电阻率联合剖面法在岩土工程勘察中的应用

2012-03-12吴礼群

长春工程学院学报（自然科学版） 2012年2期

吴礼群

（四川省冶金地质勘查局606大队，成都611730）

电阻率联合剖面法（简称联合剖面法）是直流电法中的一种主要方法，已广泛应用于岩土工程勘察中。它具有简单直观、分辨能力强和异常明显的优点，主要用来寻找良导性矿体和含水断裂破碎带。在成都麓湖二期项目岩土工程勘察中采用电阻率联合剖面法查明区内断裂构造的走向、位置、大致产状及其分布特征，从而为建筑设计和施工提供基础地质资料。

1 工作区概况

工作区地貌属于成都平原东部剥蚀丘陵地貌，地势西北高、东南低，地貌单元可分为构造剥蚀和侵蚀堆积两大类型，工程地质单元可大致划分为基岩区和第四系覆盖区两种单元。第四系覆盖区地层主要为人工填土层（Qml4）、耕土层（Qpd4）和冲积黏土层（Q2al3），基岩区出露地层主要为白垩系下统苍溪组（K1c）砂、泥岩和砾岩以及侏罗系蓬莱镇组上段（J3p）砂、泥岩。

2 工作原理

本次电阻率联合剖面法探测工作采用重庆奔腾数控技术研究所生产的 WDA－1A超级数字直流电法仪。电阻率联合剖面装置及布极方式见图1。

图1 联合剖面法装置示意图

联合剖面是由AMN∞NMB 2组三极装置组成。AMNB位于同一直线上，相对位置固定，沿某一测线测量电阻率R值。C为公共的无穷远极，测量过程中不动，只是AMNB 4个电极沿测线同时向一个方向移动。在每一个测点O上，AC极供电，MN极测量电位差，得到一个视电阻率，以Ra表示。这样每一个测点就得到2个R值，即Ra与Rb。测量中，沿测线前进方向的供电电极为B极，另一个为A极。

在方格纸上以横坐标代表测点坐标，以纵坐标代表ρs值，将ρAs与ρBs点在同一图上；将各点的ρAs与ρsB分别连接起来，即为ρsA曲线与ρsB曲线。ρsA曲线与ρsB曲线相交点称为交叉点，交叉点有交点和反交点。当交点左边ρsA＞ρsB，交点右边ρsA＜ρsB时称交点为正交点；否则，交点左边ρsA＜ρsB，交点右边ρsA＞ρsB时称为反交点。

地下不同的电阻率异常体在联合剖面曲线上表现为不同曲线形态和正交点与反交点的组合。根据不同极距方式下的联合剖面曲线可以判定地下异常体的性态和特征。在断裂构造中，若充填有低阻地质体（金属矿体、断层泥及地下水等），电阻率联合剖面法中的ρs曲线表现为低阻正交点异常；若充填有高阻地质体（高阻岩性层、无充填物等），电阻率联合剖面法中的ρs曲线则表现为高阻反交点异常。由于工作区位于成都平原，地下水位较高，又有人类长期生产活动形成的耕作田地，其断裂构造带中势必应充填有丰富的低阻地质体（断层泥及地下水等）。因此，在工作区的断裂破碎带处，电阻率联合剖面法中的ρs曲线应主要表现为低阻正交点异常，即ρs曲线呈现低阻正交点异常地段应是寻找断裂破碎带的有利部位。

3 物探结果分析

由于工作区内岩石较为破碎，无法采集到较为完整的电性标本，只能在地表进行露头电参数测定。经现场实地露头测定，统计出工作区各岩性层的电阻率参数值见表1。

表1 工作区电阻率参数统计表

由表1可见，测区内各岩性存在着明显的电阻率差异。由于本次物探工作是寻找断裂破碎带，而工作区工程场地内降水补给充足，断裂破碎带中一般赋存有淤泥土或含水丰富，在电性特征上呈现出低阻异常特性，而围岩电阻率普遍较高，断裂带与围岩表现出比较明显的电阻率差异，为开展物探电法工作及断裂带探测提供了有利的物理前提。

本次电阻率联合剖面工作的基本比例尺为1∶1 000，在工作区的中部布置7条测线，测线的布置基本垂直于主断裂带的走向，方位角324°。

异常解释推断是根据工作区的水文地质情况、地球物理特征并结合各剖面实测的ρs曲线图进行的。根据AB＝120 m极距和AB＝220 m极距的联合剖面装置所探测出的正交点的位置及位移情况和距离，并结合ρs曲线的畸离带异常的宽度和大小，可大致判断出断裂带的位置，然后在理论条件下根据经验公式可大致计算出断裂带的埋深、宽度和倾角（如图2、图3）。

图2 测线100不同极距下的电阻率联合剖面曲线

图3 测线112不同极距下的电阻率联合剖面曲线

从图2、图3可知，工作区测线西侧ρs曲线的正交点畸离带较窄，异常不十分明显，推测为次级断裂带，编号为F1，该断裂带的总体倾向为北西向，倾角在45°～75°之间，综合推断F1的宽度为3～10 m；工作区测线东部ρs曲线的正交点畸离带较宽，异常明显，推测的断裂带编号为F2，该断裂带的总体倾向为南东向，倾角在26°～50°之间，这与区域地质图上主断裂倾角在20°～45°之间较为接近，推测应为主断裂带，综合推断F2的宽度为10～20 m。两条断裂破碎带的顶部埋深由于受地形起伏、后期人类生活及生产活动的影响，深度一般在5～15 m左右。