淺議高密度電法探測(cè)隱伏斷裂在工程場(chǎng)地中的應(yīng)用

梁久亮+王立會(huì)

【摘要】淮南大通550KV變電站工程開(kāi)展場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)工作時(shí)發(fā)現(xiàn) 斷裂可能從場(chǎng)地通過(guò)。應(yīng)用高密度電法等物探手段對(duì)該工程場(chǎng)地進(jìn)行了隱伏斷層的探測(cè)，并用聯(lián)合剖面法進(jìn)行驗(yàn)證，同時(shí)開(kāi)展針對(duì)該工程場(chǎng)地近場(chǎng)的地質(zhì)調(diào)查，推斷經(jīng)過(guò)場(chǎng)地的斷裂為潁上～定遠(yuǎn)斷裂或其高序次生斷裂。該斷裂對(duì)工程構(gòu)成影響，最終建設(shè)方采取了避讓措施。

【關(guān)鍵詞】高密度電法；隱伏斷層；工程應(yīng)用

A Brief Discussion of Application Using High-density Resistivity Method to Detect Concealed Fault in Engineering Sites

Liang Jiu-liang，Wang Li-hui

（Earthquake Administration of Anhui Province Hefei Anhui 230031）

【Abstract】During the earthquake safety evaluation of Datong 550kv transformer substation project in Huainan city， it occurred that F7 fracture crack underground could pass the project area. Using geophysical prospecting such as high-density resistivity tomography to explore and detect the concealed fault under-earth， validated by composite profiling method. Meanwhile， geological investigation has been carried on to verify geophysical prospecting methods. All these result in the deduction that the fracture crack underground that passes the project area probably is part of Yinshang-Dingyuan fracture or its high order secondary fracture， which could be a very big threat on the substation project. Eventually， the building side chose to avoid this fracture to prevent potential earthquake problems.

【Key words】High-density resistivity tomography；Shallow-buried fault；Engineering application

1. 引言

（1）隱伏斷層具有很強(qiáng)的隱蔽性，人們往往疏于防范，它一旦活動(dòng)則會(huì)對(duì)工程造成難以預(yù)料的破壞^[1]。當(dāng)場(chǎng)地及周邊地區(qū)深部不存在發(fā)震斷層時(shí)，即使有淺部斷層存在，該場(chǎng)地地震危險(xiǎn)性和危害性都不大，若場(chǎng)地及周邊地區(qū)深部存在發(fā)震斷層且與淺表斷層有一定的耦合關(guān)系，此時(shí)不但存在地震危險(xiǎn)性，而且地震造成的危害性也非常大^[2]。因此，對(duì)于隱伏斷層的探測(cè)及活動(dòng)性的評(píng)價(jià)在工程場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)工作中顯得尤為重要。

（2）在對(duì)淮南大通550kv變電站工程進(jìn)行場(chǎng)地地震安全性評(píng)價(jià)工作時(shí)發(fā)現(xiàn) 斷裂可能從場(chǎng)地通過(guò)。查明該斷裂在場(chǎng)地內(nèi)的展布、活動(dòng)性并評(píng)價(jià)其對(duì)工程產(chǎn)生的影響具有十分重要的意義。

2. 工程場(chǎng)地探測(cè)儀器簡(jiǎn)介

（1）野外數(shù)據(jù)采集由重慶地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)的DUK-2A型高密度電法測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)由DZD-6A多功能直流儀和60道（120道）多路電極轉(zhuǎn)換器組成。配合常規(guī)電阻率的測(cè)量方法及電阻率成像（CT）等高新技術(shù)來(lái)進(jìn)行高分辨、高度率電法勘探。該儀器采用全數(shù)字化自動(dòng)測(cè)量，可對(duì)自然電位、漂移及電極化進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。^[3]。

（2）高密度電法結(jié)合了電剖面法及電測(cè)深法的優(yōu)點(diǎn)，反映了沿測(cè)線下方垂直斷面縱、橫兩個(gè)方向的電性變化特征。通過(guò)其測(cè)量系統(tǒng)中的軟件控制其跑極方式，選擇裝置類型；按照測(cè)點(diǎn)位置的排列順序或探測(cè)剖面的深度順序逐點(diǎn)或逐層探測(cè)，實(shí)現(xiàn)供電和測(cè)量電極的自動(dòng)布點(diǎn)、自動(dòng)跑極、自動(dòng)供電、自動(dòng)觀測(cè)、自動(dòng)記錄、自動(dòng)計(jì)算、自動(dòng)存儲(chǔ)^[4]。本工程場(chǎng)地隱伏斷層探測(cè)主要采用該方法。

