物探方法在多要素城市地质调查中的运用

物探方法在多要素城市地质调查中的运用

杨晓斌

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摘要：工程物探技术作为勘查领域的一种重要勘查方法，在城市地质隐患勘查中具有独特的优势。它是以目标地质体与周围介质的物性差异为前提，通过仪器观察自然或人工地球物理场的变化来解决工程地质问题的勘探技术。它具有快速、准确、全面、无损、经济等特点，适合城市发展的现状。但同时，由于大面积的城市路面采用混凝土和沥青浇筑，加上人类活动频繁，建筑群和地下基础设施建设，对地球物理场信息的采集存在严重干扰，影响了地球物理勘探技术的应用效果。如何选择适合城市发展现状的工程物探方法和技术是一个亟待解决的问题。通过某城市轨道交通2号线工程勘察中采用的物探方法和技术，研究和提炼出适合该城市现状的物探技术。

关键词：物探方法；城市地质调查；运用

导言：近年来，随着城市化进程的加快，低碳、绿色、可持续发展已成为未来城市发展的主题。目前，城市可持续发展面临着地质灾害频繁、地表空间资源不足等严重问题。解决这些问题的基础是开展城市地质调查，其中地球物理勘探技术作为获取地下地质信息的重要方法和手段发挥着重要作用。

地球物理勘探技术是根据目标与周围介质的物理性质（电阻率、磁化率、波速等）之间的差异，通过分析观察到的地球物理场来获得目标规模和性质的一种测量方法。在城市开展物探工作，由于探测目标和工作环境不同，与传统应用的物探方法相比，城市地质调查中使用的物探方法具有干扰因素多、施工场地和时间有限、探测精度要求高的特点。物探技术具有效率高、经济性强、信息丰富可靠等优点。随着城市基础设施的快速发展，物探技术越来越多地应用于城市地质调查。实践证明，该方法取得了良好的应用效果。接下来，我们将重点介绍三种地球物理勘探方法的特点：高密度电阻率法、浅层地震法和地质雷达法，以及它们在城市地质调查中的应用。

1城市地下地质灾害常用检测方法优缺点比较

由于城市地下地质隐患的特点（隐患多、隐蔽性强），物探技术在城市地下地质隐患调查检测中的应用受到诸多条件的限制，很多方法在检测应用中并不理想，发展相对缓慢。

结合各种物探方法的特点和目前城市的特殊工作环境，根据探测目的、可能的隐患类型等特点，结合城市轨道交通2号线工程勘察中使用较多的物探方法，通过与现场地质条件对比验证，认为地质雷达法、微动勘探法、地震成像法和反磁通瞬变电磁法四种物探方法对城市的特殊工作环境具有较强的适应性，检测结果与现场地质条件一致。

2 物探成果解译

该路段位于桐城市区。有许多居民区，测线走向为45°。该段长233米。在叠加时间剖面上，在点15～150和190～530之间，存在一组信号强、连续性好的波组，时间间隔为10～15ms。该波组被用作标准波组T0，表明反射界面上下层之间的波阻抗差异非常显著，该波组的大部分剖面是两个强相位，表明反射界面基本上是一个岩性突变面。根据已知钻孔dsx16和dzk32的数据，推断该波组为卵石层与红层粗砂岩之间的界面。然而，在标准波组t0以下的红层波组中没有反射波现象。结合区域地质资料分析，红层厚度大，层内无明显波阻抗界面。

从高密度电法的结果可以看出，该段地层的电学性质存在明显差异，可垂直分为两层。结合钻探和浅层地震法成果分析，剖面0～112m以上卵石层视电阻率大于502Ω·m，10m以下红层粗砂岩视电阻率25～50Ω·m，较为连续完整。在剖面的440m处，视电阻率在水平方向上发生显著变化，表明这是一个岩性界面。结合钻孔资料分析，该层为红层泥质粉砂岩，视电阻率小于25Ω·M。在剖面1920 M处，视电阻率在水平方向上有明显错位，推测为断层引起。

2.1 B-B剖面异常特征及地质解释

电测深主要用于控制钻孔之间的地层变化，划分第四系地层，推测洪泛平原和阶地中砂砾岩的厚度，识别软土的分布位置和厚度。地球物理地质解释的总体思路是从已知到未知。根据这一思路，对电测深线进行了逐条解释。通过对比测区钻孔数据，揭示了地层的深度和厚度，并通过电测深反演了地层的深度。

