［關(guān)鍵詞］高密度電法；地質(zhì)災害風險調(diào)查；覆蓋層；隱伏斷層；洞橋鎮(zhèn)

地質(zhì)災害是以地質(zhì)動力活動或地質(zhì)環(huán)境異常變化為主要成因的自然災害。在地球內(nèi)動力、外動力或人為地質(zhì)動力作用下，地球發(fā)生異常能量釋放、物質(zhì)運動、巖土體變形位移以及環(huán)境異常變化等，危害人類生命財產(chǎn)、生活與經(jīng)濟活動或破壞人類賴以生存與發(fā)展的資源、環(huán)境的現(xiàn)象或過程。為著力解決“隱患在哪里”“結(jié)構(gòu)是什么”等問題，開展必要的地質(zhì)災害風險調(diào)查，高密度電法作為一種技術(shù)手段，往往被用于地質(zhì)災害風險調(diào)查。高密度電法可以用來查清山體覆蓋層的分布形態(tài)和厚度，以及基巖面埋藏深度和起伏形態(tài)，并發(fā)現(xiàn)隱伏斷層的分布位置，這對于地質(zhì)災害點風險評估具有重要意義。文章通過介紹高密度電法在洞橋鎮(zhèn)兩個地質(zhì)災害風險調(diào)查點的應用，探討了高密度電法測量效果。

1. 項目概況

杭州市富陽區(qū)1∶2000地質(zhì)災害風險調(diào)查過程中，發(fā)現(xiàn)洞橋鎮(zhèn)存在兩處可能滑坡的地質(zhì)災害點，分別位于洞橋村馬家西屋后斜坡和石羊村楊家屋后斜坡。為保障生命和財產(chǎn)安全，開展了部分鉆探工程勘查工作，基本查明地層分層情況。但由于地形限制，大面積開展工程鉆探難度較大且費用較高，同時為系統(tǒng)了解地質(zhì)災害點山體覆蓋層的分布形態(tài)、厚度及基巖面埋藏深度、起伏形態(tài)，地球物理勘探方法則可以通過做“CT”解決這一難題。高密度電法勘探作為一種集成式地球物理勘探方法，不僅在橫向上可以分辨不同地質(zhì)體引起的電阻率差異，在縱深上也能分辨不同地質(zhì)體引起的電阻率差異[1]，可以有效厘定地質(zhì)災害點山體覆蓋層的分布形態(tài)、厚度及基巖面埋藏深度、起伏形態(tài)。因此，高密度電法勘探作為一種經(jīng)濟有效的方式被運用于洞橋鎮(zhèn)地質(zhì)災害風險調(diào)查。

2. 工程地質(zhì)條件

2.1 洞橋鎮(zhèn)洞橋村馬家西屋后斜坡

該場地勘探深度以淺巖土體按其成因時代、埋藏分布規(guī)律、巖性特征及其物理力學性質(zhì)，劃分為2個工程地質(zhì)層，4個工程地質(zhì)亞層。

（1）含碎石粉質(zhì)黏土（Qel-dl）：黃褐色，灰色，硬塑，松散，稍濕，主要為黏土，少量粉砂及碎石，碎石主要為凝灰?guī)r，棱角狀-次棱角狀，粒徑0.1～5.0 cm，個別可達10 cm，含量10%～50%。

（2）全風化晶屑凝灰?guī)r（K1h）：土黃色，黃褐色，硬塑，中密，稍濕，含少量碎石，棱角狀，母巖為凝灰?guī)r，巖石風化嚴重，原巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造已基本破壞，不可辨別，切面稍光滑，韌性高，干強度高。

（3）強風化晶屑凝灰?guī)r（K1h）：土黃色，灰黃色，凝灰質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄-厚層狀構(gòu)造、碎塊狀構(gòu)造。巖石風化較強，巖芯較破碎，呈碎塊狀，砂狀，裂隙不發(fā)育，巖石較軟。

（4）中風化晶屑凝灰?guī)r（K1h）：灰黃色，凝灰質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦物成分主要為火山灰、巖屑及晶屑。晶屑成分主要為石英、長石及暗色礦物，粒徑2～6 mm，含量10%～30%。巖石局部含角礫，角礫成分主要為凝灰?guī)r、霏細巖等火山巖屑，礫徑1～2 cm，含量10%～20%。巖石風化一般，較完整，呈長柱狀，局部塊狀。錘擊聲較脆，巖石較堅硬。采取率約85%。RQD=80%。

