超高密度电法勘探在城市场地垃圾分类中的应用

2021-11-23孙宝喜胡景松高贵兵

黑龙江水利科技 2021年11期

孙宝喜，胡景松，张雷，高贵兵

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨 150080)

0 前言

超高密度电法勘探是近些年盛行的一种新兴物探方法，它属于电法范畴，超高密度电法勘探是基于视电阻率值的差异来分辨地质目标体，实际上该方法是前些年高密度电法勘探的升级版，相对于后者，超高密度电法勘探采集的数据量更大，工作效率更高，探测结果更加精准。

在哈尔滨市省公务员小区居住区绿地景观规划工程中，有块场地只知道浅层分别(厚度约2-3m)为建筑垃圾和生活垃圾，需要探测查明工作区建筑垃圾和生活垃圾的具体空间分布情况。

由于施工队伍早已经进入场区，受工程任务重、时间紧、场地施工作业回旋空间不足等因素的制约，无法进行正常条件下的钻探工作。在这种前提下，只能用物探方法对原布置的钻探场区进行勘探。从理论上说，由于建筑垃圾与生活垃圾的物质组成不同(成份、粒径、形状、干湿、密度等)，视电阻率值差异应该还是很明显的，故本次采用超高密度电法勘探为可行方案。

1 原理

超高密度电法基本原理与常规电法相同，它是以地下介质的导电性差异为基础，当从地面或井下供电电极通入地下稳定电流，流经不同的岩土体、矿体和地质构造时，在地表或井中观测到的电流场将发生变化。通过对人工地下电流场的分布规律进行观测和研究，可以推断出岩土体中是否存在矿体或构造等异常，从而达到解决地质问题的目的[1]。

2 方法

本次超高密度视电阻率值法勘探使用仪器是由澳大利亚ZZ Resistivity Imaging研发中心研制的FlashRES 64多通道超高密度直流电法仪。

进行超高密度工作时，我们分别将两根带有32个电极的电缆沿勘探线布置，来检测地下地层视电阻率值变化情况。两根电缆布置后，做一次数据测量。一次数据的测量一共可得到约为6万对的数据量(每对数据包括一个电压值和一个电流值)。本次超高密度视电阻率值法勘探采用了0.2m、0.3m两种不同点距，其中0.2m点距一次测量可覆盖12.6m长度，0.3m点距一次测量可有效覆盖18.9m长度。

3 资料解释

Flash RES 64多通道超高密度直流电法勘探系统的数据处理是利用该套仪器专门配置的处理软件FlashRES64S.EXE进行处理。

反演处理结果的输出为Surfer能够直接调用的*.grd格式的文件，再利用Surfer绘制该剖面的视视电阻率值剖面图，最后利用该视视电阻率值剖面图结合地质资料进行综合解释工作。

依据反演剖面中低阻异常体或高阻异常体的形态，确定地下地质体的形态特征。根据异常体的直立或倾斜的形态与其它位置有规律背景的对比，确定垃圾的规模与产状[2]。

4 工程实例分析

4.1 建筑垃圾与生活垃圾视视电阻率值的获取

哈尔滨市省公务员小区居住区绿地景观规划工程位于哈尔滨市道里区友谊西路、兴江路、群力第一大道与丽江路合围区域内，本次拟查明建筑垃圾与生活垃圾分布情况的探测区域大致100m×25m。此处垃圾堆放处一段时间内，垃圾的来源有其相对的一致性、固定性。由于目前地球物理探测规程规范及相关手册均无垃圾地球物理特征的具体参定指标，故本次物探工作首先在工作区内两处明显出露于地表，且肉眼依稀可辨的垃圾物质组成及大致成份的建筑垃圾处(见图1)与生活垃圾处(见图2)分别布置了一条物探试验测线(即A—A'线与B—B'线)，在相应的测线进行了超高密度视电阻率值勘探，点距采用0.2m，以便获取场区内建筑垃圾与生活垃圾的视电阻率值范围值，并视作为建筑垃圾与生活垃圾的地球物理特征值。

图1 建筑垃圾场地

图2 生活垃圾场地

图3为A—A’线0m-12.6m段的超高密度电法断面，从超高密度电法反演结果可知，整条测线介质相对较均匀，获取的建筑垃圾视电阻率范围值为35Ω·m-85Ω·m。

图3 A-A’线 0m-12.6m段超高密度电法断面色谱图

图4为B—B’线0m-12.6m段的超高密度电法断面，从超高密度电法反演结果可知，整条测线介质均一，获取的生活垃圾视电阻率范围值为85Ω·m-100Ω·m。

图4 B-B’线 0m-12.6m段超高密度电法断面色谱图

由于生活垃圾中含有大量的塑料袋，而塑料是绝缘材料，故视电阻率值相对于建筑垃圾略高，所以在生活垃圾上布置的B—B’线所测得的视电阻率值相对较高也就更显合理了。

4.2 利用不同垃圾的视电阻率值，推测拟查明区不同垃圾的分布

在被探测区按“井”字形测网布置物探测线4条(分别为C—C'线、D—D'线、E—E'线与F—F'线)，采用点距0.3m进行超高密度视电阻率值勘探。

下面以F—F’测线作为典型例子做为分析评价：

图5为F—F’线0m-18.9m段的超高密度电法断面，从电法断面图可见，F—F’线可分两层，即：

图5 F-F’线 0m-18.9m段超高密度电法断面色谱图

第一层：绝大部分视电阻率值为35Ω·m -85Ω·m，局部视电阻率值为85Ω·m -90Ω·m，厚度大约在2.2-3.3m之间，其中视电阻率值为85Ω·m -90Ω·m的部位岩性为生活垃圾，其余部位岩性为建筑垃圾。

第二层：视电阻率值为20Ω·m -35Ω·m，岩性为原始地层(顶部岩性为粉砂及粉质黏土)。

从超高密度电法反演结果可知，整条测线介质相对较均一，从头至尾大部分视电阻率值低于85Ω·m，推测该线下部基本以建筑垃圾为主。只有在距F端点10m-11m段视电阻率值>85Ω·m，推测该段下方为生活垃圾。

4.3 拟建场区探测结果

本次工作区内还布置了少量的钻孔，经比对，物探成果与钻孔成果较为吻和，以D线距D点19m旁的L30号钻孔为例，钻探结果显示，距地表0-2.1m范围内岩性为建筑垃圾，2.1m以下为原始地层(顶部岩性为粉砂及粉质黏土)，而D线超高密度色谱图显示，距D点19m处距地表2.3m有一明显层位，该层位上下视电阻率值明显不同，推测距地表0-2.3m范围内岩性为建筑垃圾，2.3m以下为原始地层(顶部岩性为粉砂及粉质黏土)，由此可见，物探成果还是比较可靠的。

工作区所布的4条物探测线探测结果如下：

1)建筑垃圾

主要分布在C—C’线、D—D’线、F—F’线的绝大部分及E—E’线的全部，建筑垃圾在以上各线的厚度分别在1.9-3.3m之间、2.0-3.7m之间、1.1-3.05m之间及2.2-3.3m之间，视电阻率值在35Ω·m-85Ω·m之间。

2)生活垃圾

生活垃圾主要分布在C—C’线C端点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，视电阻率值在85Ω·m-100Ω·m之间；D—D’线D端点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，视电阻率值在85Ω·m-100Ω·m之间；F—F’线F端点10m-11m段；视电阻率值在85Ω·m-90Ω·m之间。

以上各线建筑垃圾以下为原始地层(顶部岩性为粉砂及粉质黏土)，视电阻率值在20Ω·m-35Ω·m之间。