B-B段位于老梅镇，测线长度7580m，测点距离20m，B-B线视电阻率水平方向基本分层。在垂直方向上，视电阻率呈现从低到高的变化趋势，从上到下可分为三层，局部可分为两层。顶层为中高电阻率层，视电阻率30～45Ω·m，深度0～6m；中间层为高电阻率层，视电阻率为45～85Ω·m，深度为6～12m。最底层为低电阻率层，视电阻率小于30Ω·m，深度大于12m。szk06钻孔数据显示，0～4m主要为填土和粉质粘土，4～10m主要为细砂、砾砂、卵石层，10m以下为红层泥质粉砂岩；dsx06钻孔资料表明，0～3m主要为填土和粉质粘土，3～9m为细砂、砾砂和卵石层，9m以下为红层泥质粉砂岩；根据szk08钻孔资料，0～4m主要为粉质粘土，3～10m为细砂、砾砂和卵石层，10m以下为红层泥质粉砂岩。视电阻率的变化趋势是一致的，反映了沿测线基岩表面由深变浅的趋势，也表明电测深对该地区基岩的波动有明显的影响。结合地质资料推断，表层主要为杂填土和粉质粘土，中层为细砂、砾砂和卵石层，最底层为红层泥质粉砂岩。

该段460m处（埋深3～4m）有一个近似圆形的低阻体，供水管道在此穿过。这种低阻力异常体是由供水管道引起的。在300 m、520 m、3140 m和3560 m段，视电阻率曲线在水平方向上有明显错位，推测这四个区域为断层。

2.2 C-C剖面异常特征及地质解释

C-C剖面位于孔城镇，测线长度1700m，测线方向121°，测点距离50m，C-C剖面视电阻率在水平方向上基本呈层状分布。在垂直方向上，视电阻率呈现从低到高的趋势，从上到下可分为三层。顶层为中高电阻率层，视电阻率30～35Ω·m，深度0～7m；中间层为低电阻率层，视电阻率小于30Ω·m，深度7～16m；最底层为高电阻率层，视电阻率大于35Ω·m，深度大于16m。结合钻孔DS11、ds17和SW10数据的解释，可以推断剖面表层主要为第四系地层，如粘土和粉质粘土，中层主要为泥质粉砂岩和粉砂岩，最底层为砾砂层。视电阻率的变化趋势是一致的，反映了沿测线基岩表面由浅到深的趋势，也表明电测深对该地区基岩的波动有明显的影响。

该段500 m（埋深5 m）处有一个近似圆形的低电阻体，供水管道在此穿过。这种低阻力异常体是由供水管道引起的。在剖面的490m处，视电阻率曲线在水平方向上有明显错位。据推断，这是一条倾向西南的断层，倾角为25°。剖面1550～1650m（埋深30～40m）处有一椭圆形低电阻率体，最小视电阻率为19Ω·m，该部位靠近空城河，推测该层为含水层。

结束语

通过A-A剖面的高密度电法和浅层地震法勘探，了解剖面位置的地震波场特征和地下介质的电学特征，结合地质和钻孔资料，根据反射波组划分红层界面，了解桐城市规划区100m以下地下空间结构状况；通过B-B剖面的电测深调查，可以了解老梅镇的地下电性结构，结合地质和钻探资料划分地层结构，进行第四系地层分层，推测洪泛平原和阶地中砂砾岩的厚度，识别软土的分布位置和厚度，确定基岩面的埋深和起伏形状；通过C-C剖面的电测深勘探，可以了解孔城镇的地下电性结构，划分地层结构，探索断层构造的发育特征，结合地质和钻孔资料了解砾石层的导水性和含水量。然而，勘察区的软土可能会过滤高频信号，并影响浅层地震的震源激发和信号接收。同时，测区内房屋和道路较多，导致测线平移或分割，给地球物理解释带来一定困难。因此，应结合勘查区的土壤条件和地物分布情况，合理避免不利因素的影响，科学运用地球物理方法，提高地质勘查质量。

参考文献

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