趙顯志，王騰飛，朱永磊

（中化地質(zhì)礦山總局河南地質(zhì)局，河南 鄭州 450011）

1 研究區(qū)地球物理特征分析

本研究場(chǎng)地位于中部某省份，地貌單元屬?zèng)_洪積平原，地形呈北高南低。本工作區(qū)主要以粉土為主，巖性變化較小，其地球物理特征表現(xiàn)為：自身電阻率變化也很小，受其含水率的變化，電阻率出現(xiàn)差異，也是本次開(kāi)展直流高密度電法的前提，通過(guò)本次測(cè)量發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)粉土層視電阻率一般是40Ω.m～120Ω.m，隨著含水率的增加視電阻率逐漸降低，視電阻率往往小于40Ω.m。

2 地球物理工作方法

2.1 測(cè)線布設(shè)

根據(jù)工作區(qū)具體特征，在a#樓體的南北兩側(cè)和東側(cè)布設(shè)了3條2D直流高密度電法剖面，在a#樓的東側(cè)和南側(cè)圍繞樓體外圍布設(shè)了兩條矩形3D測(cè)線、一條╝型天然電場(chǎng)測(cè)線和4條中間梯度法測(cè)線，測(cè)線分布圖見(jiàn)圖1。

圖1 直流高密度電法工作示意圖

2.2 野外工作方法

直流高密度電法采用多芯電纜和多道電極人工建立地下穩(wěn)定直流電場(chǎng)，通過(guò)程控式多路電極轉(zhuǎn)換器，選擇不同的電極組合方式和不同的極距間隔，實(shí)現(xiàn)供電和測(cè)量電極的自動(dòng)轉(zhuǎn)換、自動(dòng)供電、自動(dòng)觀測(cè)和自動(dòng)記錄、自動(dòng)計(jì)算和自動(dòng)存儲(chǔ)，獲取地下介質(zhì)的視電阻率分布規(guī)律，進(jìn)而推斷地下的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和構(gòu)造解決水文與工程地質(zhì)問(wèn)題。

直流高密度電法綜合了剖面(水平)、測(cè)深(垂直)兩方面的信息，測(cè)點(diǎn)密、信息量大，提高了電性的分辨能力，又減少了人為影響因素，提高了工作效率。帶地形的電阻率層析成像技術(shù)，使得視電阻率剖面直觀地反映地下介質(zhì)的電性變化。為地質(zhì)推斷解釋帶來(lái)了極大的方便。150道的高密度電法，橫向的分辨率高，多種裝置可供選擇以適應(yīng)解決不同的地質(zhì)問(wèn)題。高密度對(duì)淺層良好的適應(yīng)性，可用于探測(cè)基巖面起伏、土層中的“擾動(dòng)”低阻區(qū)。該方法的原理是利用隨供電電極距AB的逐漸增大和測(cè)量電極MN的移動(dòng)，來(lái)達(dá)到測(cè)深和測(cè)剖面的綜合效果。高密度電法集合了電阻率剖面和電阻率測(cè)深的綜合優(yōu)點(diǎn)，采用高密度布置電極的方式采集數(shù)據(jù)，達(dá)到高精度解決地質(zhì)問(wèn)題的目的。由儀器的先進(jìn)設(shè)計(jì)及資料處理能力及高密度電法儀，能快速而準(zhǔn)確地獲得豐富的地電信息。

本次工作使用以GD-10多功能數(shù)字直流激電儀為測(cè)控主機(jī)。按照不同的實(shí)際情況，沿房屋外圍布線點(diǎn)距2m。由于每條剖面長(zhǎng)度不近相同，即電極個(gè)數(shù)150根，選擇隔離系數(shù)根據(jù)要求測(cè)量深部不同而定。供電時(shí)間T=2mS，接地電阻小于1000Ω·m。供電電源使用450伏電池箱組并聯(lián)，供電電流穩(wěn)定。

使用上述儀器及設(shè)備對(duì)工區(qū)進(jìn)行了測(cè)量，為了保證觀測(cè)質(zhì)量，對(duì)測(cè)量中出現(xiàn)的個(gè)別畸變點(diǎn)和異常點(diǎn)進(jìn)行了重復(fù)觀測(cè)。為保證測(cè)量精度，采取的具體措施如下：開(kāi)工前，必須對(duì)用于生產(chǎn)的儀器的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，只有技術(shù)指標(biāo)完全符合規(guī)范要求的儀器方可用于野外生產(chǎn)。盡量提高供電電源電壓，采用三箱蓄電池組箱串聯(lián)供電，供電電壓450v。為防止漏電，采用絕緣性能好的專用電纜為AB供電電線。觀測(cè)之前，首先通過(guò)儀器檢查各電極的接地情況，當(dāng)發(fā)現(xiàn)接地電阻大于1000Ω者，改善接地條件，打深、澆水或適當(dāng)移位，保證所有電極接地條件良好方可開(kāi)始進(jìn)行測(cè)量，以保證較大的供電電流和取得信號(hào)的質(zhì)量。

2.3 野外工作質(zhì)量評(píng)價(jià)

經(jīng)過(guò)對(duì)本次直流高密度視電阻率測(cè)深1條剖面系統(tǒng)質(zhì)量檢查，質(zhì)量檢查采用重新布線布極的方式，質(zhì)量檢查剖面長(zhǎng)度占總剖面長(zhǎng)度的11.1%。經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，均方相對(duì)誤差M=±3.13%，小于4%規(guī)范要求，說(shuō)明質(zhì)量可靠。

3 推斷解釋

3.1 資料整理

物探工作每天將野外采集數(shù)據(jù)通過(guò)通訊線傳輸至計(jì)算機(jī)，通過(guò)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)整理等步驟，提交正確無(wú)誤的數(shù)據(jù)，使用專業(yè)繪圖軟件Surfer8.0繪出ρs等值線斷面圖，以此圖為依據(jù)進(jìn)行解釋推斷。

當(dāng)天的數(shù)據(jù)當(dāng)天處理，處理采用深圳地脈科技有限公司隨儀器配套研發(fā)的電法數(shù)據(jù)處理與轉(zhuǎn)換程序，轉(zhuǎn)入2D、3D電法解釋軟件對(duì)資料進(jìn)行整理，地形校正、擬合解釋，得到各測(cè)深點(diǎn)的深度。解釋軟件利用瑞士《2DVES二維高密度電法反演軟件》進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，程序處理后的資料采用surfer8軟件繪制比例尺1：2000解譯視電阻率斷面等值線圖，然后轉(zhuǎn)換成CAD2004版.dwg繪圖格式。根據(jù)二維自動(dòng)解釋結(jié)果，推斷出各剖面地電分布規(guī)律。

3.2 推斷解釋

3.2.1 自然電場(chǎng)推斷解釋

本次圍繞a#樓東南角布設(shè)╝型自然電場(chǎng)測(cè)量剖面，測(cè)線X20Y8的位置位于樓體東南角的東南方向，距離樓東南角偏東1.5m偏南5.6m，并作出自然電位分布圖，從圖中可以來(lái)看，該區(qū)域樓梯東側(cè)存在大量的正電位場(chǎng)，樓梯南側(cè)主要以負(fù)電位場(chǎng)形式存現(xiàn)，電位變化范圍-315mV～82mV。說(shuō)明該區(qū)域地表水水流方向?yàn)槟媳毕颉?/p>

3.2.2 2D直流高密度電法推斷解釋

（1）1剖面直流高密度電法推斷解釋：1剖面位于a#樓北側(cè)，與樓體北墻近似平行布設(shè)，測(cè)線距墻邊為9m，測(cè)線長(zhǎng)度130m，點(diǎn)距2m，隨著深度的增加視電阻率整體呈現(xiàn)低高低的電性特征，淺部的低電阻率現(xiàn)象，主要為回填土反應(yīng)；中部的電阻率現(xiàn)象主要為粉土層反應(yīng)，由于含水率較小，呈現(xiàn)高阻現(xiàn)象；下部的低電阻率現(xiàn)場(chǎng)主要是隨著深度的增加含水率逐漸增大，視電阻率呈現(xiàn)的低阻現(xiàn)象。在48m～84m段地下3m至15m的深處出現(xiàn)一個(gè)高阻缺失，說(shuō)明該處含水率相對(duì)較高或粉土層缺失。

場(chǎng)頭廢地立地條件比較差，土壤肥力貧瘠，如果采取常規(guī)扦插方法，出苗率低，效益差，很難達(dá)到90%以上的出苗率，所以要因地制宜，從整地改土，扦插苗處理，肥水保持，修剪管理，病蟲(chóng)害防治上，采取一系列切實(shí)有效的措施，才能確保大葉女貞扦插育苗的成功。

（2）2剖面直流高密度電法推斷解釋：2剖面位于a#樓東側(cè)，距離東墻5.5m，南北向布設(shè)，測(cè)線長(zhǎng)度120m，點(diǎn)距2m，隨著深度的增加視電阻率整體呈現(xiàn)低高低的電性特征，視電阻率分布特征與1線相類似，在50m～72m段地下3m至15m的深處出現(xiàn)一個(gè)高阻缺失，說(shuō)明該處含水率相對(duì)較高或粉土層缺失。