2.2 洞橋鎮(zhèn)石羊村楊家屋后斜坡

該場地勘探深度以淺巖土體按其成因時代、埋藏分布規(guī)律、巖性特征及其物理力學性質(zhì)，劃分為3個工程地質(zhì)層，4個工程地質(zhì)亞層。

（1）含碎石粉質(zhì)黏土（Qel-dl）：黃褐色，灰黃色，硬塑，松散，稍濕，主要為黏土，少量粉砂及碎石，碎石主要為石英砂巖，棱角狀-次棱角狀，粒徑0.5～2.0 cm，含量10%～20%。

（2）全風化泥質(zhì)粉砂巖（Z2d）：灰色，黃褐色，硬塑，中密，稍濕，含少量碎石，棱角狀，母巖為泥質(zhì)粉砂巖，巖石風化嚴重，原巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造已基本破壞，不可辨別，切面稍光滑，韌性高，干強度高。

（3）強風化泥質(zhì)粉砂巖（Z2d）：灰白色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，中-厚層狀構(gòu)造、碎塊狀構(gòu)造。巖石風化較強，巖芯較破碎，呈碎塊狀，砂狀，裂隙不發(fā)育，巖石較軟。

（4）中風化鈣質(zhì)泥巖（Z2d）：灰黑色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，中-厚層狀構(gòu)造，礦物成分主要為黏土、碎屑礦物及碳酸鈣。巖層軸心夾角約70°。發(fā)育少量裂隙，充填為方解石，巖石風化較弱，巖芯較完整，長柱狀，短柱狀，錘擊聲較清脆，巖石較堅硬。采取率約90%。RQD=80%。

3. 工作方法技術(shù)

3.1 基本原理

高密度電法基本理論與傳統(tǒng)的電阻率法完全相同，不同的是高密度電法在觀測中設置了較高密度的測點，現(xiàn)場測量時，只需將全部電極布置在一定間隔的測點上，由主機自動控制供電電極和接收電極的變化[1]。高密度電法測量系統(tǒng)采用先進的自動控制理論和大規(guī)模集成電路，使用的電極數(shù)量多，而且電極之間可自由組合，這樣就可以提取更多的地電信息，使電法勘探能像地震勘探一樣使用多次覆蓋式的測量方式。

3.2 數(shù)據(jù)采集

在數(shù)據(jù)采集過程中，高密度電阻率法測得的結(jié)果是裝置下方地電介質(zhì)的分布情況，是地下構(gòu)造和地形起伏雙重影響下的電阻率二維斷面圖，測得的電阻率值不僅和地下構(gòu)造的分布有關(guān)，還受地形變化的影響[2]。一般來說凸起地形情況和平坦地形相比，電阻率值偏大，凹陷地形則偏小，地形起伏不能太大。如果地形變化較大，則地形改正很重要，通常情況下垂直測線做一條輔助測線進行比較，以確定數(shù)據(jù)可靠程度。

野外設置電極時，應盡量避開含礫層和樹根多的地方，選在表層土致密和潮濕的地方。如果在干燥的山坡布極，在電極周圍盡量多地撒一些水或鹽水也能減少接地電阻[3]。條件允許的情況下，電極直接打入地層的濕潤部分效果較好。有時為了增加電極和地層的接觸面積，用許多根并聯(lián)的電極當成一根電極。在這種情況下，電極應打入相同深度且間隔相等，并盡量選用多根細電極而不用少量粗電極。電極布設時，一定要確保點距均勻，尤其要注意與儀器相連的兩個電極的距離，否則會由于點距不均勻?qū)е路囱萜拭娴漠惓4]。

4. 數(shù)據(jù)處理及地質(zhì)解釋

4.1 數(shù)據(jù)處理

高密度電法數(shù)據(jù)處理主要采用RES2DINV軟件，包括①數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；②突變點數(shù)據(jù)剔除、地形改正和數(shù)據(jù)連接；③數(shù)據(jù)圓滑濾波；④正反演及⑤成圖。

