电磁法与高密度电法在岩溶探测工作的应用

陈德靖

摘 要：地下水长期作用于灰岩裂隙往往使岩溶或破碎带更加发育，形成地下溶洞，给工程建筑安全带来极大的隐患和危险。为了查明建筑基地岩溶分布及发育情况，根据岩溶与其周围介质的电性差异，综合运用高密度电阻率法和瞬变电磁法，对长顺县环城东路道路某隧道开展物探勘查工作。实践表明，综合物探方法 的应用，其探测效果可以起到互相验证及互相补充的作用，可为建筑工程提供不同深度可靠的、精确的地下地质基础资料。

关键词：电磁法；高密度电法；岩溶探测；应用

根据工作目的及任务，结合实际地形情况，在该工区K0+940至K1+180隧道段采用的是瞬变电磁法进行勘探；K0+640至K0+940隧道入口处的山间小盆地路基部分采用的是高密度电法进行勘探。通过野外工作，获得2条瞬变电磁法剖面原始数据及1条高密度电法剖面原始数据；经数据处理，获得瞬变电磁法成果剖面2幅，高密度电法成果剖面1幅，大致圈出岩溶、裂隙发育、岩石破碎区域。

1 瞬变电磁法

瞬变电磁法，是利用不接地回线或电极向地下发送脉冲式一次电磁场，用线圈或接地电极观测由该脉冲电磁场感应的地下涡流产生的二次电磁场的空间和时间分布，来解决有关地质问题的时间域电磁法。该方法受地形影响相对较小，观测的是纯二次场，勘探深度相对较深等优势。

1.1 瞬变电磁法剖面S02线解释

根据瞬变电磁法视电阻率剖面图，结合工区地质资料进行综合解释，获得2幅瞬变电磁法最终剖面成果图（见图1、2）。

瞬变电磁法S02线剖面位于K0+940至K1+180段隧道左幅，全长为250米，测点距10米；K1+100至K1+120段由于地形较陡，无法施工，3个点未能测量。

从剖面图分析：电阻率反应明显，物性层位清晰；剖面标高1220米至1010米整体为高电阻率，剖面标高1010至920米电阻率相对为中低值，结合工区地质资料分析，推测标高1010米为石炭系下统上司组（C1sh）与旧司组（C1j）地层分界面；剖面20米至230米（点号S02K0 960至S02K1 170），标高1140米至960米，存在多处物探异常（异常2-1至2-10），异常2-1、2-3、2-4、2-6为高阻异常，推测为岩溶发育；异常2-2、2-5、2-7、2-8、2-9、2-10为低阻异常，推测为岩溶发育、裂隙或岩石破碎；异常2-2、2-3、2-4、2-5、2-6在设计隧道底板标高附近，对隧道施工存在很大安全隐患，尤其以异常2-2隐患最大；异常2-5由于处于物探测点覆盖范围边缘，异常结果仅做参考。

1.2 瞬变电磁法剖面S04线解释

瞬变电磁法S04线剖面位于K0+940至K1+180段隧道右幅，全长为250米，测点距10米；K1+100至K1+120段由于地形较陡，无法施工，3个点未能测量。

从剖面图分析：电阻率反应明显，物性层位清晰；剖面标高1220米至1010米整体为高电阻率，剖面标高1010至920米电阻率相对为中低值，结合工区地质资料分析，推测标高1010米为石炭系下统上司组（C1sh）与旧司组（C1j）地层分界面；剖面20米至200米（点号S04K0 960至S04K1 140），标高1150米至980米，存在多处物探异常（异常4-1至4-7），异常4-3、4-4、4-6、4-7为高阻异常，推测为岩溶发育；异常4-1、4-2、4-5为低阻异常，推测为岩溶发育、裂隙或岩石破碎；异常4-3、4-4、4-5、4-6、4-7在设计隧道底板标高附近，对隧道施工存在很大安全隐患，尤其以异常4-3和4-5隐患最大；异常4-5由于处于物探测点覆盖范围边缘，异常结果仅做参考。

2 高密度电法

高密度电阻率法是一次性布极，多道高密度采样的地面电阻率法的一个变种，其实质是具有测深与剖面测量性质的电阻率法，与传统电阻率方法原理完全相同，即以地下介质的电性差异为物质前提，通过分析研究人工场源的分布及变化规律来寻找目标异常体。其特点是：信息量丰富、分辨率高以及全自动、快速采样，具有效率高，信息丰富、解释方便和精度高等优点。

其中，剖面G02线：剖面全长为245米，点距5米。

从剖面图分析：电阻率反应明显，物性层位清晰；在整个剖面的表层出现一中间向剖面两端逐渐变厚的低阻层，电阻率在50～150Ω·m，厚度在0.5米至3.5米（均厚约2米），推测为第四系覆土层或强风化层引起；剖面中深部，电性层相对较完整，电阻率总体表现为高阻特征，推测为完整基岩。

3 结論

（1）本次物探工作采用瞬变电磁法及高密度电法，方法技术正确，数据采集完整、真实、可靠。

（2）从成果分析可见：该方法组合对岩石破碎、岩溶、裂隙发育反映比较明显，因此本次物探方法在本工区圈出的异常可靠可信。

（3）本次工作瞬变电磁法共圈出17个物探异常，推测为岩石破碎、岩溶、裂隙发育引起。

（4）从物探所获高密度电法视电阻率反演剖面反映情况看，高密度测线覆盖区域地层中深部（4至40米）相对较完整，未发现岩溶、破碎、裂隙等引起的电阻率异常。

（5）根据物探结果结合现场岩溶发育情况分析：瞬变电磁法S04线剖面异常4-1可能与设计隧道右幅进口附近的岩溶形成通道。

参考文献：

[1]李世平，黄锦捷，陶毅.音频大地电磁法与高密度电法技术在实际中的对比应用[J].低碳世界，2018（05）：332-333.

[2]朱亚军，王艳新.高密度电法和瞬变电磁法在地下岩溶探测中的综合应用[J].工程地球物理学报，2012，9（06）：738-742.