岩溶地区地下水勘查中高密度电法勘探的运用
高密度电法在岩溶地区勘察中的应用
第３２卷第２期２０１８年㊀６月资源环境与工程ＲｅｓｏｕｒｃｅｓＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ＆ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏｌ ３２ꎬＮｏ ２Ｊｕｎ.ꎬ２０１８收稿日期:２０１７－０６－０６ꎻ改回日期:２０１７－０６－１９作者简介:梁源珠(１９８４－)ꎬ男ꎬ工程师ꎬ勘查技术与工程专业ꎬ从事应用地球物理勘探及研究工作ꎮＥ－ｍａｉｌ:３６４６４５０１８＠ｑｑ ｃｏｍ高密度电法在岩溶地区勘察中的应用梁源珠ꎬ叶㊀臻ꎬ李㊀杨ꎬ刘㊀坤(安徽省地质调查院ꎬ安徽合肥㊀２３０００１)摘㊀要:灰岩分布区岩溶发育容易引发土洞㊁地面塌陷等地质灾害ꎬ为确保区内道路㊁桥梁㊁房屋等建筑安全ꎬ在工程建设前需要进行物探勘察ꎮ高密度电法作为探测岩溶的一种物探方法被广泛应用ꎮ阐述高密度电法在安徽宣城某变电站备选场地进行岩溶探测的应用情况ꎬ通过实例说明高密度电法在查找和规避岩溶灾害隐患中的可行性及有效性ꎮ关键词:高密度电法ꎻ岩溶ꎻ温纳ꎻ灰岩中图分类号:Ｐ６３１.３ꎻＰ６４２.２５㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１６７１－１２１１(２０１８)０２－０３０７－０３ＤＯＩ:１０.１６５３６/ｊ.ｃｎｋｉ.ｉｓｓｎ.１６７１－１２１１.２０１８.０２.０３０㊀㊀灰岩是一种较为特殊的岩石ꎬ为可溶性碳酸盐岩ꎮ在灰岩分布的地区ꎬ通常发育有溶沟㊁溶槽等溶蚀带及溶洞等ꎮ灰岩岩溶㊁土洞发育的地段ꎬ地下水条件发生变化时易发生地面塌陷等地质灾害[１]ꎮ高密度电法在数据采集过程中结合了电阻率剖面和电阻率测深２种方法的观测过程ꎬ采集数据量大ꎬ观测精度高ꎬ对电性不均匀体有良好的探测效果[２]ꎮ利用该方法能够获得拟建场地岩溶发育情况㊁隐伏构造㊁构造破碎带㊁岩溶㊁土洞等不良地质现象的分布和发育程度等ꎬ为设计㊁施工提供物探依据[３]ꎮ某变电站备选场地位于安徽宣城地区ꎬ区内主要分布三叠纪南陵湖组地层ꎬ该地层以灰色薄层灰岩㊁泥质灰岩为主ꎮ根据以往的地质㊁工勘资料ꎬ岩溶较发育ꎮ为了探测场地内岩溶的空间分布特征ꎬ给钻孔及后期施工提供有效的地球物理信息ꎬ因此对场地开展高密度电法测量ꎮ１㊀高密度电法的原理高密度电法又称高密度电阻率法ꎬ是以地壳中岩石的电阻率差异为物性前提条件ꎬ通过观测和研究人工电场的变化和分布规律ꎬ进而解决地质问题的一种勘探方法[４]ꎮ和常规电法一样ꎬ高密度电法通过Ａ㊁Ｂ电极向地下供电(电流为Ｉ)ꎬ然后测量Ｍ㊁Ｎ极电位差ΔＵꎬ从而求得该记录点的视电阻率值ρｓ＝ＫˑΔＵ/Ｉꎮ根据实测的视电阻率剖面进行计算㊁处理㊁分析ꎬ便可获得地层中的电阻率分布情况ꎬ从而解决相应的工程地质问题ꎮ工程勘察中最常用的高密度电法装置是温纳装置(图１)ꎮ测量时ꎬＡＭ＝ＭＮ＝ＮＢ＝ＡＢ/３为一个电极间距ꎬ探测深度为ＡＢ/３ꎬＡ㊁Ｂ㊁Ｍ㊁Ｎ逐点同时向右移动ꎬ得到第一层剖面线ꎻ接着ＡＭ㊁ＭＮ㊁ＮＢ增大一个电极间距ꎬＡ㊁Ｂ㊁Ｍ㊁Ｎ逐点同时向右移动ꎬ得到另一层剖面数据ꎻ如此不断扫描测量下去ꎬ得到倒梯形断面[５]ꎮ图１㊀高密度电法工作系统示意图Ｆｉｇ １㊀Ｓｋｅｔｃｈｍａｐｏｆｗｏｒｋｓｙｓｔｅｍａｂｏｕｔｈｉｇｈｄｅｎｓｉｔｙｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｍｅｔｈｏｄ２㊀场地概况２.１㊀工程地质概况备选场地地表为第四纪所覆盖ꎬ主要是褐黄㊁棕黄色粉质粘土㊁粘土ꎬ局部地段见灰黄色含砾砂ꎮ基岩层为三叠纪南陵湖组地层ꎬ分为上下两部ꎮ下部:灰㊁浅灰色薄 中薄层纯灰岩ꎬ偏下夹数层绿色㊁紫色微层钙质泥岩及泥灰岩ꎬ厚１１０ｍ左右ꎮ上部:灰㊁红灰色中薄 薄层似条带状灰岩㊁灰岩ꎬ偏上夹含图３㊀ＬＳ２线视电阻率反演地电断面Ｆｉｇ ３㊀ＬＳ２ｌｉｎｅａｐｐａｒｅｎｔｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙｉｎｖｅｒｓｉｏｎｇｅｏｅｌｅｃｔｒｉｃｐｒｏｆｉｌｅ图２㊀ＬＳ１线视电阻率反演地电断面Ｆｉｇ ２㊀ＬＳ１ｌｉｎｅａｐｐａｒｅｎｔｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙｉｎｖｅｒｓｉｏｎｇｅｏｅｌｅｃｔｒｉｃｐｒｏｆｉｌｅ泥质灰岩及钙质泥岩ꎮ似条带状灰岩由含泥质灰岩与灰岩呈韵律互层组成ꎬ每一韵律厚１０~３０ｃｍꎬ风化后前者凹下ꎬ后者凸出ꎬ形成肋条状条带ꎬ厚１２０ｍ左右[６]ꎮ２.