高密度电法在大藤峡库区防护工程岩溶勘察中的应用

高密度电法在大藤峡库区防护工程岩溶勘察中的应用

万聪

中水珠江规划勘测设计有限公司 广东广州 510000

摘要：近几年来，国家大力发展电网工程，但是很多输电线路都通过灰岩分布区，因此，灰岩地区的工程地质勘察不仅要探明基岩的起伏，还必须查明区内的溶蚀带、溶洞、土洞等不良地质现象。这些不良地质情况出现的随机性较大，仅用钻探难以达到理想效果，必须借助于工程物探手段。目前高密度电法作为一种有效、快捷的方法，因其生产成本低、工作效率高等特点，在岩溶地区得到广泛应用。本文通过大藤峡库区防护工程实例来说明高密度电法在岩溶勘察中的应用效果。

关键词：高密度电法；大藤峡库区防护工程；岩溶勘察

1、高密度电法在大藤峡库区防护工程岩溶勘察中的应用

1.1工程概况

本次工区位于武宣县，研究项目为大藤峡库区防护工程物探勘察，武宣县境内由于地质构造复杂，岩层分布殊异，构成县境内地形大体是中部低平，地形开阔，东西两侧抬升隆起，防护区位于武宣盆地的中部，黔江干流左岸的残峰残丘平原上，主城区除北侧外，东西南三面被库水包围。本次物探工作的主要任务为查明武宣县城四个防护区（黔江左岸及七星河右岸防护堤、黔江右岸工业园区、七星河左岸、主城区）的岩溶发育情况，为地质和设计提供依据。

1.2大藤峡库区地质概况

防护区地貌上，中部为岩溶缓坡低丘和洪积冲积平原，间或土岭石山交错。向东走为岩溶垄岗过渡到低山、中山陡坡的砂岩、页岩山区，向西走则为峰林石山洼地过渡为峰林石山槽地、系岩溶地貌类型。防护区出露的地层为石炭系黄龙组、大埔组和第四系，基岩出露面积不大，基岩多出露于黔江江边、孤峰及七星河段，据地质测绘和钻孔资料，防护区范围不发育褶皱及较大规模的断层，构造主要表现为规模较小的断层及构造节理。针对现场踏勘情况及场区物性统计情况，经过研究决定采用高密度电法进行勘察。

2、高密度电法理论基础

2.1勘探原理

高密度电法是根据水文、工程及环境地质调查的实际需要而研制的一种电阻率法，是以岩、矿石之间电阻率差异为基础，通过观测和研究与这些差异有关的电场在空间上的分布特点和变化规律，来查明地下地质构造和寻找地下不均匀电性体(岩溶、风化层、滑坡体等)的一类勘查地球物理方法。高密度电法在数据采集过程中组合电阻率剖面和电阻率测深的两种方法观测系统，因而，采集数据量大，数据观测精度高，在电性不均匀体的探测中取得良好的地质效果。

具体的工作原理是将直流电通过接地电极供入地下，建立稳定的人工电场，在地表观测某点的垂向和水平方向的电阻率变化，从而了解地下介质的特性。本次高密度电法选用温纳装置，一次可以完成水平与垂直二维的勘探过程，根据工作场地和探测目的电极距a选用n×2m、n×3m，n×5m（n=1,2,3,…16）。室内资料处理首先对数据进行处理，然后采用电阻率反演层析成像软件对实测的视电阻率剖面进行计算和分析，最后获得剖面上地层对应的视电阻率色谱图。

2.2地球物理特征

高密度电法的有效性取决于地下介质的电性差异。第四系松散覆盖层的电阻率一般较低，由于所处环境不一样，电阻率相差较大，一般在几十至200Ω·M，个别上千Ω·M；未风化完整或较完整灰岩岩层的电阻率相对更稳定，一般电阻率较高（上千Ω·M）；半风化灰岩溶蚀发育时，溶蚀空洞区往往为泥质或水充填，这些充填介质均具低阻特征（电阻率为几百Ω·M）；但风化而又松散的地层和第三系的泥质粉砂岩电阻率很小，一般为几十至一百多Ω·M。断裂和岩溶在形成的过程中，随地质特征的改变，导致断裂和溶洞与围岩产生一定的电性差异，异常大小决定于断裂的空间大小及填充物的物理性质；含水的断层与发育的裂隙呈现低阻异常，不含水的则呈现高阻异常。它们都与灰岩有明显的电性差异。