（3）3剖面直流高密度電法推斷解釋：3剖面位于a#樓南側(cè)，距離樓南墻9.5m，東西向布設(shè)，測(cè)線長(zhǎng)度120m，點(diǎn)距2m，隨著深度的增加視電阻率整體呈現(xiàn)低高低的電性特征，視電阻率分布特征與1線相類似，在30m～68m段地下5m至20m的深處出現(xiàn)一個(gè)矩型高阻缺失，說(shuō)明該處含水率相對(duì)較高或粉土層缺失。

3.2.3 中梯掃面推斷解釋

（1）1區(qū)中梯掃面推斷解釋：1區(qū)位于a#樓南側(cè)東西布設(shè)，網(wǎng)度20×5，點(diǎn)距2m，樓體南墻距最近測(cè)線5.5m，樓體東南角位于測(cè)線的X19的位置，從電性分布圖中可以看出，隨著AB距的增加，在X8～18段高電阻率出現(xiàn)缺失，說(shuō)明該段含水率較高或是粉土層缺失。

（2）2區(qū)中梯掃面推斷解釋：2區(qū)在a#樓南側(cè)東西布設(shè)，網(wǎng)度10×10，點(diǎn)距2m，樓體東南角距最近電極1.5m，電性分布圖中可以看出，隨著AB距的增加，在Y-5～5段高電阻率出現(xiàn)缺失，說(shuō)明該段含水率相對(duì)較高或是粉土層缺失。

3.2.4 3D直流高密度電法推斷解釋

（1）1區(qū)3D直流高密度電法推斷解釋：1區(qū)3D在a#樓南側(cè)，測(cè)線與1區(qū)的中梯掃面測(cè)線向重合，電性分布見(jiàn)圖2，從圖中可以看出，4m～12m位于呈現(xiàn)低阻凹陷，說(shuō)明該段地層含水率較高，該地電斷面與2D的3剖面測(cè)量結(jié)果相對(duì)應(yīng)。

圖2 1剖面視電阻率3D綜合擬斷面圖

（2）2區(qū)3D直流高密度電法推斷解釋：2區(qū)3D在a#樓東側(cè)，測(cè)線與2區(qū)的中梯掃面測(cè)線向重合，并作出電性分布圖3，從圖中可以看出，X0、Y4m～14m呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，說(shuō)明該段地層較為穩(wěn)定含水率較低；X4～12、Y0～18呈現(xiàn)低阻凹陷，說(shuō)明該段地層含水率較高,該地電斷面與2D的2剖面測(cè)量結(jié)果相對(duì)應(yīng)。

圖3 2剖面視電阻率3D綜合擬斷面圖

4 結(jié)論與建議

直流電法存在體積效應(yīng)、邊界效應(yīng)、縱深比等因素，物探異常的發(fā)現(xiàn)除與技術(shù)手段、儀器精度有關(guān)外，與地質(zhì)背景、地形條件、目標(biāo)體的規(guī)模、埋深、物性差異及測(cè)網(wǎng)密度均有直接的關(guān)系。盡管在資料整理的時(shí)間充分進(jìn)行了地改、反演、計(jì)算等來(lái)消除地形影響，但是測(cè)量精度還是受到一定影響。物探只是一種間接手段，成果具有一定的不確定性和多解性，所以不得將未經(jīng)驗(yàn)證的物探結(jié)果作為唯一依據(jù)使用于設(shè)計(jì)、施工。

根據(jù)測(cè)量結(jié)果，可大致將工作區(qū)分為三個(gè)電性特征:

（1）埋深0m至5m段主要表現(xiàn)為中低電阻率，視電阻率在40Ω·m左右，主要為素填土或者粉土含水率較弱的反應(yīng)。

（2）埋深5m~20m段主要表現(xiàn)為中高電阻率，視電阻率在大于40Ω·m，主要為粉土含水率較差的反應(yīng)，部分段視電阻率低于40Ω·m，說(shuō)明該段含水率較高。

（3）埋深20m以下，視電阻率小于40Ω·m，說(shuō)明該深度含水率較高。

綜合來(lái)看，本次測(cè)量取得了較好的效果，劃分出了埋深5m至20m段的含水率較高的位置，發(fā)現(xiàn)在a#樓的東段的下部，埋深在3m至5m的下方，出現(xiàn)30m至36m的高阻缺失的異常。建議在a#樓南側(cè)東段進(jìn)行工程驗(yàn)證，通過(guò)工程驗(yàn)證，確定異常存在的原因，再由設(shè)計(jì)部門根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理調(diào)整。