3. 工程場(chǎng)地構(gòu)造背景

工程場(chǎng)址位于淮南市大通區(qū)舜南村山朱前郢組，是一個(gè)地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜的地區(qū)。近場(chǎng)范圍內(nèi)分布有近東西向、北東向及北西向斷裂，這些斷裂的形成比較復(fù)雜，有的形成時(shí)間較早，后期又經(jīng)歷期間多期次活動(dòng)。從地質(zhì)構(gòu)造圖中可見(jiàn)距離工程擬選主場(chǎng)地較近的斷裂 主要為近東西向的潁上～定遠(yuǎn)斷裂（圖1）。據(jù)前人研究，該斷裂總體走向近東西向，為一向北傾斜的逆沖斷裂，自燕山期以來(lái)，尤其是早第三紀(jì)有過(guò)較為強(qiáng)烈的活動(dòng)，至今尚未停止^[5]。在壽縣珍珠泉一帶，下元古界霍邱群（Ar2hq）片麻巖推覆于青白口系至下寒武統(tǒng)（Pt3～∈1）之上，巖層擠壓破碎，小型褶曲和糜棱巖發(fā)育，主斷面向南傾斜，傾角25°～30°。

4. 對(duì)隱伏斷層的探測(cè)及分析

（1）場(chǎng)地覆蓋層厚約0～5m，下伏巖層為奧陶系灰?guī)r，由于灰?guī)r易被水溶蝕特別是斷裂破碎帶內(nèi)。完整的巖體與破碎帶阻值差異明顯，因此具備電法測(cè)試條件。初步設(shè)定 斷層通過(guò)該場(chǎng)地，按照已知展布方向首先做了第一條高密度電法剖面DP1-1、DP1-2（圖2），發(fā)現(xiàn)異常點(diǎn)出現(xiàn)在DD1-1剖面的90米左右（圖3），隨即在其東側(cè)80米處布設(shè)了測(cè)線DP2，為保障有更突出的異常剖面出現(xiàn)，測(cè)線起始點(diǎn)較DP1-1向前移動(dòng)了50米。電極距均為為5米，長(zhǎng)度為300米。從DP1-1剖面等直線圖可見(jiàn)等值線在測(cè)線在140m處（圖4）出現(xiàn)較大的扭曲變化，反演圖上可見(jiàn)其反演結(jié)果為明顯的低阻異常帶，低阻帶阻值達(dá)到10～20（Ω·m ），兩側(cè)阻值達(dá)到60～260（Ω·m），DP2異常點(diǎn)恰好出現(xiàn)在剖面中間，說(shuō)明場(chǎng)內(nèi)有異常存在。endprint

（2）在此基礎(chǔ)之上，為查明異常存在范圍和展布方向，再沿DP1-1剖面東西兩側(cè)又加布了DP4和DP5剖面（圖2）。在其等值線及反演剖面圖上120～160m處（圖4）和215～255m處（圖5）均出現(xiàn)低阻異常帶，以上三處異常剖面向深部方向延伸均未見(jiàn)底，將以上異常點(diǎn)連起，在平面圖上異常體呈條帶狀展布。因此推測(cè)其為隱伏斷層。

（3）圖3、圖4、圖5和圖6為高密度電法測(cè)線的等值線圖和反演得到的電阻率剖面。從平行的一組電法測(cè)線DP1-1、DP3、DP4和DP5圖中可以看出，隱伏斷層的電性特征可能為電性界面，沿這一界面向兩側(cè)的地電阻率分布逐漸增大，界面內(nèi)電阻率相對(duì)較低，存在低阻含水體。在DP3測(cè)線坐標(biāo)140m處，異常點(diǎn)處在測(cè)線正中央，從上到下異常帶近似直立且對(duì)稱分布，初步判斷符合隱伏斷層存在的電性特征，但仍需要通過(guò)

（4）用聯(lián)合剖面法在場(chǎng)地內(nèi)布設(shè)了LP1及LP2測(cè)線（見(jiàn)平面布置圖2），勘測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)在LP1測(cè)線AO=45m的ρsA 與ρsB 曲線于235號(hào)點(diǎn)出現(xiàn)低阻正交點(diǎn)，AO=75m的ρsA 與ρsB曲線于245號(hào)點(diǎn)出現(xiàn)低阻正交點(diǎn)（圖7）；LP2測(cè)線同樣在AO=45m的220號(hào)點(diǎn)附近出現(xiàn)正交點(diǎn)、AO=75m的230號(hào)點(diǎn)附近出現(xiàn)正交點(diǎn)（圖8），近一步證明了低阻異常的存在；為追索該異常向西延展情況，在場(chǎng)區(qū)東側(cè)繼續(xù)布設(shè)高密度電法DP5剖面，同樣剖面上出現(xiàn)了低阻異常（圖6）。經(jīng)濾波優(yōu)選處理后，綜合分析，推斷為含水?dāng)鄬?。走向近東西向，產(chǎn)狀近直立，斷層破碎影響寬度較大，延展長(zhǎng)度大于500m，該斷層裂隙向深部延展大于60m。

（5）在工程近場(chǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行地震地質(zhì)調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)在采石坑內(nèi) A點(diǎn)處有斷裂出露（圖9），而出露的位置恰好在物探異常點(diǎn)的連接線上，從而可以證實(shí)該斷裂的存在。在現(xiàn)場(chǎng)可以直觀地判斷該斷裂產(chǎn)狀近乎直立，向南陡傾，帶內(nèi)物質(zhì)較破碎，其地質(zhì)剖面如圖10所示。

5. 結(jié)論

5.1 通過(guò)高密度電法等物探手段對(duì)淮南大通550kv變電站工程場(chǎng)地進(jìn)行的探測(cè)分析，聯(lián)合剖面法進(jìn)行驗(yàn)證，場(chǎng)地近場(chǎng)的地質(zhì)調(diào)查及地震活動(dòng)相關(guān)資料的查閱，認(rèn)為斷裂從場(chǎng)地內(nèi)通過(guò)（圖9）。根據(jù)安評(píng)規(guī)范《GB17741-2005》，分析認(rèn)為該斷裂對(duì)工程安全構(gòu)成威脅。其依據(jù)是：

（1）斷裂F7走向?yàn)榻鼥|西向，從其延展規(guī)模、方位及走向上看與潁上～定遠(yuǎn)斷裂基本一致，因此推斷經(jīng)過(guò)場(chǎng)地的斷裂為潁上～定遠(yuǎn)斷裂或其高序次生斷裂。

（2）潁上～定遠(yuǎn)斷裂附近歷史上曾發(fā)生過(guò)中等以上地震（297， 5.5級(jí)壽縣地震），且2006年7月26日定遠(yuǎn)MS4.2級(jí)地震也發(fā)生在該斷裂附近。由于該斷裂規(guī)模較大，且歷史上及近期都曾經(jīng)發(fā)生過(guò)較大地震。從可能為發(fā)震構(gòu)造的角度考慮，認(rèn)為斷裂對(duì)工程安全構(gòu)成一定的影響。

5.2 通過(guò)高密度電法對(duì)斷層進(jìn)行探測(cè)及追蹤，并采用聯(lián)合剖面法加以驗(yàn)證，同時(shí)借助野外地質(zhì)考察成果及與地質(zhì)、地震活動(dòng)相關(guān)的資料，最終得出結(jié)論：認(rèn)為該斷裂對(duì)該工程構(gòu)成影響。鑒于安全方面的考慮，建設(shè)方采取避讓措施，該工程目前已進(jìn)行了遷址。

參考文獻(xiàn)

[1] 李錳，葛鳴，?；矍?新疆石河子市F3隱伏斷裂活動(dòng)性及其工程安全性評(píng)價(jià)[J].內(nèi)陸地震，2001，15（2）：135～139.

[2] 方盛明，張先康，劉保金，等.城市活斷層地震勘探的最佳組合方法與應(yīng)用研究[J].地震地質(zhì)，2006：646～654.

[3] 王愛(ài)國(guó)，馬魏，張向紅，等。隱伏斷層電性特征及淺層電法探測(cè)[J]東北地震研究，2004，20（2）；40～43.

[4] 李志祥，毛先進(jìn)，韓明，等.高密度電阻率法在隱伏斷層探測(cè)中的應(yīng)用[J]，地震研究，2003，26（3）：275～278.

[5] 安徽省地震志[1～14].endprint

（2）在此基礎(chǔ)之上，為查明異常存在范圍和展布方向，再沿DP1-1剖面東西兩側(cè)又加布了DP4和DP5剖面（圖2）。在其等值線及反演剖面圖上120～160m處（圖4）和215～255m處（圖5）均出現(xiàn)低阻異常帶，以上三處異常剖面向深部方向延伸均未見(jiàn)底，將以上異常點(diǎn)連起，在平面圖上異常體呈條帶狀展布。因此推測(cè)其為隱伏斷層。