总之，当岩溶含水时，相对于围岩呈现低阻异常；当岩溶无水时相对于围岩呈现高阻异常。测区岩性的变化，可能导致明显的电性差异，这为高密度电法的应用提供了地球物理前提。

2.3仪器设备与方法技术

本次物探工作高密度电法仪器为WDJD-2多功能数字直流激电仪、WDZJ-1多路电极转换器及其附属设备组成，供电电源为180v直流电源，系统工作时极化补偿，数据存储及采集均为自动化。

3、高密度电法应用效果分析

3.1测量装置系统的设置

本次高密度电法主要在武宣县城防护工程的四个区段开展工作，主要包括：七星河（小林河）右岸土荫塘排涝泵站附近布置2条高密度电法测线（测线编号分别为：1-1’测线和2-2’测线）和七星河（小林河）右岸新路桥排涝泵站附近布置3条高密度电法测线（测线编号分别为：9-9’测线、10-10’测线和11-11’测线），黔江左岸崩冲口排涝泵站布置1条高密度电法测线（测线编号：7-7’测线）。黔江右岸工业园区主要布设6条高密度电法测线具体位置分别为：独岭山2堤段（测线编号：7-7’测线）、独岭山1堤段（测线编号：6-6’测线和12-12’测线）、对河村段（5-5’测线，13-13’测线和14-14’测线）、武宣县元丰冶炼厂西侧（3-3’测线）同武宣县食品公司养猪场南侧（4-4’测线）分别布设测线1条。

3.2溶洞及断层异常区

本次岩溶异常判断标准为：在视电阻率反演剖面效果增强图上，根据电阻率值的异常程度及异常体分布呈现的形状判别异常体类别。充填溶洞在电阻率反演剖面一般呈现区域性的小闭合圈异常，低阻视电阻率值低于背景值2.5~3倍左右。溶蚀破碎带在电阻率反演剖面上一般呈低阻半闭合或小闭合圈的条带状分布形态，一般视电阻率值低于背景值1.5~2倍左右。断层判断标志：当电阻率发生突变且异常呈线状分布,一般判别为断层，当异常体两侧呈现明显的电性差异，则该异常可能为岩性分界接触带或断层。一般在断层破碎带、溶蚀破碎带、岩性接触带附近电阻率相对较低，在平面上形成线状低阻异常带。并结合野外实际地质、地形情况得出最终判定结果。

（1）本次勘察在3—3＇剖面（黔江右岸工业园区，荣华采石场西侧）测点编号DS28～DS32和DS34～DS43位置见有低阻异常，测点编号DS41处经钻孔验证自深度16.6m～40.3m深度范围内发现6处溶洞，溶洞最大洞径为8.0m，视电阻率断面解释推断成果见图1。

图1 3—3＇剖面视电阻率等值线色谱图

（2）黔江右岸工业园区独岭山2堤段、独岭山1堤段、对河村段等四段堤防，据本次高密度电法探查覆盖层电阻率较低，一般为10Ω·m～200Ω·m，覆盖层厚度一般为9.0m～19.0m；基岩电阻率起伏较大，一般为600Ω·m～90000Ω·m。在8—8＇剖面（独岭山2堤段）测点编号DS31～DS43和DS46～DS53位置处见有低阻异常；局部可见基岩出露，视电阻率断面解释推断成果见图2。

图2 8—8＇剖面视电阻率等值线色谱图

（3）黔江左岸及七星河（小林河）右岸：覆盖层厚度较厚，一般为13.0m～26.0m，电阻率一般为20Ω·m～200Ω·m，基岩电阻率起伏较大，一般为400Ω·m～12000Ω·m。在1—1＇剖面（土荫塘排涝站桩号7+830）测点编号DS29～DS31位置见有低阻异常，在DS31位置处（冲沟）布置钻孔，经钻孔验证为溶洞，洞径1.5m，主要由黏粒、粉粒充填，视电阻率断面解释推断成果见图3。

图3 1—1＇剖面视电阻率等值线色谱图

结束语：

综上所述，通过采用高密度电法对大藤峡库区构造、岩溶发育程度及地质断层进行地球物理勘探，可以对实际勘察工作当中高密度电法的基本应用原理以及地质调查工作的开展方式有着细致的掌握，同时通过对高密度电法工作布置以及结果解释等进行探究，可以明确实践检测的参照依据和参照原则，力求以此为基础促进高密度电的应用水平，为现代化的地质勘察工作不断发展做出巨大贡献。

参考文献：

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[2]汪瑶.高密度电法在岩溶勘察中的应用[J].世界有色金属,2020(2):175-176.

[3]刘旭,应学谦.高密度电法在岩溶勘察中的应用效果[J].山东工业技术,2017(8):254.