高密度電阻率法測量在貴溪天祿鎮(zhèn)地災(zāi)滑坡治理中的應(yīng)用

張澤元 徐雨平 趙樹勇

江西省核工業(yè)地質(zhì)局二六五大隊(duì) 江西鷹潭 335000

高密度電阻率法作為一種新興的陣列電探方法，在滑坡調(diào)查中也得到越來越多的應(yīng)用。從工程地質(zhì)的角度分析， 通常滑坡體的滑面巖土體相對較為軟弱， 而且含水率較高， 因此與滑坡體以及下伏的基床相比， 存在著較大的電阻率差異， 這為高密度電阻率法勘探帶來有利條件。高密度電阻率法可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速采集和微機(jī)處理，并能有效地進(jìn)行多種電極排列方式的參數(shù)測定，改變了傳統(tǒng)電阻率法的工作模式，提高了工作效率，獲得較豐富的地電斷面信息，使電阻率法的自動化和智能化程度大大向前邁進(jìn)了一步，從而更適于場地環(huán)境調(diào)查的需求。

為了發(fā)現(xiàn)隱患，消除危害，有效而經(jīng)濟(jì)地采取滑坡整治措施，必須對各種山體滑坡進(jìn)行勘察與研究。在目前滑坡體穩(wěn)定性計(jì)算與滑坡體治理方案的設(shè)計(jì)過程中， 滑坡體的幾何形態(tài)、構(gòu)造情況是整個(gè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素， 因此如何準(zhǔn)確而又經(jīng)濟(jì)地確定滑坡體的這些參數(shù)就顯得尤為重要。要查清滑坡覆蓋層及滑移面，常用的方法是在滑坡區(qū)域內(nèi)按一定間距打鉆孔或人工淺井，這種方法所需工程量大、費(fèi)用高且費(fèi)時(shí)間。利用物探方法確定滑坡體形態(tài)特征具有時(shí)間快、費(fèi)用相對較低的優(yōu)點(diǎn)[1]。近年來，該方法先后在重大場地的工程地質(zhì)調(diào)查、壩基及橋墩選址、垃圾填埋場選址和滲漏液滲漏探測以及采空區(qū)、地裂縫探測等眾多環(huán)境和工程勘察領(lǐng)域取得了明顯的地質(zhì)效果和顯著的社會經(jīng)濟(jì)效益。

1 DUK-2A高密度電阻率法測量系統(tǒng)工作原理

DUK-2A高密度電阻率法測量系統(tǒng)由DZD-6A多功能直流電法儀和多路電極轉(zhuǎn)換器<Ⅱ>組成，基于常規(guī)電阻率的測量方法及電阻率成像（CT）等高新技術(shù)來進(jìn)行高分辨、高效率電法勘探。DUK-2A高密度電阻率法測量系統(tǒng)與常規(guī)電阻率法大體相同。它是以巖土體的電性差異為基礎(chǔ)的一種電法方法，根據(jù)在施加電場作用下地下傳導(dǎo)電流的分布規(guī)律，推斷地下具有不同電阻率的地質(zhì)體的賦存情況。

高密度電阻率法的物理前提是地下介質(zhì)間的導(dǎo)電性差異。和常規(guī)電阻率法一樣，它通過A、B電極向地下供電流I，然后在M、N極間測量電位差ΔV，從而可求得該點(diǎn)（M、ΔV/I（圖1）。根據(jù)實(shí)測的視電N之間）的視電阻率值ρs=K阻率剖面，進(jìn)行計(jì)算、分析，便可獲得地下地層中的電阻率分布情況，從而可以劃分地層，判定異常等。

圖1

2 地球物理特征

勘查區(qū)邊坡主要由侏羅系林山群水北組（J1s）石英砂巖及第四系松散碎石土組成，巖石表層風(fēng)化較強(qiáng)烈，基巖完整程度較差、節(jié)理裂隙發(fā)育、多組裂隙切割形成不穩(wěn)定楔形體；上覆殘坡積層主要為碎石土，孔隙率較大，透水性好，使得勘查區(qū)電性參數(shù)存在差異。由于不同巖性其電性參數(shù)不同為利用電阻率法進(jìn)行勘察提供了必要的物性前提。

