超高密度電法勘探在城市場地垃圾分類中的應(yīng)用

孫寶喜，胡景松，張 雷，高貴兵

(黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080)

0 前 言

超高密度電法勘探是近些年盛行的一種新興物探方法，它屬于電法范疇，超高密度電法勘探是基于視電阻率值的差異來分辨地質(zhì)目標(biāo)體，實(shí)際上該方法是前些年高密度電法勘探的升級版，相對于后者，超高密度電法勘探采集的數(shù)據(jù)量更大，工作效率更高，探測結(jié)果更加精準(zhǔn)。

在哈爾濱市省公務(wù)員小區(qū)居住區(qū)綠地景觀規(guī)劃工程中，有塊場地只知道淺層分別(厚度約2-3m)為建筑垃圾和生活垃圾，需要探測查明工作區(qū)建筑垃圾和生活垃圾的具體空間分布情況。

由于施工隊(duì)伍早已經(jīng)進(jìn)入場區(qū)，受工程任務(wù)重、時(shí)間緊、場地施工作業(yè)回旋空間不足等因素的制約，無法進(jìn)行正常條件下的鉆探工作。在這種前提下，只能用物探方法對原布置的鉆探場區(qū)進(jìn)行勘探。從理論上說，由于建筑垃圾與生活垃圾的物質(zhì)組成不同(成份、粒徑、形狀、干濕、密度等)，視電阻率值差異應(yīng)該還是很明顯的，故本次采用超高密度電法勘探為可行方案。

1 原 理

超高密度電法基本原理與常規(guī)電法相同，它是以地下介質(zhì)的導(dǎo)電性差異為基礎(chǔ)，當(dāng)從地面或井下供電電極通入地下穩(wěn)定電流，流經(jīng)不同的巖土體、礦體和地質(zhì)構(gòu)造時(shí)，在地表或井中觀測到的電流場將發(fā)生變化。通過對人工地下電流場的分布規(guī)律進(jìn)行觀測和研究，可以推斷出巖土體中是否存在礦體或構(gòu)造等異常，從而達(dá)到解決地質(zhì)問題的目的[1]。

2 方 法

本次超高密度視電阻率值法勘探使用儀器是由澳大利亞ZZ Resistivity Imaging研發(fā)中心研制的FlashRES 64多通道超高密度直流電法儀。

進(jìn)行超高密度工作時(shí)，我們分別將兩根帶有32個(gè)電極的電纜沿勘探線布置，來檢測地下地層視電阻率值變化情況。兩根電纜布置后，做一次數(shù)據(jù)測量。一次數(shù)據(jù)的測量一共可得到約為6萬對的數(shù)據(jù)量(每對數(shù)據(jù)包括一個(gè)電壓值和一個(gè)電流值)。本次超高密度視電阻率值法勘探采用了0.2m、0.3m兩種不同點(diǎn)距，其中0.2m點(diǎn)距一次測量可覆蓋12.6m長度，0.3m點(diǎn)距一次測量可有效覆蓋18.9m長度。

3 資料解釋

Flash RES 64多通道超高密度直流電法勘探系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理是利用該套儀器專門配置的處理軟件FlashRES64S.EXE進(jìn)行處理。

反演處理結(jié)果的輸出為Surfer能夠直接調(diào)用的*.grd格式的文件，再利用Surfer繪制該剖面的視視電阻率值剖面圖，最后利用該視視電阻率值剖面圖結(jié)合地質(zhì)資料進(jìn)行綜合解釋工作。

依據(jù)反演剖面中低阻異常體或高阻異常體的形態(tài)，確定地下地質(zhì)體的形態(tài)特征。根據(jù)異常體的直立或傾斜的形態(tài)與其它位置有規(guī)律背景的對比，確定垃圾的規(guī)模與產(chǎn)狀[2]。

4 工程實(shí)例分析

4.1 建筑垃圾與生活垃圾視視電阻率值的獲取

哈爾濱市省公務(wù)員小區(qū)居住區(qū)綠地景觀規(guī)劃工程位于哈爾濱市道里區(qū)友誼西路、興江路、群力第一大道與麗江路合圍區(qū)域內(nèi)，本次擬查明建筑垃圾與生活垃圾分布情況的探測區(qū)域大致100m×25m。此處垃圾堆放處一段時(shí)間內(nèi)，垃圾的來源有其相對的一致性、固定性。由于目前地球物理探測規(guī)程規(guī)范及相關(guān)手冊均無垃圾地球物理特征的具體參定指標(biāo)，故本次物探工作首先在工作區(qū)內(nèi)兩處明顯出露于地表，且肉眼依稀可辨的垃圾物質(zhì)組成及大致成份的建筑垃圾處(見圖1)與生活垃圾處(見圖2)分別布置了一條物探試驗(yàn)測線(即A—A'線與B—B'線)，在相應(yīng)的測線進(jìn)行了超高密度視電阻率值勘探，點(diǎn)距采用0.2m，以便獲取場區(qū)內(nèi)建筑垃圾與生活垃圾的視電阻率值范圍值，并視作為建筑垃圾與生活垃圾的地球物理特征值。

