合的溫納裝置進(jìn)行測量，點距1～5m，排列長度60～600m（根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況而定）。野外測量數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C(jī)進(jìn)行處理，對異常點及突變點進(jìn)行重復(fù)觀測，以確保野外測量數(shù)據(jù)真實、可靠。資料處理首先將數(shù)據(jù)回放到計算機(jī)中，高密度電法資料處理是將儀器測量結(jié)果通過傳輸軟件傳輸?shù)诫娔X中，進(jìn)行壞點刪除、地形校正、格式轉(zhuǎn)換，然后應(yīng)用高密度電法反演軟件（RES2DINV）對原始資料進(jìn)行計算、分析、處理，最后進(jìn)行地質(zhì)解釋。野外物探測線按設(shè)計布置的起止點，用GPS現(xiàn)場實地放點，在施測時，用皮尺丈量確定測點點位。工作之前對儀器及電纜進(jìn)行全面檢查，保證儀器正常，電纜內(nèi)無壞道。每個臺班至少有一名工程師級以上的在職技術(shù)人員在場指揮施工，親自操作儀器并做好記錄。每天的野外工作完成后，及時對數(shù)據(jù)進(jìn)行初步解釋，繪制出初步解釋的物探解釋斷面圖，同時對各個原始記錄進(jìn)行評價，發(fā)現(xiàn)不符合要求的原始記錄要查明原因，并進(jìn)行返工重測。野外施工和室內(nèi)資料處理，嚴(yán)格按有關(guān)規(guī)程、規(guī)范執(zhí)行。為了檢查高密度電法測量工作精度，需對工作量的30%做重復(fù)檢驗，確保資料數(shù)據(jù)的合規(guī)性。高密度電法資料處理是將儀器測量結(jié)果通過傳輸軟件傳輸?shù)诫娔X中，進(jìn)行壞點刪除、地形校正、格式轉(zhuǎn)換，然后將數(shù)據(jù)導(dǎo)入Surfer軟件，做視電阻率等值線圖。在等值線圖上根據(jù)視電阻率的變化特征結(jié)合已有地質(zhì)資料做地質(zhì)解釋，并繪制出物探成果解釋圖。

由于高密度電法是一種體積探測方法，即每個探測點所測得的視電阻率值反映的是以測點為中心一定范圍土巖層隨深度變化的加權(quán)平均效應(yīng)，對應(yīng)解釋到的土洞的物探異常位置，其實際位置可能會有所偏差，即物探解釋的低阻異常往往要比實際的規(guī)模要大。

3 淺層地震波法的應(yīng)用

勘探中人們習(xí)慣把200～300m深度的勘探，稱為淺層勘探。淺層地震波法又分為淺層地震波折射、淺層地震波反射等方式，利用了導(dǎo)向波在不同的介質(zhì)中，速率不一樣的特點，在儀器接收到反饋后，通過數(shù)據(jù)處理形成剖面圖，在圖中表現(xiàn)出導(dǎo)向波經(jīng)過的斷層、斷距、破碎帶等數(shù)據(jù)，是一種工期短、精度準(zhǔn)、成本低和應(yīng)用面廣的物探勘察方法。

淺層地震反射波法勘探常用美國EG＆G公司生產(chǎn)的R24二十四道地震儀[3]。該儀器一般采用12道，3～5次覆蓋，叩板法錘擊震源，道間距1～5m，偏移距10～20m較為易算，在野外采集數(shù)據(jù)時，應(yīng)注意結(jié)合GPS的定位系統(tǒng)，每道檢波器以及儀器的正常，返回的波形必須層位清晰，在收集到地震波形后一般采用美國《Eavesdropper》系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)。在處理過程中，應(yīng)注意連續(xù)完整的巖層必須波形相似、周期相同才能反映巖層的起伏；由于地震波會受到散射、繞射的影響，在構(gòu)造破碎帶、巖溶發(fā)育部位會顯得比較凌亂，不連續(xù)。最后根據(jù)測量、處理過的數(shù)據(jù)形成雷達(dá)時間剖面圖，在異常處通過加密、反復(fù)測量，爭取做到勘探的準(zhǔn)確性。

在實際勘探中，充分利用多種物探方法，結(jié)合多個剖面成果圖，能更完整有效地對勘察體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、破碎帶等因素進(jìn)行還原，有效地幫助勘察做得更準(zhǔn)確。