（3）圖3、圖4、圖5和圖6為高密度電法測(cè)線的等值線圖和反演得到的電阻率剖面。從平行的一組電法測(cè)線DP1-1、DP3、DP4和DP5圖中可以看出，隱伏斷層的電性特征可能為電性界面，沿這一界面向兩側(cè)的地電阻率分布逐漸增大，界面內(nèi)電阻率相對(duì)較低，存在低阻含水體。在DP3測(cè)線坐標(biāo)140m處，異常點(diǎn)處在測(cè)線正中央，從上到下異常帶近似直立且對(duì)稱分布，初步判斷符合隱伏斷層存在的電性特征，但仍需要通過(guò)

（4）用聯(lián)合剖面法在場(chǎng)地內(nèi)布設(shè)了LP1及LP2測(cè)線（見(jiàn)平面布置圖2），勘測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)在LP1測(cè)線AO=45m的ρsA 與ρsB 曲線于235號(hào)點(diǎn)出現(xiàn)低阻正交點(diǎn)，AO=75m的ρsA 與ρsB曲線于245號(hào)點(diǎn)出現(xiàn)低阻正交點(diǎn)（圖7）；LP2測(cè)線同樣在AO=45m的220號(hào)點(diǎn)附近出現(xiàn)正交點(diǎn)、AO=75m的230號(hào)點(diǎn)附近出現(xiàn)正交點(diǎn)（圖8），近一步證明了低阻異常的存在；為追索該異常向西延展情況，在場(chǎng)區(qū)東側(cè)繼續(xù)布設(shè)高密度電法DP5剖面，同樣剖面上出現(xiàn)了低阻異常（圖6）。經(jīng)濾波優(yōu)選處理后，綜合分析，推斷為含水?dāng)鄬?。走向近東西向，產(chǎn)狀近直立，斷層破碎影響寬度較大，延展長(zhǎng)度大于500m，該斷層裂隙向深部延展大于60m。

（5）在工程近場(chǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行地震地質(zhì)調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)在采石坑內(nèi) A點(diǎn)處有斷裂出露（圖9），而出露的位置恰好在物探異常點(diǎn)的連接線上，從而可以證實(shí)該斷裂的存在。在現(xiàn)場(chǎng)可以直觀地判斷該斷裂產(chǎn)狀近乎直立，向南陡傾，帶內(nèi)物質(zhì)較破碎，其地質(zhì)剖面如圖10所示。

5. 結(jié)論

5.1 通過(guò)高密度電法等物探手段對(duì)淮南大通550kv變電站工程場(chǎng)地進(jìn)行的探測(cè)分析，聯(lián)合剖面法進(jìn)行驗(yàn)證，場(chǎng)地近場(chǎng)的地質(zhì)調(diào)查及地震活動(dòng)相關(guān)資料的查閱，認(rèn)為斷裂從場(chǎng)地內(nèi)通過(guò)（圖9）。根據(jù)安評(píng)規(guī)范《GB17741-2005》，分析認(rèn)為該斷裂對(duì)工程安全構(gòu)成威脅。其依據(jù)是：

（1）斷裂F7走向?yàn)榻鼥|西向，從其延展規(guī)模、方位及走向上看與潁上～定遠(yuǎn)斷裂基本一致，因此推斷經(jīng)過(guò)場(chǎng)地的斷裂為潁上～定遠(yuǎn)斷裂或其高序次生斷裂。

（2）潁上～定遠(yuǎn)斷裂附近歷史上曾發(fā)生過(guò)中等以上地震（297， 5.5級(jí)壽縣地震），且2006年7月26日定遠(yuǎn)MS4.2級(jí)地震也發(fā)生在該斷裂附近。由于該斷裂規(guī)模較大，且歷史上及近期都曾經(jīng)發(fā)生過(guò)較大地震。從可能為發(fā)震構(gòu)造的角度考慮，認(rèn)為斷裂對(duì)工程安全構(gòu)成一定的影響。

5.2 通過(guò)高密度電法對(duì)斷層進(jìn)行探測(cè)及追蹤，并采用聯(lián)合剖面法加以驗(yàn)證，同時(shí)借助野外地質(zhì)考察成果及與地質(zhì)、地震活動(dòng)相關(guān)的資料，最終得出結(jié)論：認(rèn)為該斷裂對(duì)該工程構(gòu)成影響。鑒于安全方面的考慮，建設(shè)方采取避讓措施，該工程目前已進(jìn)行了遷址。

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[5] 安徽省地震志[1～14].endprint

（2）在此基礎(chǔ)之上，為查明異常存在范圍和展布方向，再沿DP1-1剖面東西兩側(cè)又加布了DP4和DP5剖面（圖2）。在其等值線及反演剖面圖上120～160m處（圖4）和215～255m處（圖5）均出現(xiàn)低阻異常帶，以上三處異常剖面向深部方向延伸均未見(jiàn)底，將以上異常點(diǎn)連起，在平面圖上異常體呈條帶狀展布。因此推測(cè)其為隱伏斷層。