２㊀地球物理特征灰岩电阻率比较高ꎬ在２０００~８０００Ω ｍ之间ꎬ但是随着岩石节理裂隙发育程度㊁破碎程度㊁岩溶发育程度的增强ꎬ填充物含量的增加ꎬ电阻率呈急剧下降趋势ꎬ最低可降至１００Ω ｍ以下ꎬ使得岩溶局部发育的地方与基岩本身存在较大的电性差异ꎻ此外第四纪松散覆盖层和下伏基岩的不同风化程度ꎬ也造成了地下介质存在明显的电阻率差异ꎮ这些差异ꎬ为利用高密度电法进行岩溶勘察提供了必要的物性前提ꎮ区内主要的地层㊁岩性的电阻率范围见表１ꎮ表１㊀地层、岩性电阻率统计表Ｔａｂｌｅ１㊀Ｓｔｒａｔｉｇｒａｐｈｉｃａｎｄｌｉｔｈｏｌｏｇｉｃｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ组代号岩性电阻率/(Ω ｍ)Ｑ耕土<１００粉质粘土<３０含砾粉质粘土８０~３００碎石层１２０~３５０南陵湖组Ｔ１ｎ灰岩㊁泥质灰岩㊁钙质泥岩２０００~８０００龙潭组Ｐ２ｌ炭质页岩㊁黑色页岩夹粉砂岩２９~４９３㊀野外工作方法与技术本次高密度电法使用的是ＤＵＫ￣２Ａ高密度电法测量系统ꎮ该仪器操作便捷ꎬ观测精度高ꎬ采集数据可靠ꎬ获取信息丰富ꎮ考虑到场地内的地层走向以北西向为主ꎬ根据垂直于探测目标的原则及场地的客观条件ꎬ布设了４条北北东向的平行测线ꎬ线间距５ｍꎬ方位角均为１７ʎꎬ点距２ｍꎬ排列长度均为２２４ｍꎬ测线号ＬＳ１￣ＬＳ４ꎮ施工时一次性布设所有电极ꎬ经试验选用温纳装置进行观测ꎬ其基本观测参数为:有效电极数１１３ꎬ最小隔离系数１ꎬ最大隔离系数３０ꎬ收敛系数１ꎮ设置好之后ꎬ仪器便可测量和存储ꎮ４㊀数据处理高密度电法的数据处理主要分为数据预处理和数据反演两个过程ꎮ数据预处理就是将原始数据导入电脑ꎬ然后对原始数据进行数据编辑和合成ꎬ剔除异常点等ꎻ剔除异常点主要是根据电场的平稳过渡原则来进行ꎬ对一些造成电场突变的数据点进行剔除ꎮ数据预处理后就要进行地形改正㊁二维反演ꎬ导入地形文件后软件即可自动地形改正ꎻ而反演参数设定较为复杂ꎬ需要根据经验和以往的地质钻孔资料进行多次修改ꎬ反复对比试验ꎬ最终才确定合理的反演参数ꎬ之后便可进行自动反演ꎮ本次数据处理工作使用高密度电法专业软件Ｇｅｏ￣ｇｉｇａＲＩｍａｇｅｒ５.０完成ꎮ５㊀工作成果解译推断根据反演结果ꎬ以电性差异为基础ꎬ结合已知的基础地质资料ꎬ对每个地电断面进行电性分层及划分低阻异常区ꎮ图２－图５是高密度电法探测剖面视电阻率反演断面图ꎬ图６为高密度电法剖面成果立体图ꎮ由图２－图５可以看出ꎬ各测线断面形态基本一致ꎬ视电阻率分层很明显ꎬ地层起伏变化小ꎮ高㊁低阻体分布边界清晰ꎬ电阻率由上到下分布规律为 高 低 高 ꎮ断面划分为３层:表层为高阻层ꎬ电阻率７０~４００Ω ｍꎬ厚度较薄ꎬ在１~５ｍ之间ꎬ为耕植土㊁第四纪粘土层ꎬ其高阻值与地表干燥有关ꎻ中层为低阻层ꎬ电阻率<５０Ω ｍꎬ厚度较厚ꎬ在１０~３０ｍ之间ꎬ为基岩风化层ꎬ以南陵湖组灰岩为主ꎬ是主要岩溶发育层位ꎬ各剖面在场地范围内(均为６０~１８０ｍ区间)均划分出２~４个低阻异常区ꎬ推断低阻异常区为溶蚀裂隙或溶洞ꎻ底层为相对高阻层ꎬ电阻率５０~３００Ω ｍꎬ是以灰岩为主的基岩层ꎬ该层位存在一个低阻异常ꎬ电阻率５０~８０Ω ｍꎬ可能是深部基岩局部风化较严重引起的ꎮ８０３资源环境与工程㊀２０１８年㊀图４㊀ＬＳ３线视电阻率反演地电断面Ｆｉｇ ４㊀ＬＳ３ｌｉｎｅａｐｐａｒｅｎｔｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙｉｎｖｅｒｓｉｏｎｇｅｏｅｌｅｃｔｒｉｃｐｒｏｆｉｌｅ图５㊀ＬＳ４线视电阻率反演地电断面Ｆｉｇ ５㊀ＬＳ４ｌｉｎｅａｐｐａｒｅｎｔｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙｉｎｖｅｒｓｉｏｎｇｅｏｅｌｅｃｔｒｉｃｐｒｏｆｉｌｅ图６㊀高密度电法剖面推断成果立体图Ｆｉｇ ６㊀Ｓｔｅｒｅｏｇｒａｍｏｆｈｉｇｈｄｅｎｓｉｔｙｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｐｒｏｆｉｌｉｎｇｉｎｆｅｒｅｎｃｅｒｅｓｕｌｔｓ㊀㊀本次测量区域较小ꎬ所布设的平行测线间距小ꎬ不仅可以得到纵向上的电阻率信息ꎬ还可以将测线进行联合分析ꎬ得到 横向 上的电阻率信息ꎬ达到三维立体的探测效果ꎮ４条测线的低阻异常并不是独立存在的ꎬ当异常范围较大时ꎬ与之相邻的测线的相对位置存在异常ꎮ通过联合解译共划分出浅部４个㊁深部１个共５个异常区(图６)ꎮ根据异常位置ꎬ设计了４个钻孔ꎮ钻孔ＺＫ￣１位于ＬＳ３线上ꎬ以验证Ⅰ异常ꎻＺＫ￣２㊁ＺＫ￣３均位于ＬＳ２线上ꎬＺＫ￣２验证Ⅱ异常ꎬＺＫ￣３同时验证Ⅲ㊁Ⅴ浅深二处异常ꎻＺＫ￣４位于ＬＳ１ꎬ验证Ⅳ异常ꎮ钻孔结果表明ꎬ高密度电法反演推断的地质分层㊁厚度与实际情况基本吻合ꎻ钻孔并未发现大型危害性溶洞ꎬ与低阻异常区相对应的主要为溶蚀裂隙和小型含水孔洞ꎮ对于这些小型的裂隙和孔洞ꎬ工程施工前采取相应的处理措施即可消除隐患ꎮ６㊀结论通过以往及本次高密度电法的勘察工作ꎬ笔者可以得出以下结论ꎮ(１)高密度电法是一种快速㊁高效㊁经济的岩溶勘察手段ꎬ其测量成果具有直观㊁分辨率高的特点ꎮ根据其探测成果ꎬ给后期的钻孔及工程建设提供物探依据和指导意义ꎬ以达到排除和规避岩溶灾害隐患的效果ꎮ(２)高密度电法资料解释受解释人员主观及经验的影响ꎬ其异常形态不能和具体某种岩溶空间形态完全等同ꎬ因此需要根据后期钻孔结果不断调整认识ꎬ以指导未钻区域的布钻工作ꎮ(３)通常高密度电法剖面工作只能获悉剖面下部二维的电阻率分布情况ꎬ通过将多条剖面进行分析对比ꎬ既相互验证ꎬ又能得到立体的电阻率分布情况ꎬ其效果更直观和真实ꎬ进而可以择优布置钻孔ꎬ以最小的成本求取最有效的勘察效果ꎮ参考文献:[１]㊀刘晓东ꎬ张虎生ꎬ黄笑春ꎬ等.