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換主要是將儀器采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可編輯的軟件識別數(shù)據(jù)；突變點數(shù)據(jù)剔除、地形改正和數(shù)據(jù)連接主要是對轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進行編輯，剔除部分突變點，將實際測點高程信息按一定格式輸入并保存，如果是同一剖面的多個排列數(shù)據(jù)，還需要進行數(shù)據(jù)拼接處理；數(shù)據(jù)圓滑濾波主要是對采集的數(shù)據(jù)進行濾波圓滑，需要注意的是，如果圓滑濾波因子過大，可能會造成異常的丟失，一般不對數(shù)據(jù)進行圓滑濾波；正反演主要是將帶地形的數(shù)據(jù)進行最小二乘法反演；成圖則是將反演后的數(shù)據(jù)進行斷面圖繪制，可以更直觀地反映地質(zhì)體情況。

4.2 地質(zhì)解釋

洞橋鎮(zhèn)地質(zhì)災害風險調(diào)查共布設6條剖面，分別編號為DA、DB、DC、DD、DE、DF，DA、DB、DC位于洞橋鎮(zhèn)洞橋村（圖1a），DD、DE、DF位于洞橋鎮(zhèn)石羊村（圖1b）。

4.2.1 DA、DB、DC高密度測量剖面

DA剖面測線長度178m，測線方向313°32'，測點點距2 m。DA線視電阻率在水平方向上基本上呈層狀分布；在垂向上，0-130m段區(qū)間淺表層視電阻率呈現(xiàn)中高阻，往下延伸視電阻率逐步由低到高，由上到下可分為三層，最表層為中高阻層，視電阻率為80～2000 Ω ·m，深度為0～4 m；中間層為低阻層，視電阻率為50～200 Ω·m，深度在4～15 m，最下層為高阻層，視電阻率大于200Ω·m；130-158段區(qū)間視電阻率呈由高到低趨勢，與0-130段高阻層連在一起。158-178 段區(qū)間視電阻率呈低阻顯示（圖2a）。

DB剖面測線長度178m，測線方向313°32'，測點點距2m。DB線視電阻率在水平方向上分層清晰明顯；在垂向上，0-146 m段區(qū)間淺表層視電阻率呈現(xiàn)中高阻，往下延伸視電阻率逐步由低到高，由上到下可分為三層，最表層為中高阻層，視電阻率為200～5500 Ω·m，厚度由小號往大號方向逐漸增加，深度為0～10 m；中間層為低阻層，視電阻率為30～200 Ω·m，厚度由小號往大號逐漸增加，在點號100-104達到峰值，約13m，然后逐漸變薄，深度0～21 m，最下層為高阻層，視電阻率大于200 Ω·m；146-178段區(qū)間視電阻率呈由高到低趨勢，與0-146段高阻層連在一起（圖2b）。

DC剖面測線長度192m，測線方向313°32'，測點點距2 m。DC線視電阻率在水平方向上分層清晰明顯；在垂向上，0-146段區(qū)間淺表層視電阻率呈現(xiàn)中高阻，往下延伸視電阻率逐步由低到高，由上到下可分為兩層，局部可分為三層，最表層為中高阻層，視電阻率為1000～5500 Ω·m，深度為0～5 m；中間層為低阻層，視電阻率為30～200Ω·m，厚度4～12 m，深度5～23 m，呈啞鈴狀水平延展分布，最下層為高阻層，視電阻率大于200 Ω·m；146-192段區(qū)間視電阻率呈由高到低趨勢，與0-146段高阻層連在一起（圖2c）。

綜上，結(jié)合鉆孔DQ01-ZK1、DQ01-ZK2、DQ01-ZK3、DQ01-ZK4、DQ01-ZK5及DQ01-ZK6資料顯示，該區(qū)域淺表層呈中高阻顯示，覆蓋層0～5 m主要為含碎石粉質(zhì)黏土層，4～23 m主要為全風化石英砂巖和強風化石英砂巖層，該層沿剖面方向整體呈條帶狀分布，在0-100號段區(qū)間分布較薄，往大號延伸逐漸變厚，然后逐漸變??；而在整個區(qū)域內(nèi)，該層呈蓋狀分布，兩邊薄，中間厚，約在DB線105號附近呈最厚的趨勢。在該區(qū)域最底層為基巖灰?guī)r，0-100號區(qū)域埋深較淺，深度只有8m左右，沿剖面往大號方向逐漸埋深較大，然后逐漸上抬。