（3）圖3、圖4、圖5和圖6為高密度電法測(cè)線的等值線圖和反演得到的電阻率剖面。從平行的一組電法測(cè)線DP1-1、DP3、DP4和DP5圖中可以看出，隱伏斷層的電性特征可能為電性界面，沿這一界面向兩側(cè)的地電阻率分布逐漸增大，界面內(nèi)電阻率相對(duì)較低，存在低阻含水體。在DP3測(cè)線坐標(biāo)140m處，異常點(diǎn)處在測(cè)線正中央，從上到下異常帶近似直立且對(duì)稱分布，初步判斷符合隱伏斷層存在的電性特征，但仍需要通過(guò)

（4）用聯(lián)合剖面法在場(chǎng)地內(nèi)布設(shè)了LP1及LP2測(cè)線（見(jiàn)平面布置圖2），勘測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)在LP1測(cè)線AO=45m的ρsA 與ρsB 曲線于235號(hào)點(diǎn)出現(xiàn)低阻正交點(diǎn)，AO=75m的ρsA 與ρsB曲線于245號(hào)點(diǎn)出現(xiàn)低阻正交點(diǎn)（圖7）；LP2測(cè)線同樣在AO=45m的220號(hào)點(diǎn)附近出現(xiàn)正交點(diǎn)、AO=75m的230號(hào)點(diǎn)附近出現(xiàn)正交點(diǎn)（圖8），近一步證明了低阻異常的存在；為追索該異常向西延展情況，在場(chǎng)區(qū)東側(cè)繼續(xù)布設(shè)高密度電法DP5剖面，同樣剖面上出現(xiàn)了低阻異常（圖6）。經(jīng)濾波優(yōu)選處理后，綜合分析，推斷為含水?dāng)鄬?。走向近東西向，產(chǎn)狀近直立，斷層破碎影響寬度較大，延展長(zhǎng)度大于500m，該斷層裂隙向深部延展大于60m。

（5）在工程近場(chǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行地震地質(zhì)調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)在采石坑內(nèi) A點(diǎn)處有斷裂出露（圖9），而出露的位置恰好在物探異常點(diǎn)的連接線上，從而可以證實(shí)該斷裂的存在。在現(xiàn)場(chǎng)可以直觀地判斷該斷裂產(chǎn)狀近乎直立，向南陡傾，帶內(nèi)物質(zhì)較破碎，其地質(zhì)剖面如圖10所示。

5. 結(jié)論

5.1 通過(guò)高密度電法等物探手段對(duì)淮南大通550kv變電站工程場(chǎng)地進(jìn)行的探測(cè)分析，聯(lián)合剖面法進(jìn)行驗(yàn)證，場(chǎng)地近場(chǎng)的地質(zhì)調(diào)查及地震活動(dòng)相關(guān)資料的查閱，認(rèn)為斷裂從場(chǎng)地內(nèi)通過(guò)（圖9）。根據(jù)安評(píng)規(guī)范《GB17741-2005》，分析認(rèn)為該斷裂對(duì)工程安全構(gòu)成威脅。其依據(jù)是：

（1）斷裂F7走向?yàn)榻鼥|西向，從其延展規(guī)模、方位及走向上看與潁上～定遠(yuǎn)斷裂基本一致，因此推斷經(jīng)過(guò)場(chǎng)地的斷裂為潁上～定遠(yuǎn)斷裂或其高序次生斷裂。

（2）潁上～定遠(yuǎn)斷裂附近歷史上曾發(fā)生過(guò)中等以上地震（297， 5.5級(jí)壽縣地震），且2006年7月26日定遠(yuǎn)MS4.2級(jí)地震也發(fā)生在該斷裂附近。由于該斷裂規(guī)模較大，且歷史上及近期都曾經(jīng)發(fā)生過(guò)較大地震。從可能為發(fā)震構(gòu)造的角度考慮，認(rèn)為斷裂對(duì)工程安全構(gòu)成一定的影響。

5.2 通過(guò)高密度電法對(duì)斷層進(jìn)行探測(cè)及追蹤，并采用聯(lián)合剖面法加以驗(yàn)證，同時(shí)借助野外地質(zhì)考察成果及與地質(zhì)、地震活動(dòng)相關(guān)的資料，最終得出結(jié)論：認(rèn)為該斷裂對(duì)該工程構(gòu)成影響。鑒于安全方面的考慮，建設(shè)方采取避讓措施，該工程目前已進(jìn)行了遷址。

參考文獻(xiàn)

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