高密度电法在宜春市岩溶地质调查中的应用[Ｊ].中国地质灾害与防治学报ꎬ２００２ꎬ１３(１):７２－７５.[２]㊀葛如冰ꎬ黄伟义ꎬ张玉明.高密度电阻率法在灰岩地区的应用研究[Ｊ].物探与化探ꎬ１９９９ꎬ２３(１):２８－３２.[３]㊀李树琼ꎬ蒋丛林ꎬ马志斌.高密度电法在岩溶地区勘查中的应用[Ｊ].矿物学报ꎬ２０１３ꎬ３３(４):５４０－５４４.[４]㊀李金铭.地电场与电法勘探[Ｍ].第２版.北京:地质出版社ꎬ２００９:１９７－２１０.[５]㊀蓝星ꎬ张炜ꎬ王堃鹏ꎬ等.浅层地震和高密度电法在汉旺地区勘查中的应用[Ｊ].工程地球物理学报ꎬ２０１２ꎬ９(６):６５４－６５８.[６]㊀安徽省地质调查院.宣城柳桥１１０ｋＶ变电站工程地质灾害危险性评估报告[Ｒ].合肥:安徽省地质调查院ꎬ２０１４.(责任编辑:于继红)(下转第３２２页)９０３第２期梁源珠等:高密度电法在岩溶地区勘察中的应用际坐标信息ꎬ不能做到样品数据共享ꎬ不便于平面图件的绘制ꎬ建议后续版本给予改进ꎮ参考文献:[１]㊀邹仲平ꎬ屠江海.区域地质调查系统中地球化学剖面光谱曲线的作法[Ｊ].资源环境与工程ꎬ２００８ꎬ２２(６):６１９－６２１. [２]㊀方成名ꎬ葛梦春ꎬ张雄华ꎬ等.ＲＧＭＡＰ系统在１ʒ５万区调中的应用[Ｊ].新疆地质ꎬ２００４ꎬ２２(１):９８－１００.[３]㊀李超玲ꎬ张克信ꎬ墙芳躅ꎬ等.数字区域地质调查系统技术研究[Ｊ].地球科学进展ꎬ２００２ꎬ１７(５):７６３－７６８.[４]㊀李永飞ꎬ施彬ꎬ卞雄飞.野外路线整理过程中的注意事项:ＲＧＭＡＰ技术在区域地质调查中的运用[Ｊ].地质与资源ꎬ２００８ꎬ１７(３):２２９－２３１.(责任编辑:费雯丽)ＡＮｅｗＭｅｔｈｏｄｏｆＳｐｅｃｔｒａｌＣｕｒｖｅｉｎＤｉｇｉｔａｌＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＭａｐｐｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓＣｈｅｎｇＺｈｉｌｏｎｇꎬＷｅｉＸｉａｏｆｅｎｇꎬＴａｎＷｅｉꎬＺｈａｎｇＪｉａｎｂｉｎꎬＷｕＧａｎｇｇａｎｇꎬＭａＺｈｉｊｉｅ(ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｏｌｏｇｙｏｆＭｉｎｅｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓꎬＢｅｉｊｉｎｇ㊀１０００１２)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｆｉｌｅｓｐｅｃｔｒｕｍｃｕｒｖｅｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｉｎｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｆｉｅｌｄ.ＩｎｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅꎬｔｈｅａｕｔｈｏｒｓｓｕｍｕｐａｓｅｒｉｅｓｏｆｎｅｗｍｅｔｈｏｄｓｏｆｇｅｎｅｒａｔｉｎｇｓｐｅｃｔｒｕｍｃｕｒｖｅｂｙｃｏｍｂｉｎｉｎｇｔｈｅｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｆｉｌｅｄａｔａꎬｓａｍｐｌｅａｎａｌｙｓｉｓｄａｔａａｎｄＤＧＳＳａｌｌｔｏｇｅｔｈｅｒｔｈｒｏｕｇｈｆｉｅｌｄｗｏｒｋｐｒａｃｔｉｃｅ.Ｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓａｒｅｈｉｇｈｌｙａｕｔｏｍａｔｉｃꎬｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｈｉｇｈｌｙｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｄｉｇｉｔａｌｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｍａｐｐｉｎｇꎻｐｒｏｆｉｌｅꎻｓｐｅｃｔｒａｌｃｕｒｖｅ(上接第３０９页)ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＨｉｇｈＤｅｎｓｉｔｙＲｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙＭｅｔｈｏｄｉｎＫａｒｓｔＡｒｅａＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎＬｉａｎｇＹｕａｎｚｈｕꎬＹｅＺｈｅｎꎬＬｉＹａｎｇꎬＬｉｕＫｕｎ(ＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＳｕｒｖｅｙＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｎｈｕｉＰｒｏｖｉｎｃｅꎬＨｅｆｅｉꎬＡｎｈｕｉ㊀２３０００１)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｋａｒｓｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｉｎｔｈｅｌｉｍｅｓｔｏｎｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｒｅａｉｓｅａｓｙｔｏｃａｕｓｅｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｄｉｓａｓｔｅｒｓｓｕｃｈａｓｓｏｉｌｃａｖｅａｎｄｇｒｏｕｎｄｃｏｌｌａｐｓｅ.Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｎｓｕｒｅｔｈｅｓａｆｅｔｙｏｆｒｏａｄｓꎬｂｒｉｄｇｅｓꎬｈｏｕｓｅｓａｎｄｏｔｈｅｒｂｕｉｌｄｉｎｇｓꎬｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｂｅｆｏｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ.Ｈｉｇｈｄｅｎｓｉｔｙｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙｍｅｔｈｏｄｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄａｓａｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｆｏｒｄｅｔｅｃｔｉｎｇｋａｒｓｔ.Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｃｒｉｂｅｓｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈ￣ｄｅｎｓｉｔｙｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙｍｅｔｈｏｄｔｏｋａｒｓｔｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎａｔａｎａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｓｉｔｅｏｆａｓｕｂ￣ｓｔａｔｉｏｎｉｎＸｕａｎｃｈｅｎｇꎬＡｎｈｕｉＰｒｏｖｉｎｃｅ.Ｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｈｉｇｈｄｅｎｓｉｔｙｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｉｎｆｉｎｄｉｎｇａｎｄａ￣ｖｏｉｄｉｎｇｈｉｄｄｅｎｈａｚａｒｄｓｏｆｋａｒｓｔｄｉｓａｓｔｅｒｓａｒｅｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｄｂｙａｎｅｘａｍｐｌｅ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｈｉｇｈｄｅｎｓｉｔｙｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙｍｅｔｈｏｄꎻｋａｒｓｔꎻＷｅｎｎｅｒꎻｌｉｍｅｓｔｏｎｅ２２３资源环境与工程㊀２０１８年㊀。
岩溶地区地下水勘查中高密度电法勘探的运用
岩溶地区地下水勘查中高密度电法勘探的运用高密度电法勘探不仅具有点距小、数据采集密度大的特点，而且兼具电测深法和剖面法的效果，能比较直接的反映出基岩的起伏状态；并能充分了解与围岩存在电性差异的断裂构造，对于地下水的寻找，岩溶发育带和地层划分的探测等具有重要意义。
本文详细介绍了高密度电法勘探技术在岩溶地区地下水勘查中的运用情况，以期能够为今后的地下水勘查工作带来帮助。
标签：岩溶地区高密度电法勘探地下水1引言近年来，随着科学技术的不断发展，我国的高密度电法勘探在工程勘察中的应用越来越广泛，特别是在水文、岩溶、构造以及检测等领域，其应用效果更加显著，已在较大程度上超过了理论预期。
高密度电法勘探是一种综合物理勘探方法，主要是以地下岩石之间的典型差异为基础，根据地面测定和研究天然或人工电场以及电磁场的变化规律和分布特点来推断地下电阻率的分布状况，进而推断出地质构造、地下水源以及矿产资源的分布状况。
本文作者根据自身多年的工作经验并结合相关专业的理论知识，对高密度电法勘探技术在岩溶地区地下水勘察中的应用进行了详细分析，先将其应用状况介绍如下。