4.2.2 DD、DE、DF高密度測量剖面

DD剖面測線長度198m，測線方向98°25'，測點點距2m。DD線視電阻率在水平方向上分層清晰明顯；在垂向上，0-84段區(qū)間視電阻率呈由高到低再逐漸到高的趨勢，由上到下可分為三層，上層視電阻率呈現(xiàn)中高阻，視電阻率為200～700 Ω·m，深度為0～10 m，厚度由小號沿剖面往大號方向逐漸變薄，根據(jù)鉆孔資料推測為砂巖層；中間層為低阻層，視電阻率為100～230 Ω·m，厚度10～15 m，深度5～21 m，呈帶狀延展分布，根據(jù)鉆孔資料推測為全風化砂巖和強風化砂巖層；最下層為高阻層，視電阻率大于300 Ω·m，推測為基巖灰?guī)r；84-146段區(qū)間大致可分為兩層，視電阻率呈由低到高趨勢，上層視電阻率呈現(xiàn)低阻，視電阻率為100～230 Ω·m，厚度4～21 m，深度0～21 m，根據(jù)鉆孔資料，推測為全風化砂巖和強風化砂巖層；下層為高阻層，視電阻率大于300 Ω·m，在106-122號之間隆起，埋深僅4m左右，推測為基巖灰?guī)r；146-198段區(qū)間大致可分為三層，視電阻率呈由低到高趨勢，上層視電阻率呈現(xiàn)低阻，視電阻率僅為20～60 Ω·m，厚度為5～10 m，根據(jù)鉆孔資料，推測為含碎石粉質(zhì)黏土層；中間層電阻增大，視電阻率為100～230 Ω·m，厚度約5m，推測為全風化砂巖和強風化砂巖層；下層為高阻層，視電阻率＞400 Ω·m，推測為基巖灰?guī)r（圖3a）DE剖面測線長度218m，測線方向98°25'，測點點距2m。DE線視電阻率在水平方向上分層清晰明顯；在垂向上，淺表層視電阻率稍高，往下延伸視電阻率逐步由低到高，由上到下可分為三層，最表層為中高阻層，視電阻率為50～1000 Ω·m，深度為0～3 m，鉆孔資料顯示，該層為含碎石粉質(zhì)粘土層；中間層為低阻層，視電阻率為30～400Ω·m，厚度15～18 m，深度2～21 m，根據(jù)鉆孔資料推測，該層為全風化或強風化砂巖層；最下層為高阻層，視電阻率大于500 Ω·m，推測該層為基巖灰?guī)r（圖3b）。

DF剖面測線長度198 m，測線方向98°25'，測點點距2 m。DF線視電阻率在水平方向上分層清晰明顯；在垂向上，視電阻率呈現(xiàn)由低到高的趨勢，由上到下可分為兩層，上層視電阻率為50～350 Ω·m，深度為0～13 m，根據(jù)鉆孔資料推測為全風化或強風化砂巖層；下層為高阻層，視電阻率大于500 Ω·m，推測該層為基巖灰?guī)r（圖3c）。

綜上，結(jié)合鉆孔DQ02-ZK4，DQ02-ZK5，DQ02-ZK6資料顯示，該區(qū)域大致分為三層：淺表層呈中高阻顯示，覆蓋層0～3m，局部達到10m，主要為含碎石粉質(zhì)黏土層；中間層厚度10～18 m，主要為全風化石英砂巖和強風化石英砂巖層；下層為基巖灰?guī)r。該區(qū)域整體趨勢為全風化或強風化砂巖層北面厚度較大，由北向南逐漸變薄，而基巖北面埋深較大，由北向南逐漸抬升。

5. 結(jié)論

（1）根據(jù)高密度電法測量，對洞橋鎮(zhèn)的兩個地質(zhì)災害風險調(diào)查點進行地層分層，推算了山體覆蓋層的分布形態(tài)和厚度，推測出了基巖面埋藏深度和起伏形態(tài)。

（2）高密度電法測量結(jié)果對洞橋鎮(zhèn)兩個地質(zhì)災害風險調(diào)查點的基巖風化殼顯示明顯，為后期地質(zhì)災害風險防控提供技術(shù)支撐。