電阻率聯(lián)合剖面法在巖土工程勘察中的應(yīng)用

吳禮群

（四川省冶金地質(zhì)勘查局606大隊(duì)，成都611730）

電阻率聯(lián)合剖面法（簡(jiǎn)稱(chēng)聯(lián)合剖面法）是直流電法中的一種主要方法，已廣泛應(yīng)用于巖土工程勘察中。它具有簡(jiǎn)單直觀、分辨能力強(qiáng)和異常明顯的優(yōu)點(diǎn)，主要用來(lái)尋找良導(dǎo)性礦體和含水?dāng)嗔哑扑閹?。在成都麓湖二期?xiàng)目巖土工程勘察中采用電阻率聯(lián)合剖面法查明區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造的走向、位置、大致產(chǎn)狀及其分布特征，從而為建筑設(shè)計(jì)和施工提供基礎(chǔ)地質(zhì)資料。

1 工作區(qū)概況

工作區(qū)地貌屬于成都平原東部剝蝕丘陵地貌，地勢(shì)西北高、東南低，地貌單元可分為構(gòu)造剝蝕和侵蝕堆積兩大類(lèi)型，工程地質(zhì)單元可大致劃分為基巖區(qū)和第四系覆蓋區(qū)兩種單元。第四系覆蓋區(qū)地層主要為人工填土層（Qml4）、耕土層（Qpd4）和沖積黏土層（Q2al3），基巖區(qū)出露地層主要為白堊系下統(tǒng)蒼溪組（K1c）砂、泥巖和礫巖以及侏羅系蓬萊鎮(zhèn)組上段（J3p）砂、泥巖。

2 工作原理

本次電阻率聯(lián)合剖面法探測(cè)工作采用重慶奔騰數(shù)控技術(shù)研究所生產(chǎn)的 WDA－1A超級(jí)數(shù)字直流電法儀。電阻率聯(lián)合剖面裝置及布極方式見(jiàn)圖1。

圖1 聯(lián)合剖面法裝置示意圖

聯(lián)合剖面是由AMN∞NMB 2組三極裝置組成。AMNB位于同一直線上，相對(duì)位置固定，沿某一測(cè)線測(cè)量電阻率R值。C為公共的無(wú)窮遠(yuǎn)極，測(cè)量過(guò)程中不動(dòng)，只是AMNB 4個(gè)電極沿測(cè)線同時(shí)向一個(gè)方向移動(dòng)。在每一個(gè)測(cè)點(diǎn)O上，AC極供電，MN極測(cè)量電位差，得到一個(gè)視電阻率，以Ra表示。這樣每一個(gè)測(cè)點(diǎn)就得到2個(gè)R值，即Ra與Rb。測(cè)量中，沿測(cè)線前進(jìn)方向的供電電極為B極，另一個(gè)為A極。

在方格紙上以橫坐標(biāo)代表測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)，以縱坐標(biāo)代表ρs值，將ρAs與ρBs點(diǎn)在同一圖上；將各點(diǎn)的ρAs與ρsB分別連接起來(lái)，即為ρsA曲線與ρsB曲線。ρsA曲線與ρsB曲線相交點(diǎn)稱(chēng)為交叉點(diǎn)，交叉點(diǎn)有交點(diǎn)和反交點(diǎn)。當(dāng)交點(diǎn)左邊ρsA＞ρsB，交點(diǎn)右邊ρsA＜ρsB時(shí)稱(chēng)交點(diǎn)為正交點(diǎn)；否則，交點(diǎn)左邊ρsA＜ρsB，交點(diǎn)右邊ρsA＞ρsB時(shí)稱(chēng)為反交點(diǎn)。