2勘探原理及工作方法高密度电法兴起于80年代初期，其基本原理和常规的电阻率法基本相同，所不同的是前者在勘探剖面上需要同时布置多道电极，然后经过人工控制向地下发送电流，使地下形成稳定的电流场，最后通过自动控制转换装置对所布设的剖面进行自动的观测和记录。
另外高密度电法能够测量二维地电断面，具备测深法和剖面法的双重功能，是进行探测隐伏断层构造、地质滑坡体、岩溶空洞和进行地层划分的最有效手段。
它不仅信息量大、工作效率高、测点密度大的优点，而且能够有效实现直流电法勘探中的各装置形式的探测，并能提供多方面的地电断面信息。
高密度电法主要工作方法是，将全部电极装置设置在预先选定的一定间隔的测点和测线上，然后通过特制的电极转换装置，按照需要将其组合成指定的电极距和电极装置，以快速便捷的完成多电极距和电极装置在观测剖面的多个测点上的电阻率法观测。
高密度电法在岩溶地区找水定位中的应用
【 关键词 】 高密度 电法 ； 温纳装置 ： 施伦 贝尔装置 ： 岩溶地区： 找水 【 中图分类号 】 Ｐ ６ ３ １ ． ３ 【 文献标 识码 】 Ｂ 【 文章编号 】 ２ ０ ９ ５ — ２ ０ ６ ６ （ ２ ０ １ ４ ） １ １ － ０ １ ６ ０ — ０ ２
２ ． １ ． １ 工 程地 质 与水 文 地 质 条 件
隙水 和 岩 溶 水 ， 在 地 下 水 勘 查 打 井取 水 中主 要 寻 找 后 两 类 为
此 地 球 物 理勘 查 确 定 孔 住 中 占有很 重要 地 位 物探 方 法 工 作 场地地貌组合溶蚀峰丛沟谷地貌 ， 相 对 高差 ０ ～ １ ０ ｍ． 地 形 原 理 主 要 根 据 岩 石 与 水 的 电 阻 率 差 异 来 寻 找 地 下 水 ．主要 方 整体 起 伏 较 小 ， 物探 区位 于溶 蚀 沟谷 内。 物探 工作 区 内地 形 平 法为 视 电 阻率 剖 面 法 、 电测 深 、 激 电测 深 、 放射性 ０ ｌ 卡法等 ， 近 缓 ， 地 形坡 度 Ｏ ～ ５ 。 问。 几 年 还 有 瞬 变 电磁 法 、 电磁 法成 像 系统 Ｅ Ｈ一 ４等 新 方 法投 入 场 地 上 位 于一 北 南 向的 向 斜 西 冀 ． 出露 地 层 为 三 迭 系下 使 用。 不过 ， 电 阻率 法在 贵 州省 找 水 项 目中是 最 为常 用且 较 为 统 大 冶组 （ Ｔ ｄ ） 薄 至厚 层 灰 岩 ，地层 单斜 产 出 ，产 状 为 ２ ６ ７ 。 有 效 的方 法 ，本 文 主要 采 用 的 是 高密 度 电 阻率 法 中的 温 纳 装 １ ５ 。 ： 地 下水类型主要 为岩溶裂 隙水． 地 下水径流 方向为 由 置（ Ａ Ｍ＝ ＭＮ ＝ Ｎ Ｂ） 和施 伦 贝 尔装 置 （ Ａ Ｍ＝ Ｎ Ｂ ＝ ｎ ＭＮ， ＭＮ ＝ ｌ ａ ） ， 先 南 东 向 北 西 径 流 利 用 温纳 装 置 在 平 面 上 分 辨 率较 高 的 优 势 先初 步 确 定 地 下 水 ２ ． １ ． ２ 资 料解 释 与 成 果 在 平 面上 的 位 置 ，再 利 用施 伦 贝 尔装 置在 纵 向 分 辨 度较 高 的 首 先 在 垂 直 地 下 水 径 流 方 向 布 置 ３条 剖 面 （ 道 间 距 为 优 势 确 定 具 体 井位 并初 步 确 定地 下 水 纵 向 分 布 情 况 本 文 拟 １ ０ ｍ， 以下同） ， 采 用 温 纳装 置 （ ＡＭＮＢ， ＡＭ＝ ＭＮ＝ ＮＢ） ， 结 果 显 示 通 过 采 用 此 方 法 在 抗 旱 打 井 找 水 定 位 中的 案 例 分 析 ．抛 砖 引 在 ２号 线 ３ １ ０处存 在 一低 阻带 ， 视 电阻率 小于 １ ０ ０ １ － １ ・ ｍ， 成 Ｖ 玉， 希 望 更 多 的 同行 不 断 总 结 经验 ， 探 索 出更 多的 更 为 实用 有 字 形 分 布 （ 见图１ ） 。
高密度电法在岩溶勘察中的应用——岩溶地球物理特征
⾼密度电法在岩溶勘察中的应⽤——岩溶地球物理特征⾼密度电法在岩溶勘察中的应⽤李攀鲁志强孙英勋(云南省公路规划勘察设计院昆明650011)1 前⾔云南是个可溶岩分布较⼴的省份，各种类型的岩溶地貌及岩溶现象⼴泛分布于⼭间、河⾕、盆地之中。
近年来，随着云南公路建设的快速发展，岩溶作为⼀种典型的不良地质现象，其在施⼯建设中的危害越来越明显地显现出来，因此，在公路⼯程勘察阶段，对岩溶勘察的要求也越来越⾼。
但是，由于岩溶发育的不确定性及隐蔽性，岩溶勘察的难度⾮常⼤，仅靠钻探⼿段已经很难达到要求。
⼀⽅⾯，钻孔的布设存在⼀定的盲⽬性，局部岩溶发育地段可能会被遗漏；另⼀⽅⾯，发现有岩溶分布的地段，也很难探明其规模、形态及分布规律。
因此，⾮常需要⼀种快速、⾼效、经济的勘察⼿段，对岩溶勘察中的钻探⼯作进⾏前期指导和后期补充。
⾃2000年8⽉我院引进DUK-1型⾼密度电法测量系统以来，先后在嵩明～待补、昆明～⽯林、砚⼭～平远街、曲靖～胜境关四条⾼速公路的岩溶发育路段，采⽤⾼密度电法开展岩溶勘察⼯作，取得了较好的地质效果。
