高密度电阻率法在岩溶地质灾害调查中的应用

李健健，韦俊丁

（广东省有色金属地质局九四〇队，广东 清远 511520）

随着社会经济的不断快速发展，人类对自然生态环境的破坏也是越来越严重，从而诱发的地质灾害也是频频发生，对人民的生命财产安全构成了巨大的威胁[1]。目前政府的相关职能部门对地质灾害的防治与治理也是投入了大量的财力和物力。

要对地质灾害进行有效防治，首先要确定其位置和规模，目前对于常见的岩溶、地面塌陷等地质灾害的调查主要还是采用以物探技术手段为主，地质钻探进行验证揭露为辅的方法[2,3]。根据不同类型的地质灾害特征，常采用的物探技术方法有重力法、直流电法、瞬变电磁法、地震勘探法、地震层析成像法等，并都能发挥各自方法的优势，取得较好的探测效果。

本论文根据调查区域发生的地面塌陷地质灾害特点和实际地质情况，采用了高密度电阻率法进行区域的岩溶地质灾害隐患进行调查研究，取得了良好的地质效果[4]。

1 调查区域概况

本次调查对象的已知地面塌陷点位于清远市龙塘镇屋仔村北西测道路旁，往北约100m为北江大河，附近出露的地层主要为第四纪第一阶地，岩性为黄褐色腐殖土、砂质粘土、含铁质砾石粗砂层、砾石等，基底为完整的灰岩。

2 工作技术方法

2.1 方法原理

高密度电阻率法从它的物理实质和基本原理来看，与常规的电阻率法相同，即使是利用探测目标的导电性差异来达到辨别不同的地质体及其他物体目标的一种勘探方法。它是将数十根电极一次性以一定的极距布置完成，然后通过程控式多路电极转换器选择不同的电极组合方式和不同的极距间隔，完成野外数据的快速采集[5]。由于视电阻率值与岩性有关，地面塌陷区的岩层受重力作用的影响下发生形变和破碎，产生大量的裂隙，致使相对于围岩有较大的电阻率特征，且形变越大，电阻率越高。对于岩溶发育区域，由于受地下水的充填作用也会与围岩产生较明显的电性差异，往往呈现出低阻异常的特征。

2.2 野外工作方法

本次的工作技术方法思路还是遵循“由已知到未知”的原则，根据已知地面塌陷点的位置与形态，结合实际的地质条件情况，在调查区域内布置了7条呈“井字型”的高密度电法测量剖面，具体如图1所示。

高密度电法测量装置采用的是MN-B三极装置，电极距为2m。野外数据采集采用重庆奔腾数控技术研究中心生产的WDJD-4多功能电法仪和WDZJ-120多路电极转换器进行观测，并在施工前对各参数指标进行了检查。野外施工过程中对所有测量剖面进行随机的选取一条剖面进行重复观测，以确保数据的准确性，并每天对观测的数据进行检查核对导入计算机中存储备份。

图1 测量剖面工作布置图

3 数据处理与成果解释

3.1 数据处理

在获得每条剖面的视电阻率数据后，首先对剖面中存在的突变数据（坏点数据）删除并进行插值处理，然后利用surfer制图软件绘制出各测量剖面的视电阻率拟断面图。

3.2 成果解释

本次高密度电法主要是对地下岩溶地质灾害发育情况进行调查，各剖面的视电阻率拟断面图曲线总体变化趋势相同，表层电阻率低，往下呈现出基岩的高阻特征。根据实际测量结果对7号、8号测量剖面结果分析解释如下。

图2 7号测量剖面推断成果图

7号剖面（如图2所示）视电阻率等值线基本呈层状分布，往深部电阻率值一般呈递增趋势。覆盖层厚度起伏变化比较平稳，厚度约15m～25m，视电阻率值为10Ω·m～100Ω·m，主要为圈定的基岩面以上的淤泥质土层及粘土层电性特征；在剖面215m～255m测量段基岩面以上的视电阻率等值线呈水平状低阻圈闭的异常特征，基岩面以下视电阻率发生突变，以陡状的低电阻率值，呈“开口向上”的锯齿状的“V”字型异常特征，结合相关地质资料和异常特征分析，推断该两个异常分别为软土层和灰岩中发育的岩溶，并设计钻孔ZK701进行验证。

8号剖面如图3所示，视电阻率等值线基本呈层状分布，往深部电阻率值一般呈递增趋势。覆盖层厚度起伏变化比较平稳，厚度为10m～20m，视电阻率值为10Ω·m～100Ω·m，主要为圈定的基岩面以上的淤泥质土层及粘土层的电性特征；在250m测量段基岩面以上的视电阻率等值线呈直立状的低阻圈闭的异常特征，结合相关地质资料和异常特征分析，推断该低阻异常由软土层引起，并布置了钻孔ZK801进行验证。

图3 8号测量剖面推断成果图

3.3 钻探验证

根据7号、8号测量剖面的地质推断成果，分别布置了钻孔ZK701、ZK801进行揭露验证，发现在ZK701号钻孔中的17.4m处见0.6m厚土洞，27.6m处见1.1m厚溶洞；在ZK801号钻孔中的18.3m处见1.3m厚的土洞。两个钻孔揭露出的地质情况均与解释推断资料十分吻合。

4 结论

本文高密度电阻率法在对岩溶地质灾害调查的应用中，由于岩溶地质发育体与围岩之间存在较明显的电阻差异，在视电阻率拟断面曲线图中异常特征反应的比较明显，从而也可基本查明岩溶地质体的空间位置范围及形态，并与后期经过钻探揭露验证的地质情况基本一致，为下步的有效治理和区域稳定性评价提供了依据，同时也说明了高密度电阻率法是探测岩溶地质灾害的有效方法之一。