地下不同的電阻率異常體在聯(lián)合剖面曲線上表現(xiàn)為不同曲線形態(tài)和正交點(diǎn)與反交點(diǎn)的組合。根據(jù)不同極距方式下的聯(lián)合剖面曲線可以判定地下異常體的性態(tài)和特征。在斷裂構(gòu)造中，若充填有低阻地質(zhì)體（金屬礦體、斷層泥及地下水等），電阻率聯(lián)合剖面法中的ρs曲線表現(xiàn)為低阻正交點(diǎn)異常；若充填有高阻地質(zhì)體（高阻巖性層、無(wú)充填物等），電阻率聯(lián)合剖面法中的ρs曲線則表現(xiàn)為高阻反交點(diǎn)異常。由于工作區(qū)位于成都平原，地下水位較高，又有人類(lèi)長(zhǎng)期生產(chǎn)活動(dòng)形成的耕作田地，其斷裂構(gòu)造帶中勢(shì)必應(yīng)充填有豐富的低阻地質(zhì)體（斷層泥及地下水等）。因此，在工作區(qū)的斷裂破碎帶處，電阻率聯(lián)合剖面法中的ρs曲線應(yīng)主要表現(xiàn)為低阻正交點(diǎn)異常，即ρs曲線呈現(xiàn)低阻正交點(diǎn)異常地段應(yīng)是尋找斷裂破碎帶的有利部位。

3 物探結(jié)果分析

由于工作區(qū)內(nèi)巖石較為破碎，無(wú)法采集到較為完整的電性標(biāo)本，只能在地表進(jìn)行露頭電參數(shù)測(cè)定。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地露頭測(cè)定，統(tǒng)計(jì)出工作區(qū)各巖性層的電阻率參數(shù)值見(jiàn)表1。

表1 工作區(qū)電阻率參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

由表1可見(jiàn)，測(cè)區(qū)內(nèi)各巖性存在著明顯的電阻率差異。由于本次物探工作是尋找斷裂破碎帶，而工作區(qū)工程場(chǎng)地內(nèi)降水補(bǔ)給充足，斷裂破碎帶中一般賦存有淤泥土或含水豐富，在電性特征上呈現(xiàn)出低阻異常特性，而圍巖電阻率普遍較高，斷裂帶與圍巖表現(xiàn)出比較明顯的電阻率差異，為開(kāi)展物探電法工作及斷裂帶探測(cè)提供了有利的物理前提。

本次電阻率聯(lián)合剖面工作的基本比例尺為1∶1 000，在工作區(qū)的中部布置7條測(cè)線，測(cè)線的布置基本垂直于主斷裂帶的走向，方位角324°。

異常解釋推斷是根據(jù)工作區(qū)的水文地質(zhì)情況、地球物理特征并結(jié)合各剖面實(shí)測(cè)的ρs曲線圖進(jìn)行的。根據(jù)AB＝120 m極距和AB＝220 m極距的聯(lián)合剖面裝置所探測(cè)出的正交點(diǎn)的位置及位移情況和距離，并結(jié)合ρs曲線的畸離帶異常的寬度和大小，可大致判斷出斷裂帶的位置，然后在理論條件下根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式可大致計(jì)算出斷裂帶的埋深、寬度和傾角（如圖2、圖3）。

圖2 測(cè)線100不同極距下的電阻率聯(lián)合剖面曲線

圖3 測(cè)線112不同極距下的電阻率聯(lián)合剖面曲線

從圖2、圖3可知，工作區(qū)測(cè)線西側(cè)ρs曲線的正交點(diǎn)畸離帶較窄，異常不十分明顯，推測(cè)為次級(jí)斷裂帶，編號(hào)為F1，該斷裂帶的總體傾向?yàn)楸蔽飨?，傾角在45°～75°之間，綜合推斷F1的寬度為3～10 m；工作區(qū)測(cè)線東部ρs曲線的正交點(diǎn)畸離帶較寬，異常明顯，推測(cè)的斷裂帶編號(hào)為F2，該斷裂帶的總體傾向?yàn)槟蠔|向，傾角在26°～50°之間，這與區(qū)域地質(zhì)圖上主斷裂傾角在20°～45°之間較為接近，推測(cè)應(yīng)為主斷裂帶，綜合推斷F2的寬度為10～20 m。兩條斷裂破碎帶的頂部埋深由于受地形起伏、后期人類(lèi)生活及生產(chǎn)活動(dòng)的影響，深度一般在5～15 m左右。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）通過(guò)對(duì)麓湖二期項(xiàng)目斷裂帶開(kāi)展電阻率聯(lián)合剖面法探測(cè)工作，基本查明了工作區(qū)存在著2條斷裂破碎帶，編號(hào)分別為F1及F2。