2 地质及地球物理特征2.1 地质特征可溶岩在云南主要分布于滇东、滇东南及滇东北地区，其它地区分布相对少些，其岩性基本上都是碳酸盐岩，常见的有灰岩、⽩云岩、⽩云质灰岩、泥灰岩等。
其上覆地层多为红粘⼟，很多情况下，基岩可能直接出露或断续出露。
同时，岩溶的发育通常与地质构造或地层变化有着紧密的联系，受构造带和地层接触带的影响，岩溶发育区的岩⽯节理裂隙⼀般⽐较密集，地层较破碎。
2.2 地球物理特征2.2.1 电性特征灰岩、⽩云岩电阻率通常⽐较⾼，⼀般在2000～8000Ωm之间，最⾼可达20000Ωm，泥灰岩电阻率相对较低，但⼀般也⼤于600Ωm。
随着岩⽯节理裂隙发育程度、破碎程度、岩溶发育程度的增强，填充物含量的增加，电阻率呈急剧下降趋势，最低可降⾄100Ωm以下。
这种差异，为利⽤电阻率法进⾏岩溶勘察提供了必要的物性前提。
高密度电法在岩溶场地勘察中的应用
高密度电法在岩溶场地勘察中的应用摘要：高密度电法是近几年兴起的一项技术，对寻找地下岩溶等方面具有很大的优势。
其工作原理是根据地下电性的实际变化来实现对地下岩溶的位置、规模、埋深等因素进行准确的定位，具有经济、精准和快捷的特点。
关键词：高密度电法；岩溶场地；勘察；应用我国的西南地区是岩溶场地分布比较密集的地区，随着经济的发展，极大程度上带动了公路等基建的建设。
而这部分基建设施在建设的环节中若是存在岩溶区将会直接对基建设施的安全受到威胁。
归结其可能存在的问题主要集中在以下几个方面：岩溶水的侵蚀作用和渗透作用；岩溶洞穴不稳定，直接导致岩溶区基建设施的安全性受到影响；松软物质结构不稳定，受震动易掉落；岩溶区大面积塌陷将对基建设施产生毁灭性影响。
岩溶地区的地质结构比较复杂，如土洞和溶洞以及丰富的地下暗河和地下水等。
若是出现“中空”的地形将对地质的安全产生很大的影响。
因此若不能在地质勘测的环节中提供正确可靠的数据，导致基建设施建筑在岩溶区之上将会对基建的安全产生威胁并且加剧补救措施的难度。
基于此，本文对现阶段处于领先技术的高密度电解法如何完成对岩溶区的勘测做系统的探究。
1.岩溶场地岩溶地貌即卡斯特地貌，多分布于我国的西南地区。
其形成原因主要为水流本身对地质的侵蚀和溶蚀以及崩塌加机械改变的总称。
岩溶区地表：岩溶区的地表主要分布溶沟和石芽。
溶沟是指地形在被水流冲刷之后形成的沟壑，而石芽则是指沟壑之间的突起。
这部分石芽的高度一般维持在二十米以下，超过二十米的石芽则被称之为石林。
岩溶区低下：岩溶区的地下多分布溶洞，也就是我们常说的洞穴，是丰富的地下水对可溶性岩层或者断层和节理进行不断的溶蚀和侵蚀作用形成的地下孔道。
溶洞中的科斯特地形主要包含石钟乳、石笋、石柱和石灰华等，如贵州的安顺龙宫和织金县的织金洞就是岩溶场地的杰作。
这种溶洞本身可谓巧夺天工，却是基建设施的威胁。
因此在基建建设的过程中及时找到这些岩溶区就成为当前在基建的环节中的一个十分重要的问题。
高密度电法在岩溶地质勘察中的应用
剖 面法 的 结 合 。 通 过 电极 向地 下供 电形 成 人 工 电 场 ， 其 电 场 的分 布 与地 下 岩 土 介 质 的 电 阻率 Ｐ的 分 布 密 切 相 关 ，通
过 对 地 表 不 同部 位 人 工 电场 的 测 晕 ， 了解 地 Ｆ介 质 视 电阻
率 ｐＳ 的分 布 ，根 据 岩 一 质 视 电 阻 率 的 分 布推 断 解 释 地 介
Ｂ 、Ｍ 逐 点 同 时 向 右 移 动 ， 得 到 第 一 层 剖 断 数 据 ；接 着 、Ｎ
Ａ 、 Ｍ 、Ｎ 增 大 一 个 电极 间距 ，Ａ 、Ｍ 逐 点 时 向右 移 Ｍ Ｎ Ｂ 、Ｂ 、Ｎ 动 ， 得 到 一 剖 面 数 据 ；这 样 不 断 捕 测 晕 卜去 ，得 到 倒
工 开 挖 巾 发现 溶 涧 发 育 ，高 密 度 电法 反 映 了 该 岩 石 电性 分 布 的 概 貌 。从 图 上 看 ， 这 一 地 段 电性 变 化较 大 ， 高 密 度 电法 图反 映 了剖 面 测 量 深度 范 围 内的 电性 的分 布 情 况 。根 据 厂 作
地 质 条 件 ， 图 中 的 高 阻 应 为 岩 溶 空 洞 ，而 低 阻 ，在 浅部 即
化 时易 发 生 地 面 塌 陷 等地 质 灾 害 。
灰 岩 区 岩溶 的 发 育 具 有 一 定 的 规 律 性 ，但 在 较 小 范 围 的特 定 内 ，其 出现 却 是 随 机 的 ，钻 探 勘 察 只 能提 供 钻 孔 点 的地 质 资 料 ， 也 具 有 随 机 性 ， 难 以 查 明 地 下 岩 溶 的 分
应 用 于 区域 岩溶 调 查及 工 程 勘 察 中 。
图１ 高密度电法工作系统 示意图
高 密度 电法 测 量 选 用 Ｉ 勘 奋 中常 用 的温 纳 装 置 ，测 量 ： 程 时 ，Ａ ＝ Ｎ Ｎ ＝ Ｂ ３ 一 个 电极 间距 ， 探 测 深 度 为 Ａ ／ ，Ａ Ｍ Ｍ ＝ ＨＡ 为 Ｂ３ 、
高密度电法在岩溶勘察中的应用
