直流電法在水文勘探中的綜合應用

高云雷 史 健 李文強

(山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊，山東 德州 253015)

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直流電法在水文勘探中的綜合應用

高云雷 史 健 李文強

(山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊，山東 德州 253015)

以煙臺北部某找水工程為例，利用聯(lián)合剖面法圈定了視電阻率異常點，并使用激電測深對異常點進行重點查證，探測了靶區(qū)內(nèi)的隱伏地質(zhì)構(gòu)造與斷裂破碎帶的空間分布特征，并在靶區(qū)內(nèi)確定了合適的孔位及孔深，為水文地質(zhì)鉆探提供依據(jù)。

激電測深，聯(lián)合剖面法，地下水，異常查證

隨著地球物理的發(fā)展，電法勘探在地下水資源勘查中發(fā)揮了重要作用，在為水文鉆孔指明方向的同時，也提高了地下水勘探效率[1]。由于地下水大規(guī)模開采，導致20世紀70年代～80年代在煙臺北部開展的水文地質(zhì)調(diào)查工作已不能真實反映當?shù)貐^(qū)域水文地質(zhì)條件現(xiàn)狀。此次采用聯(lián)合剖面與激電測深相結(jié)合的綜合物探工作旨在探明區(qū)內(nèi)的隱伏地質(zhì)構(gòu)造、斷裂破碎帶的空間分布并為水文地質(zhì)鉆孔的位置和孔深提供依據(jù)，從而查明大規(guī)模開采條件下的地下水動態(tài)特征、復核地下水資源量以及地下水資源潛力，為地下水資源合理開發(fā)利用與地質(zhì)環(huán)境保護提供科學依據(jù)，為經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展提供地下水資源支撐。

1 工區(qū)地質(zhì)特征

1.1 水文地質(zhì)概況

工作區(qū)屬魯東低山丘陵區(qū)，地形總體趨勢是南高北低。其地貌類型在山東省地貌分區(qū)中主要屬于構(gòu)造剝蝕丘陵亞區(qū)和堆積山間平原濱海平原亞區(qū)。

區(qū)內(nèi)地層以缺失古生代地層為特征，主要分布有新太古代膠東群、古元古代粉子山群、新元古代蓬萊群、中生代白堊系、新生代古近系、新近系和第四系?；鶐r主要以太古代、元古代變質(zhì)巖及

6)提供驗算邊坡穩(wěn)定性、變形和設計所需的設計參數(shù)；7)評價建議的邊坡治理方式的合理性；8)評價邊坡的穩(wěn)定性，并提出不穩(wěn)定邊坡的整治措施的建議和監(jiān)測方案的建議，對放坡、治理方式及施工注意事項提出建議；9)本次勘查重點對建議的邊坡工程地質(zhì)參數(shù)進行計算與分析，并對邊坡的穩(wěn)定性作出分析評價，提出邊坡防護和治理的方案建議。

1)本次勘查深度范圍內(nèi)場地地基土沉積時代成因類型從上至下依次為：新近沖洪積粉土；第四系早更新統(tǒng)風積粉土；第四系中更新統(tǒng)風積粉質(zhì)黏土；第四系中更新統(tǒng)風積粉土；第四系中更新統(tǒng)風積粉質(zhì)黏土；第四系中更新統(tǒng)風積粉土；第四系早更新統(tǒng)風積粉質(zhì)黏土。2)勘查深度內(nèi)未發(fā)現(xiàn)地下水，土對混凝土結(jié)構(gòu)、對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋均具微腐蝕性。3)勘查區(qū)抗震設防烈度為8度，設計基本地震加速度值為0.20g，設計地震分組為第一組。4)勘查區(qū)場地類別為Ⅲ類。場地為對建筑抗震不利地段。5)勘查范圍內(nèi)①層粉土～④層粉土層具中等～強烈濕陷性。

