高密度电法在地质灾害勘查中的应用分析

高密度电法在地质灾害勘查中的应用分析

郑光伟 ,赵振华 ,李慧

湖南省长沙市地质博物馆

摘要：高密度电法是当前研究浅层地质结构的有效方法之一，对于地下结构的探查全面且准确，被应用于地质灾害调查及工程勘察中。该技术具有点距小、数据采集密度大等特征，在浅层煤矿采空区探测、岩溶区勘查和地质灾害评价等方面应用效果良好，可为灾害防治及工程建设提供有效的物探资料。

关键词：高密度电法；地质灾害；勘查

引言

地质灾害的治理工程总体实施思路是准确排查地质灾害的发生区域以及灾害产生根源，结合专业化的工程勘查设计以及灾害整治处理技术手段来保障民众生命与财产权益。近年来，各种类型的地质灾害普遍表现为发生频率较高、危害范围较广以及持续时间较长的显著特征。自然地质灾害的产生根源多样化，全面整治处理地质灾害的前提保障就是准确勘查灾害产生根源。工程勘查技术人员通过操作使用专业化的勘查仪器设施，应当能够有效确保地质灾害得到准确的排查，合理规划现有的灾害整改项目施工方案。从总体角度来讲，工程地质勘查的关键实施环节有助于工程规划设计的科学性提升，有效确保了地质灾害的综合治理成效目标实现。

1高密度电法概述

高密度电法实际上是一种网络化勘探方法，即结合了若干常规的排级电阻率法和数据自动反演处理。高密度电阻率法的原理是地下介质之间的电导率差，与传统电阻率法一样，它用电极a和b给地下电流I供电，然后测量极m和n之间的电位差v，从而得出该点(m和m之间)的视电阻率值 并得到地面层中的电阻率分布，从而可以划分地面层，确定异常层等。 与传统的电阻率法相比，高密度电法具有以下特点:(1)一次性安装电极，这不仅有助于减少电极配置的缺陷和干扰，而且有助于为现场数据的快速自动测量奠定基础。(2)可以有效地对几种电极排列方式进行扫描测量，从而获得更多关于地质构造特征的地质信息。(3)外地数据收集是自动化的或半自动化的，不仅速度快(每个测量点大约2-5秒)，而且还能避免人工操作造成的错误。(4)数据可以预处理，轮廓曲线形状可以显示，离线处理后可以自动绘制和打印各种结果。(5)由于成本低、效率高、信息丰富和易于解释，勘探能力大大提高。

2地质灾害的类型

在矿山中采空区塌陷属于比较常见的灾害之一，因矿山中采空区属于主要的作业区域，因此很容易产生地质灾害问题。在开采过程中不仅可以转变地质结构，同时也会产生出掏空等问题，最终引发了采空区塌陷灾害。目前采空区引发的塌陷主要以人为因素为主，如在矿山开发中由于工作人员并未掌握科学的开发方式与方法，或是在工作中所使用的技术并不满足标准要求，使得采空区中的重力层发生了较大的变化，在一定程度上加大了顶板岩层中所需要承受的压力，最终造成顶板出现断裂、破碎等问题。其次，受到开采过度的影响，使得岩层的实际影响范围有了明显地增加，很容易在地表上出现塌陷等问题。在矿山开采过程中水土流失问题属于比较常见的地质灾害问题，应当引起充足的重视。但是也要区分好水土流失与采空区塌陷问题，因为造成水土流失的原因不仅是受到人为因素的影响，同时也受到自然因素的影响。在开采过程中，水利工程建设在一定程度上也会对水土流失产生较大的影响，如矿山地区中因地质情况比较复杂，如果没有采取有效的控制措施来降低对矿山施工的不利影响，必然会造成水土流失问题出现。就泥石流灾害来讲，主要受到自然因素的影响。当周边区域中地质环境恶劣程度提升时，很容易引发泥石流灾害问题。且在开采过程中泥、土浆等的流失也会造成泥石流的出现。但是也应当要明确的时，泥石流与采空区塌陷、水流流失存在着较大的区别，就是泥石流发生有着不可控的特点，所以在发生泥石流后需要及时进行救援抢险等，最大限度降低经济损失与人身危害。

3高密度电法在地质灾害勘查中的应用

3.1测线布设

本次物探工作根据现场地形地貌及地质情况选择了高密度电法中的α装置和γ装置作为主要测量装置，γ装置作为α装置的对比方法，更好的提高测量的精准性，点距为5m进行实地测量。

3.2工作布置与方法处理

二维高密度电法反演软件反演的一般步骤：①数据格式转换：运行BTRC2002，将仪器中的原始数据转换成软件可以识别的数据类型。②运行2DRES软件：点击2DRES目录里的2DRES.EXE即可运行。③输入数据：点击“文件”→“读数据文件”，选中由BTRC2002转换好的数据（.dat）。④反演：点击“反演”→“最小二乘反演”，提示保存将要得到的反演结果（.inv）后，本软件便开始用默认反演参数进行反演。在反演过程中，可以根据已知地层情况，进项约束反演。可以使得反演结果更真实可靠。⑤保存反演图件点击“输出”→“保存为BMP或PCX文件”。⑥打开反演结果：点击“显示”→“显示反演结果”即可进入结果显示窗口，点击“文件”→“打开反演结果”即可打开先前保存的反演结果（.inv），点击“显示”→“显示数据及模型断面”即可显示该反演结果。

3.3健全工程勘查设计与施工的规范管理制度

工程勘查设计以及项目施工单位的管理负责人员亟待健全现有的规范保障制度，确保将工程勘查以及工程施工的全面实施过程纳入规范化的管理范围。工程技术人员针对矿山工程项目在正式进入到钻探施工环节以前，必须要着眼于全面勘测现有的矿山地质特征。地质勘测人员针对矿山地质的环境条件因素应当给出完整的科学判断结论，重点性的工程地质勘测内容项目应当涉及矿山地层结构、矿物成分构成、地质风化程度、岩体构造特性、地下水的深度特征、岩石力学特性、含水层的岩体特性等。例如在地质灾害的全面排查检测中，岩层地质勘测的操作实施人员目前必须要借助于专用性的岩层勘测仪器工具手段，据此形成完整性与体系化的地质勘测数值结论。地质岩层的整体结构特性将会给后期的岩层钻孔操作以及钻探施工环节带来较为明显的影响。尤其是对于岩石硬度较大、岩层组成结构类型复杂或者轴向压力较大的特殊矿山地质构造而言。工程地质勘测的项目指标具有明显的综合性特征。工程勘测技术人员应当运用全方位的思路方法来完成工程地质的勘测操作过程，避免遗漏某些关键性的岩体特性参数勘测实施过程。

结束语

综上所述，高密度电法在地质灾害勘查中应用效果良好。在本文所述案例中，高密度电法可以准确查明崩塌体构造的空间形态特征，明确了现场岩层厚度及分布情况，通过对物探异常点的分析解译，从而得出引发马岭崩塌发生的原因，为崩塌体的防治提供科学的地质资料，应用效果理想。

参考文献

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