高密度电法在地质工程与环境地质调查中的应用

高密度电阻率法由于在数据采集和资料处理方面采取了一系列特殊设计，因而在工程与环境地质调查中取得了明显的地质效果和显著的社会、经济效益。特别是在地质灾害评估工作中应用广泛。

(一)在山西平定矾土矿采空区探测中的应用

1.地质－地球物理条件

石－太公路山西平定境内遇有矾土矿采空区，由于工程治理的需要，在施工前必须查明其空间分布和规模。

图5－1 3号采空区分布范围及测网布置图

探测区段地质情况较为简单，其上部为第四系覆盖层，以粘土为主，电阻率为20～30Ω·m，厚度0～10m不等。底部为石炭纪地层，以粉砂岩和泥岩为主，其电阻率为50～100Ω·m，厚度较大。采空区由于坍塌、充填物松散、潮湿或充水，电阻率与围岩相比差异较大，呈低阻特征。其中3号采空区由于采用房柱式开采，截面积较大，其坍塌也更严重，埋深大约为20m。工区居民建筑稠密，地表条件复杂。

2.野外工作方法

由于地形地物条件复杂，故采用非正规测网，在120m×100m的范围内共布设12条测线。点距2m，极距a=(1～16)x。图5－1为3号采空区的分布范围及测网布置图。野外测量采用由原长春地质学院研制的HD—1型高密度工程电测系统。

图5－2 3号采空区Ⅱ、Ⅲ线的高密度ρS断面图(单位:Ω·m)(图中紧密平行直线为采空区)

3.资料处理及结果解释

将一条剖面所采集到的全部数据共552个)，按前述规定进行排列后便可绘制断面等值线图，或经统计处理绘成灰度图。由于断面等值线图既能反映电阻率的横向变化，也能反映采空区的相对埋深，因此把该图作为结果解释的基本图件。图5－2为3号采空区Ⅱ、Ⅲ线的高密度测量结果，由图可见，除地表局部地形和电性不均匀体形成的向上开口的“V”字形干扰异常外，在其深部(39点下方)有一低阻闭合圈异常，范围较大，相应埋深也较大，与正常背景电阻率相差仅10Ω·m。不难看出，该异常对应于采空区位置，在相邻测线上连续出现类似性质的异常，且深度大同小异。利用高密度测量结果，结合钻探资料，最后圈定的采空区平面分布，如图5－2所示。

(二)在地裂缝探测中的应用

1.地质－地球物理条件

近年来，在西安地区出现了多条地裂缝，严重破坏了地面及地下各种建筑设施。因而，查明地裂缝的存在、走向及延伸，对西安地区的城市规划和建设有重要意义。由于地裂缝具有宽度极小、埋深变化较大、走向延伸较长等特点，要查明其平面分布和产状，常规物探方法效果不理想。

图5－3 西安市地裂缝高密度电阻率法探测地裂缝ρS断面图

西安三环路西段地区地层主要为亚粘土和黄土，其电阻率均较低，仅为16Ω·m左右，地裂缝多为高阻空裂带，宽度较小，仅几厘米。

2.野外工作方法

在需要进行地裂缝探测的主剖面上，选取点距x=0.5m，极距a=n·x(n=1，2，3，4，…，19)，共选取19个电极距，供电采用了发电机，最大供电电流3A，保证各测点读数大于10mV。对异常点及突变点均进行重复观测，以确保数据可靠。

3.成果解释

图5－3为西安市旅馆村采用高密度电阻率探测地裂缝的实验结果，该区地层主要为亚粘土及黄土，其电阻率均较低。由图可见，地裂缝位于24.75—31号点之间，由主裂缝F1和次裂缝F2组成。主裂缝F1由20Ω·m等值线圈闭，产状近乎直立，裂缝宽仅1cm;次裂缝F2最高电阻率19.6Ω·m，产状直立，略西倾。从上述结果可见，高密度电阻率法在西安市地裂缝探测中取得了令人满意的地质效果。

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