５ ８ ５ ８ 总长 ５ ６Ｉ。上 部 结 构 为 １ ～ ３ ｎ预 ０．７ ， ８ Ｉ Ｔ ９ ０ｒ 应 力 混凝 土先 简支后 结 构 连续 Ｔ形 梁 桥 ， 部 构 下 造 其 桥 墩 为 钢 筋 混 凝 土 双 柱 式 墩 ， 岸 桥 台 均 两 为 Ｕ形 桥 台 。设 计 荷 载 为 公 路一 级 ； 面 净 空 ： Ｉ 桥
总第 ２７ ４ 期 ２ １ 年 第 ４期 ０１
交
通
科
技
Ｔｒ ｎ ｐ ｒａｉｎＳ ｉｎ ｅ＆ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ ａ ｓ ｏ ｔｔ ｃｅ ｃ ｏ ｃ ｎ ｌｇ
Ｓｅ ｉｌＮ ｏ ４７ ｒａ ．２ Ｎｏ． ４ Ａ ｕ ２ １ ｇ． ０１
高密 度 电法 在 岩溶 勘察 中 的应 用
察 的最有 效 的物探 方法 之 一 。 １ 高 密度 电法 的 原理
类 的设计 思 想 源 于集 中式 的 地震 仪 ， 点 特
是 均需在 电缆 和仪 器之 间连 接一 个多 路转换 开关
（ 当于 地震 仪 的覆 盖开 关 ） 设计 原理 简单 ， 相 ， 造价 较低 ， 由于一 般 采用 普通 多芯 电缆 ， 干扰 能力较 抗
高密 度 电法 数 据 采 集 系 统 由主机 、 路 电 极 多
收稿 日期 Ｉ０ １０ —３ ２ １－４ １
义 至 毕 节 第 三 合 同 段 。其 桥 型 结 构 为 左 幅
Ｚ ４ ＋ ９ ２ ６ ０ Ｚ ４ ＋ ５ ２ ６ ０ 总 长 ５ ０ｍ Ｋ１ ８ ２ ． ９ ￣ Ｋ１ ８ ０ ． ９ ， ８
一
该 法 可 以实现 电 阻率 的快 速采 集 和现 场数据 的实
时处 理 ， 它集 电剖 面 和 电测深 于一 体 ， 采用 高密 度 布点 ， 进行 二 维 地 电 断 面测 量 ， 提供 的数 据 量 大 、 信 息 多 ， 且 观 测 精 度 高 、 度 快 ， 进 行 岩 溶勘 并 速 是
高密度电法在岩溶地区工程勘察中的应用
，
溶 糟
ｐ曲线有 较 窄的低 阻 异常 ｊ
Ｐ曲线有 较 宽的 低 阻异常
基 岩 凹陷
不 同电性 接触带
Ｐ曲线呈阶梯状
接 触 带 附近 的等 值 线 较 密 集 ， 梯
Ａｂｓ ｒ ｃ ： Ａｎ ｌｚｎ ｆａ ｕ ｅ ｏ ｅｅ ｔｉａ ｐｏｐ ｒ ｏ ｋ ｒｔ ｒａ ｎ ｔａ ｔ ａｙ ｉｇ ｅ ｔ ｒ ｓ ｆ ｌｃ ｒ ｌ ｒ ｅ ｔ ｆ ａ ｓ ａ ｅ ａ ｄ ｃ ｙ
ｓ ｍ ｍａ ｉｉ ｇ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｔ ｓ ｏ ｓｓ ｉ ｉ ｎ ｍａ ｙ ｉ ｉ ｅ ｅｎ ａ ｓ ｏ ｒ Ｓ ｔ ｉ ｕ ｒ ｎ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉ ｉ ｆ ｅ ｉｔ ｔ ａ ｏ ｚ ｓｃ ｒ ｖｙ ｌ ｄ ｆ ｒ ｔｋ ｒ ｔ ｒ １ ． ｈ ｓ ｎ ｆ Ｔ
１ 岩溶地 区电阻率异常特征
１ １ 岩溶地 区的电性特征 ． 岩溶 的岩 性基本 上是 碳酸 盐
仅 具有 电阻率 剖面 法 的 功能 ， 而
含水量 ＿ ， ＝ ÷ Ｐ 为孔隙水
电阻率；
岩溶地区的地球物理条件不
满足现有 连续层状 的 电法理 论所
且 更具 有 电测 深法 的功 能， 数 其
据采集密 度大 、 度高 ， 精 测量结果 能较直 观地反 映地 层及 电性异 常 体的空间形态以及展布情 况。
质 现象 ， 由于岩 溶 发育 的不确 定
布设 有一 定 的盲 目性 ， 局部 岩 溶
发育地 段会被遗漏 ； 另～方面 ， 即 使 发现 有岩 溶分 布 ， 很难 探 明 也
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岩溶地区地下水勘查中高密度电法勘探的运用
摘要]高密度电法勘探不仅具有点距小、数据采集密度大的特点，而且兼具电测深法和剖面法的效果，能比较直接的反映出基岩的起伏状态；并能充分了解与围岩存在电性差异的断裂构造，对于地下水的寻找，岩溶发育带和地层划分的探测等具有重要意义。
本文详细介绍了高密度电法勘探技术在岩溶地区地下水勘查中的运用情况，以期能够为今后的地下水勘查工作带来帮助。
[关键词]岩溶地区高密度电法勘探地下水
1引言
近年来，随着科学技术的不断发展，我国的高密度电法勘探在工程勘察中的应用越来越广泛，特别是在水文、岩溶、构造以及检测等领域，其应用效果更加显著，已在较大程度上超过了理论预期。
高密度电法勘探是一种综合物理勘探方法，主要是以地下岩石之间的典型差异为基础，根据地面测定和研究天然或人工电场以及电磁场的变化规律和分布特点来推断地下电阻率的分布状况，进而推断出地质构造、地下水源以及矿产资源的分布状况。
本文作者根据自身多年的工作经验并结合相关专业的理论知识，对高密度电法勘探技术在岩溶地区地下水勘察中的应用进行了详细分析，先将其应用状况介绍如下。
2勘探原理及工作方法
高密度电法兴起于80年代初期，其基本原理和常规的电阻率法基本相同，所不同的是前者在勘探剖面上需要同时布置多道电极，然后经过人工控制向地下发送电流，使地下形成稳定的电流场，最后通过自动