（2）實(shí)踐表明，電阻率聯(lián)合剖面法具有野外作業(yè)時(shí)間短，采集數(shù)據(jù)信息量大和異常易于解釋等優(yōu)點(diǎn)。作為巖土工程勘察的輔助技術(shù)手段，具有很好的配合性。

［1］龔道平.高密度電法測(cè)量系統(tǒng)作常規(guī)聯(lián)合剖面的研究［J］.華東地質(zhì)學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，25（3）：233－236.

［2］馬德錫，范俊杰，于愛(ài)軍，等.高密度電法長(zhǎng)剖面測(cè)量應(yīng)用研究［J］.黃金科學(xué)技術(shù)，2008，16（2）：48－56.

［3］梁久亮.工程場(chǎng)地高密度電法探測(cè)典型剖面的分析與探討［J］.西北地震學(xué)報(bào)，2008，30（2）：189－192，200.

［4］孫吉益.井下三極電剖面法在急傾斜煤層頂板積水采空區(qū)探測(cè)中的應(yīng)用［J］.煤礦開(kāi)采，2007，12（5）：13－14.

［5］王家臣，許延春，徐高明，等.礦井電剖c面法探測(cè)工作面底板破壞深度的應(yīng)用［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，2010，38（1）：97－100.

［6］于景村，李志聃，韓德品，等.礦井電剖面法在煤礦防治水中的應(yīng)用二例［J］.煤田地質(zhì)與勘探，1998，26（5）：67－68.

［7］李智文.利用三極電剖面法探測(cè)頂板采空區(qū)含水性［J］.河北煤炭，2006（4）：24－25，42.

［8］穆建宏，張友山.三頻激電法在中條山某已知勘探釗面的應(yīng)用介析［J］.湖南地質(zhì)，2001，20（1）：73－76.

［9］田宗勇，劉海濤，黃小軍，等.三峽庫(kù)區(qū)滑坡勘察與K剖面法電法勘探的應(yīng)用［J］.湖北地礦，2002，16（4）：138－140.

［10］冼詩(shī)盛，林景道.瞬變電磁法和激電法在巖層分層探測(cè)中的應(yīng)用——以貴州都勻某鋅礦已知剖面為例［J］.地質(zhì)與資源，2010，19（3）：259－261.

［11］張力，白宜誠(chéng)，龍慧.應(yīng)用雙頻激電偶極剖面法探察水下隱伏斷層［J］.甘肅科技縱橫，2006，35（1）：113－114.

［12］黃穎堅(jiān).應(yīng)用雙頻激電偶極剖面法追索隱伏構(gòu)造帶［J］.中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào)，1994，4（2）：1－3.

［13］龔道平.運(yùn)用高密度電法測(cè)量系統(tǒng)作常規(guī)電法聯(lián)合剖面的方法［J］.勘察科學(xué)技術(shù)，2002（5）：58－61.

［14］梁雅強(qiáng)，哉紹俊，張經(jīng)峰.中間梯度電剖面法在探測(cè)大壩滲漏中的應(yīng)用［J］.青海大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，1997，15（2）：38－41.

［15］劉國(guó)興.電法勘探原理與方法［M］.北京：地質(zhì)出版社，2005.

［16］DZ－T0073－1993，電阻率剖面法技術(shù)規(guī)程［S］.