圖1 建筑垃圾場地

圖2 生活垃圾場地

圖3為A—A’線0m-12.6m段的超高密度電法斷面，從超高密度電法反演結(jié)果可知，整條測線介質(zhì)相對較均勻，獲取的建筑垃圾視電阻率范圍值為35Ω·m-85Ω·m。

圖3 A-A’線 0m-12.6m段超高密度電法斷面色譜圖

圖4為B—B’線0m-12.6m段的超高密度電法斷面，從超高密度電法反演結(jié)果可知，整條測線介質(zhì)均一，獲取的生活垃圾視電阻率范圍值為85Ω·m-100Ω·m。

圖4 B-B’線 0m-12.6m段超高密度電法斷面色譜圖

由于生活垃圾中含有大量的塑料袋，而塑料是絕緣材料，故視電阻率值相對于建筑垃圾略高，所以在生活垃圾上布置的B—B’線所測得的視電阻率值相對較高也就更顯合理了。

4.2 利用不同垃圾的視電阻率值，推測擬查明區(qū)不同垃圾的分布

在被探測區(qū)按“井”字形測網(wǎng)布置物探測線4條(分別為C—C'線、D—D'線、E—E'線與F—F'線)，采用點(diǎn)距0.3m進(jìn)行超高密度視電阻率值勘探。

下面以F—F’測線作為典型例子做為分析評價(jià)：

圖5為F—F’線0m-18.9m段的超高密度電法斷面，從電法斷面圖可見，F(xiàn)—F’線可分兩層，即：

圖5 F-F’線 0m-18.9m段超高密度電法斷面色譜圖

第一層：絕大部分視電阻率值為35Ω·m -85Ω·m，局部視電阻率值為85Ω·m -90Ω·m，厚度大約在2.2-3.3m之間，其中視電阻率值為85Ω·m -90Ω·m的部位巖性為生活垃圾，其余部位巖性為建筑垃圾。

第二層：視電阻率值為20Ω·m -35Ω·m，巖性為原始地層(頂部巖性為粉砂及粉質(zhì)黏土)。

從超高密度電法反演結(jié)果可知，整條測線介質(zhì)相對較均一，從頭至尾大部分視電阻率值低于85Ω·m，推測該線下部基本以建筑垃圾為主。只有在距F端點(diǎn)10m-11m段視電阻率值>85Ω·m，推測該段下方為生活垃圾。

4.3 擬建場區(qū)探測結(jié)果

本次工作區(qū)內(nèi)還布置了少量的鉆孔，經(jīng)比對，物探成果與鉆孔成果較為吻和，以D線距D點(diǎn)19m旁的L30號鉆孔為例，鉆探結(jié)果顯示，距地表0-2.1m范圍內(nèi)巖性為建筑垃圾，2.1m以下為原始地層(頂部巖性為粉砂及粉質(zhì)黏土)，而D線超高密度色譜圖顯示，距D點(diǎn)19m處距地表2.3m有一明顯層位，該層位上下視電阻率值明顯不同，推測距地表0-2.3m范圍內(nèi)巖性為建筑垃圾，2.3m以下為原始地層(頂部巖性為粉砂及粉質(zhì)黏土)，由此可見，物探成果還是比較可靠的。

工作區(qū)所布的4條物探測線探測結(jié)果如下：

1)建筑垃圾

主要分布在C—C’線、D—D’線、F—F’線的絕大部分及E—E’線的全部，建筑垃圾在以上各線的厚度分別在1.9-3.3m之間、2.0-3.7m之間、1.1-3.05m之間及2.2-3.3m之間，視電阻率值在35Ω·m-85Ω·m之間。

2)生活垃圾

生活垃圾主要分布在C—C’線C端點(diǎn)31.8m-34.5m段、42.4m-45.5m段、48.6m-50.5m段、51.5m-53.7m段、56m-58.5m段、59.5m-61.6m段、63m-64.3m段、69m-70m段、76m-77m段、85.2m-86m段，視電阻率值在85Ω·m-100Ω·m之間；D—D’線D端點(diǎn)9.5m-11.5m段、18m-18.5m段、48.5m-49.5m段、58.5m-62m段、64.5m-66m段、77.5m-78.5m段，視電阻率值在85Ω·m-100Ω·m之間；F—F’線F端點(diǎn)10m-11m段；視電阻率值在85Ω·m-90Ω·m之間。

以上各線建筑垃圾以下為原始地層(頂部巖性為粉砂及粉質(zhì)黏土)，視電阻率值在20Ω·m-35Ω·m之間。

5 結(jié) 語

事實(shí)證明，在處理此類建筑場地垃圾分類問題時(shí)，利用超高密度電法是一種行之有效的勘察方法，該方法具有作業(yè)空間小、靈活、方便等特點(diǎn)，且更加精準(zhǔn)、高效，值得在今后解決類似工程時(shí)大力推廣。