4 電阻率法和地震波法的綜合利用

在一些治理環(huán)境中，無法用支護(hù)工程達(dá)到穩(wěn)定，需要搬去較多土石方，這時候合理地利用電阻率法和地震波法結(jié)合鉆探成果，也能預(yù)估出土石方的數(shù)量，對前期的預(yù)概算、效益對比也能有很大幫助。例如粵北某景區(qū)呈葫蘆狀，一條街道有較多商住戶，里面為景區(qū)，雨季期間，發(fā)生了位移監(jiān)測預(yù)警，考慮諸多因素后決定實施工程治理，搬去多余土石方，確保下方城鎮(zhèn)安全。經(jīng)過篩選，擬采用電阻率法和地震反射波法進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理、繪圖預(yù)估出土巖層分界線，通過公式估算出土石方分別多少。

該景區(qū)地貌為丘陵，地勢總體南西高北東低。山坡由殘積土和花崗斑巖風(fēng)化土層組成，植被較發(fā)育。治理區(qū)內(nèi)地質(zhì)活動較弱，區(qū)內(nèi)及周邊主要出露為燕山第三期花崗斑巖[γ53(2)a]，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要成分為長石、石英。巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，風(fēng)化裂隙較發(fā)育，風(fēng)化程度不均勻。經(jīng)物探勘察結(jié)合鉆探資料，勘察區(qū)地層主要由第四系覆蓋層和下伏基巖組成，分為：第四系覆蓋層，下伏基巖主要為中粗?；◢弾r，根據(jù)其風(fēng)化程度可分為全、強(qiáng)、中、微風(fēng)化層等。幾種巖的縱波波速、電阻率，顏色各不相同，根據(jù)其特性區(qū)分可挖性。第四系土層：主要為坡殘積成因砂質(zhì)粘性土，大部呈硬塑狀，含碎塊石，需刨松或鎬挖方可用鏟裝載，可挖性為Ⅱ-Ⅲ級，用挖掘機(jī)可開挖裝載；全風(fēng)化粗?；◢弾r：大部呈土狀，硬塑狀，含少量風(fēng)化巖塊，需刨松或鎬挖方可用鏟裝載，可挖性為Ⅱ-Ⅲ級，用挖掘機(jī)可開挖裝載；物探勘察把該層歸入第四系土層中；強(qiáng)風(fēng)化粗?；◢弾r：呈半巖半土層，含風(fēng)化巖塊，大部用鎬挖松后可用鏟裝載，少部分需用爆破方式炸松后開挖裝載，可挖性為Ⅳ級，大部可用挖掘機(jī)開挖裝載；物探勘察把該層土、石方量計算把該層劃入到土層方量中；中—微風(fēng)化粗?；◢弾r：為堅硬巖，為次堅石或堅巖，巖質(zhì)致密、堅硬，只能采用爆破方式開挖，用鎬和挖掘機(jī)均無法開挖，可挖性等級為Ⅴ-Ⅶ級。風(fēng)化球（孤石）：為中—微風(fēng)化粗?；◢弾r，為堅硬巖，為次堅石或堅巖，用鎬和挖掘機(jī)均無法開挖，可挖性等級為Ⅴ級。土層中風(fēng)化球直徑較大時無法直接用挖掘機(jī)開挖搬運(yùn)，應(yīng)歸入石方中計算。最后利用公式計算，可計算出土方量、巖方量占比和數(shù)量，從而初步確定預(yù)估算，需要注意的是，計算時用到的高程為設(shè)計圖測量給出的高程，實際高程以測量結(jié)果為準(zhǔn)。這種方式計算因為是以后山周邊路面邊線為起算邊界，而后山周邊路面邊線不是直線，局部為不規(guī)則的弧線，其計算結(jié)果可能與實際會有稍許出入。在最后出結(jié)論時需要對產(chǎn)生誤差的原因、范圍做出解釋。

5 結(jié)束語

物探是一門非常實用的勘察方式，也是非常復(fù)雜的，在測量的同時也要考慮周圍環(huán)境因素所造成的干擾，在處理數(shù)據(jù)時，也要參照地質(zhì)因素，最后結(jié)合鉆探成果，才能做出結(jié)論。在地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的今天，在勘察中能有效地利用物探的優(yōu)勢，就能在防災(zāi)減災(zāi)、工程治理中占據(jù)主導(dǎo)地位。