勘查區(qū)位于霍西煤田西北邊緣，地形地貌屬于典型的黃土塬、峁地貌，沖溝發(fā)育，植被較少，由黃土脊、峁和(東西向、北東—南西向)大型沖溝相間組成。大型山脊、梁峁延展方向多為北東向，脊峁部多為薄層黃土和厚層紅土覆蓋。地勢高差較大，場地最高點標高約1 203 m，最低點標高約1 043 m，兩者最大高差160 m，溝谷為北東向或北西向，地勢較陡峻?？紤]到本工程擬建場地高差大，局部有采空區(qū)，加之鉆機搬運困難、用水用電困難等問題，采用將物探、槽探、鉆探、原位測試、室內(nèi)土工試驗等綜合手段完成勘察工作。通過大量的物探、鉆探等對比試驗，獲得各層地質(zhì)的對比參數(shù)，提高了數(shù)據(jù)的準確性與可靠性。為了提高邊坡的穩(wěn)定性，勘察人員通過計算機模擬計算分析了邊坡穩(wěn)定性，提出了支護方案，然后重點對地基與基礎設計參數(shù)進行了深入的分析與探討，對基礎方案進行了經(jīng)濟性對比，并對各種基礎的承載能力、沉降與地基變形進行了計算。本次勘察工作精度高，獲得了業(yè)主與設計單位的認可。

4 結(jié)語

實踐證明:合理選擇運用物探技術結(jié)合勘探技術是解決勘察工作中疑難雜癥的最佳選擇。當然，任何技術都有局限性與適用性，因此還要注重多種手段的對比驗證。很多勘察工作的質(zhì)量與人員的素質(zhì)、知識面有著很大的關系，因此要采取措施提高人員素質(zhì)；加強室內(nèi)試驗結(jié)果的控制，提高準確性，只有加強這幾方面的工作，才能夠提高工程勘察工作的質(zhì)量，為設計提供合理的參數(shù)。

[1] 戴一鳴.工程物探技術在巖土工程中的應用[J].福建建筑,2004(5):190-191.

[2] GB 50021—2001，巖土工程勘察規(guī)范[S].

新生代玄武巖為主，中生代地層零星分布。

工作區(qū)古老變質(zhì)巖部分出露，巖漿巖大量侵入、噴出，第四系松散物大面積覆蓋，造成了地層剛?cè)峤诲e的局面。區(qū)內(nèi)主要斷裂為龍口萊州弧形斷裂和北北東向玲瓏大斷裂的北斷下朱潘—東遲家斷裂。

根據(jù)工作區(qū)地形、地貌及含水層巖性的不同，區(qū)內(nèi)有松散巖類孔隙含水巖組、碳酸鹽巖類巖溶裂隙含水巖組、基巖裂隙含水巖組。松散巖類孔隙含水巖組可分為山前坡麓坡洪積層孔隙水與山前、山間沖洪積層孔隙潛水—微承壓水，山前坡麓坡洪積層孔隙水含水層巖性以粘質(zhì)砂土、含礫粘質(zhì)砂土為主，少數(shù)地區(qū)見混粒砂土，山前、山間沖洪積層孔隙潛水—微承壓水含水層巖性主要為礫砂、含礫砂、粗砂及中細砂，一般泥質(zhì)含量較高；碳酸鹽巖類巖溶裂隙含水巖組含水層巖層為下元古界粉子山群巨屯張格莊組白云石大理巖、石墨大理巖夾片巖、透閃大理巖夾板巖及蓬萊群香夼組中厚灰?guī)r、泥灰?guī)r夾板巖；基巖裂隙含水巖組又可分為層狀巖類和塊狀巖類裂隙水與噴出巖類孔洞裂隙水，層狀巖類和塊狀巖類裂隙水巖層富水性較弱，但是區(qū)內(nèi)斷裂很發(fā)育，次生伴生斷裂縱橫，具有較寬的破碎帶和影響帶，附近富水性較好，噴出巖類孔洞裂隙水賦存于新生界玄武巖孔洞裂隙中，富水性較差，只在部分氣孔狀玄武巖埋藏深度較大地區(qū)富水性較強。

1.2 地球物理特征

根據(jù)本次對區(qū)內(nèi)及相鄰地區(qū)主要地層巖性標本的測定結(jié)果，測區(qū)內(nèi)主要巖(礦)石的物性參數(shù)如表1所示。

表1 各巖、土層電阻率ρ值、極化率η值統(tǒng)計表

由表1可以看出，該地區(qū)各地層巖性在電阻率、極化率等物理特性方面存在一定差異，具備開展地球物理勘探的前提條件。

2 工作方法與技術

綜合野外地質(zhì)條件考慮及各種勘探方法優(yōu)點，選擇聯(lián)合剖面和激電測深綜合方法進行地下水勘探。先利用聯(lián)合剖面法快速獲取工區(qū)有效異常體的走向和平面位置，確定富水帶的水平位置；再利用激電測深法進一步的確定異常體的空間位置，為鉆孔定位提供資料。