勘查區(qū)主要地層有：第四系主要巖性為砂質(zhì)粘土夾石塊塊徑一般5-20mm，最大50mm，侏羅系林山群水北組主要巖性為石英砂巖，寒武系八村群外管坑組主要巖性為石英二云母片巖、含石榴石矽線石云母片巖夾變質(zhì)雜砂巖。其中第四系電阻率約在10-50Ω·m，石英砂巖電阻率約在200-數(shù)千Ω·m。

3 高密度電阻率法資料處理及解釋

高密度電阻率法野外采集的數(shù)據(jù)傳入計(jì)算機(jī)后，在計(jì)算機(jī)中對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的一些編輯，對個(gè)別畸變點(diǎn)進(jìn)行剔除。用專業(yè)軟件（GeogigaRImager）進(jìn)行二維反演，二維反演前必須進(jìn)行地形改正，本次計(jì)算選用Schwarz-Christoffel變換法作地形改正計(jì)算。然后使用有限差分法進(jìn)行反演，根據(jù)反演結(jié)果所得的數(shù)據(jù)繪制成所需的視電阻率斷面圖，以供解釋使用。

根據(jù)勘探區(qū)內(nèi)的地質(zhì)情況，以及以往的經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合視電阻率斷面圖來判定滑坡體的范圍、深度。在本區(qū)把視電祖率相對最低的低阻異常區(qū)視為裂隙及含水富集區(qū)的反映、最高的高阻異常區(qū)視滑坡體的反映，其對應(yīng)的范圍、深度經(jīng)校正后即為探測滑坡體的范圍、深度。

4 高密度電阻率法測量結(jié)果

勘查區(qū)高密度電阻率法勘探共布設(shè)2條剖面，點(diǎn)距1．5m，每條剖面60根電極。各條測線分析結(jié)果如下：

圖2 1號剖面電阻率斷面圖

根據(jù)1號剖面斷面圖（圖2）可知：剖面電阻率值在200-3200Ω·m與地質(zhì)物性特征情況相符合，在剖面淺部有幾處高阻區(qū)電阻率值均在1800Ω·m以上且呈閉合狀，在斷面底部有大面積低電阻率區(qū)電阻率在1000Ω·m以下。結(jié)合地質(zhì)剖面情況：此處為滑坡主剖面，地層破碎，裂隙發(fā)育，剖面上部多見巖石出露地表，地表主要為粘土、砂土含粉粒及粘粒，夾碎塊，塊徑一般5-20mm，最大50mm。

綜合地質(zhì)剖面及物探成果可以推斷滑坡體在物探異常顯示為高阻，從斷面圖可知滑坡體可能多次滑坡，從剖面位置33米處左右發(fā)生滑坡，滑坡體厚度最深處達(dá)可達(dá)8米?；麦w基底地層較破碎，裂隙發(fā)育，含水豐富。

圖3 2號剖面電阻率斷面圖

根據(jù)2號剖面斷面圖（圖3）可知：剖面電阻率值在10-3800Ω·m與地質(zhì)物性特征情況相符合，沿測線由左至右電阻率由小至大，在剖面中段部分有一處明顯高阻閉合區(qū)，剖面由淺至深上部電阻率較大下部電阻率較小。結(jié)合地質(zhì)情況：測線由左至右覆土由厚變淺，且在測線中段地表見基巖出露，巖石破碎，且裂隙發(fā)育含水豐富[2]。

綜合地質(zhì)剖面及物探成果可以推斷滑坡體在物探異常顯示為高阻，從斷面圖可知滑坡體在剖面位置33米-51米處，滑坡體厚度最深處達(dá)可達(dá)8米?；麦w基底地層較破碎，裂隙發(fā)育，含水豐富。

5 結(jié)語

高密度電阻率法對滑坡體范圍和特征進(jìn)行圈定和解釋，較好地完成了本次探測任務(wù)。經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用，確定高密度電阻率法在滑坡地質(zhì)災(zāi)害治理的應(yīng)用范圍和局限，可以有針對性地將其用于水文、工程、環(huán)境的地質(zhì)勘探及高分辨率電阻率法工程地質(zhì)勘探，特別是在激電模式下行之有效的地下水資源勘探；煤礦采空區(qū)、人防工程及喀斯特地區(qū)的溶洞等勘探；廠房地基、高速公路、橋梁、鐵路、山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害勘探；金屬與非金屬礦產(chǎn)資源勘探及地?zé)峥碧?，?yīng)用前景廣闊。