控制转换装置对所布设的剖面进行自动的观测和记录。
另外高密度电法能够测量二维地电断面，具备测深法和剖面法的双重功能，是进行探测隐伏断层构造、地质滑坡体、岩溶空洞和进行地层划分的最有效手段。
它不仅信息量大、工作效率高、测点密度大的优点，而且能够有效实现直流电法勘探中的各装置形式的探测，并能提供多方面的地电断面信息。
高密度电法主要工作方法是，将全部电极装置设置在预先选定的一定间隔的测点和测线上，然后通过特制的电极转换装置，按照需要将其组合成指定的电极距和电极装置，以快速便捷的完成多电极距和电极装置在观测剖面的多个测点上的电阻率法观测。
最后通过相应的数据处理软件，就能有效地完成给定的地质勘查任务。
高密度电法勘探的数据处理主要包括数据的预处理和反演处理两个阶段。
数据的预处理主要包括（1）对视电阻率值进行编辑，然后剔除由于噪声和突变点引起的畸变数据。
（2）拼接由多个测量断面组成的剖面。
（3）在数据文件中添加各电极所对应的平面坐标。
（4）将地面起伏加大剖面的高程坐标添加到数据文件中，用来在反演处理时对地形进行及时的校正。
所谓反演处理就是指通过对野外采集来的数据的反演计算处理，进而将其转换为电阻率和深度的关系，进而获取地下地断面的地质特征。
其过程为参照地质调查的资料来进行初始二维地电模型的建立，并选择合适的反演参数，运用最小二乘法来进行反演计算处理，并仔细对反演的结果进行研究，最后对地形进行校正，以获取最终的地下地电断面，
进而来对地质状况进行解释。
3工程应用
在岩溶地区地下水勘查中共布置了2条测线，控制剖面线主要采用偶极-偶极装置，每条线每次布置电极60根，点距设置为10米，最大和最小极距系数分别为20和1，其勘查深度要求在150米以上，其勘查范围在高密度电法勘探所能达到的范围之内。
3.1典型反演断面图分析
岩溶地区8号线的视电阻率反演断面图，在位于视电阻率断面图的中间部位300m位置，深度为60以下有显著的低电性地质引起的低阻异常现象。
根据电法相关资料解释证明，这处异常是由于灰岩溶蚀而形成的断裂间隙溶洞，这种岩溶断裂间隙相对于低阻异常和发育状况来看，应该是由某种低阻填充物充填而成。
6号线的视电阻率反演断面图，在其与8号线的相同位置处，也出现了较为显著的低电性地质引起的低阻异常特征，并且这两组低阻异常的形态基本上相同，相关电法综合资料解释证明，这处异常是由于灰岩溶蚀而形成的断裂间隙溶洞，其岩溶裂隙较低阻异常和发育状况来看，应该是由某种低阻填充物充填而成。
3.2激电资料分析
根据高密度电法资料分析显示，在测区中部300m，深60m位置处，有一与该区地下水流方向基本相同的低阻异常体存在。
由电法资料推测认为，该异常体为岩溶裂隙管道，并且裂隙被某种低阻物质所充填。
所以，为有效降低地下水开采的风险，我们运用直流激电测深法来对裂隙
内充填的低阻物质进行确认，看其是不是地下水。
下表1为6号线300m点的直流激电参数，有表知：激电参数的极化率、半衰时、衰减度以及激电综合参数均位于AB /2即120～160m之间，都存在明显的相对高值异常现象。
视极化率为1. 25，半衰时为1. 68，衰减度为0. 44，综合激电参数为1. 57，这就说明在300m点深度60m 以下的岩溶裂隙中的充填低阻物质有可能是地下水。
根据高密度电法相关资料显示证明，预测该低阻异常体的可能发育方向为北东向，和水文地质条件一致，通过低阻异常体的激电效应能较为准确的反映出有水存在的可能性，所以可以肯定地下水探采井一定在6号线的300米点位置处。
4钻探验证
通过对其布井及施工状况的分析，确定其钻孔的结构自上而下依次为：0～5米为第四系残、坡积层，其成井揭露该段为红粘土。
5.0～58.0米段为三叠系下统茅草铺组，岩性为灰色、深灰色，厚度为中厚以及厚层微晶灰岩包裹深灰色以及灰黑色泥质的灰岩或泥岩，有时会发现少量的方解石脉；58.0～113.5米段为三叠系下统茅草铺组，其岩性呈灰色或深灰色，厚度为中至厚层的微晶灰岩或白云质灰岩，呈裂隙形态发育，并且在裂隙中会发现少量的黄色粘土充填，而在其间的67.0～67.50米范围内有地下水存在，其地下水的流量为1.20L/s，70.0～85.0m米范围内的地下水流量逐渐增大到8.50L/s，是该孔的主要含水区段。
在113.5～151.0米范围内是三叠系下统茅草铺组深灰色中至厚层白云质灰岩，有时会发现少量的方解石脉充填。
通过对该区段的钻探施工我们发
现，在该预测区内打出一眼涌水量为800m3/d的优质水井，来解决了当地的人蓄饮水和及灌溉问题是完全可以的。
5结束语
高密度电法勘探作为一种比较成熟的综合物理勘探方法，它不仅具有简便、快捷、经济等优点，而且其适用场地比较小，应用范围也比较广。
但通过分析高密度电法勘探技术在岩溶地区地下水勘查中的实际应用情况发现，其勘探方法还不够完善。
所以，对高密度电法勘探理论的研究和应用还有待进一步深入，使其在今后的生产实践应用中不断完善、不断提高。