聯(lián)合剖面法具有靈敏度高、異常反應明顯、抗干擾能力強、穩(wěn)定性好，其曲線圖直觀、解釋簡便等優(yōu)點[2]。激電測深法主要是以巖(礦)石、水的激發(fā)極化效應物性差異為前提，以人工激發(fā)、對稱四極裝置接收的形式研究地下縱向激發(fā)極化效應的變化[3]。激電法獲取的電性參數(shù)為視極化率與視電阻率[4]，多參數(shù)的綜合解釋方法比單一的電阻率測深可從不同角度分析和劃分含水地層(或巖體)，降低問題的多解性，最適合在我國北方低山、丘陵地區(qū)使用[5]，這和本次工區(qū)的地質(zhì)條件也是相符的。

野外數(shù)據(jù)觀測選用重慶地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)的DZD-6A多功能直流電法儀。本次工作共完成聯(lián)合剖面1條，激電測深點6個，在聯(lián)合剖面法測量中，供電極距AO分別為120 m，180 m，測量極距MN為40 m，測量點距20 m，利用水平方向兩條測線(近平行)和垂直方向兩個探測深度(AO不同)，可大致推測構(gòu)造帶的走向及產(chǎn)狀。激電測深法采用對稱四極裝置，按AB∶MN=5∶1改變供、測電極極距，通過分析視電阻率、視極化率兩條曲線的異常變化，推測測點處地下地質(zhì)體的性質(zhì)。

3 資料解釋

3.1 聯(lián)合剖面法

3.2 激電測深法

為了解異常點的垂直特性，共對6個異常點進行激電測深測量，本文以70號為例進行分析。

此激電測深點在聯(lián)合剖面曲線中呈現(xiàn)低阻高極化，從視電阻率曲線中可以看出，視電阻率在不斷上升，在100 m～150 m視電阻率變得較為平緩，出現(xiàn)平臺狀，但視極化率變大，推斷此處為含水層(如圖2所示)。

4 結(jié)語

本次物探工作采用聯(lián)合剖面和激電測深相結(jié)合的工作模式，確定了靶區(qū)內(nèi)的隱伏地質(zhì)構(gòu)造、斷裂破碎帶的空間分布，采用聯(lián)合剖面法共找出6處異常，隨后對異常點進行激電測深驗證，取得了較好的效果。通過對比分析，確定了合適的布井位置及成井深度，為水文鉆探指明了方向。

參考文獻：

[1] 程志平.電法勘探教程[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2007.

[2] 李水新,閆志為,蘇春田,等.聯(lián)合剖面法和三極電測深法在找水勘探中的綜合應用[J].南水北調(diào)與水利科技,2014(5):138-140.

[3] 李金銘.地電場與電法勘探[M].北京:地質(zhì)出版社，2005.

[4] 宋洪偉,張翼龍,夏 凡.大功率激電測深法在達茂旗某地水文勘探中的應用[J].工程勘察,2012(1):86-90.

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ShandongProvinceBureauofGeology&MineralResources,Dezhou253015,China)

Abstract: The article takes a water project in northern Yantai as an example, using the combined profiling method delineated the apparent resistivity anomaly, and then using IP sounding method focused on the anomaly verification. The spatial distribution of hidden geological structures and fracture zones in the target area is detected, and the appropriate location and depth of the holes are determined in the target area.

Key words: IP sounding, combined profiles method, groundwater, anomaly investigation

Inquiry on geotechnical engineering survey technology matters and solving measures

Li Rui

(ShanxiHuajinGeotechnicalEngineeringSurveyCo.,Ltd,Taiyuan030021,China)

Starting from aspects of geotechnical interface classification, geotechnical engineering parameter determination and geotechnical surveyor quality, the article summarizes problems existing in current geotechnical engineering survey, explores their solving strategies, and puts forward geotechnical survey tasks and demands by combining with engineering examples.

geotechnical survey, geological morphology, indoor test, computer technology

Comprehensive application of DC method in hydrological exploration

Gao Yunlei Shi Jian Li Wenqiang

(TheHydrogeologicandEngineeringGeologicSecondBattalion,

1009-6825(2017)11-0106-03

2017-02-09

高云雷(1987- )，男，助理工程師； 史 健(1985- )，男，助理工程師； 李文強(1989- )，男，助理工程師

P641

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