高密度电阻率法在建筑渣土填埋范围勘察中的应用

2024-03-07李志刚

水科学与工程技术 2024年1期

关键词：电法渣土测线

李志刚

（河北省水利水电勘测设计研究院集团有限公司，天津 300220）

滹沱河河道因受季节性降水的影响，其流量变化较大，除汛期外，河床多年以来都处于干涸状态，河床高程由100 m 左右向东逐渐降低至整治段终点的46 m左右，其高程变化较大，河床两侧不对称发育一、二级阶地，这些造成建筑渣土到处填埋或堆放。

建筑渣土是建筑垃圾的一种，而建筑垃圾是建设、施工单位或个人对各类建筑物、构筑物、管网等进行建设、铺设或拆除、修缮过程中所产生的建筑渣土、弃料、淤泥及其他废弃物，堆放在深坑、河道中，导致河道生态系统受到危害。

1 工程及地球物理概况

石家庄市滹沱河生态修复三期工程，起点位于黄壁庄正常溢洪道衬砌末端，终点止于南水北调倒虹吸，涉及灵寿、鹿泉、正定3 个县（区），这一河段河道防洪标准为50 年一遇，主河槽治理标准为10 年一遇。2019 年年底之前，本段河道主槽宽度约260～1700 m，京赞公路以上河段常年有水。京昆高速以下河床起伏大、地形复杂。按10 年一遇防洪标准对主河槽进行治理，将本段河道行洪、蓄洪功能进行提升，现状10 年淹没范围约2234 万m2。

滹沱河由岗南水库至灵寿段，河流走向总体自西向东；灵寿至正定段变为自西北向东南，经正定后又变为近东西向。滹沱河是典型的季节性河流，水源主要来自于大气降水，流量变化受气候影响极大，除汛期外，河床基本呈干涸状态。本期前期踏勘发现：除黄壁庄水库下游湿地存在地表水以外，其他位置均是局部砂坑存在地表水。地下水类型主要为第四系孔隙潜水，埋藏于砂、卵砾石层中。由于岗南、黄壁庄水库的修建，控制了河流上游地表水的补给来源，水库下游河床长期干涸，地下水主要靠大气降水及河水渗透补给。

将本段河道行洪、蓄洪功能进行提升。适当将主槽拓宽，恢复河流的纵向连续性和横向连通性。通过护滩、护岸措施（植草或其他生态护坡），保证其岸边土地开发利用。

依据地质和钻探资料，建筑渣土成分多以混凝土块、砖块等建筑垃圾为主，壤土填充，局部夹塑料布、布条等生活垃圾，周围介质主要以砂和卵砾石为主，其电阻率值较高，因此高密度电法可通过查找地下介质的电阻率差异，寻找“低阻”异常，作为建筑渣土异常的重要物性标志。岩土介质电阻率特征值如表1，为高密度电法对建筑渣土填埋范围的勘探提供依据。

表1 岩土介质电阻率特征值

2 高密度电阻率法

高密度电阻率法是地球物理勘探方法之一，在一条测线上布多个电极，通过转换器进行各种极距的采集，仪器数据处理后形成的电阻率剖面，形成电阻率等值线图，直观反应地层介质的变化。从主要调查对象的数据处理和成图考察，更具有电剖面属性。高密度电法测量系统是通过高密度仪器和转化器，将电极连接在同一电缆上，完成横向和竖向电测深测点的采集，经过系统数据的组合完成勘探剖面，从而实现了逐点和逐层探测，具有时效性、便捷性和全自动化等优点。

数据处理应用G3RTomo5.0 高密度软件，先将存储数据调入图象处理软件后，再进行数据网格化，经过数据转换、预处理（地形矫正）、二维反演最终解释成图。从数据采集到软件处理过程如图1。剖面解释成果图上，不同电阻率数值采用不同颜色表示，不同颜色表示不同电阻率的大小。根据颜色深浅可看到测线下方不同平面位置处、不同深度的电阻率分布特征，再依据地质情况，就可对该图反映的建筑渣土填埋体进行地质解释。

图1 高密度电法数据采集及处理流程

3 仪器参数及工作布置

使用重庆地质仪器厂生产的DUK-2A 高密度电法测量系统。系统以DZD-6A 多功能直流电法仪为测控主机，配以DUK-2A 型120 道多路电极转换器及大线电缆、电极等相关附件构成高密度电法测量系统。治理区域内域建筑渣土场3 块，分别布置测线，道间距5 m，采用温纳装置，隔离系数10。

4 资料解释与成果分析

数据处理应用G3RTomo5.0 高密度软件，通过数据转换、预处理（地形矫正）、二维反演最后形成电阻率断面图。建筑渣土场推测3 块建筑渣土场共布置高密度测线27 条，选取测线C1、C2 和C3 的勘测成果，对填埋的建筑渣土进行分析。

C1 测线前段位于土堆顶部，后段跨过深坑，共178 个电极，全长885 m，隔离系数10，东北向布设测线。剖面电阻率断面解释成果如图2。横轴为高密度测线长度，纵轴为高程。

图2 C1 测线高密度电阻率解释成果

测线0～240 m 段电阻率值低于75 Ω·m，推测为建筑渣土，该段填埋较深，深度约20～25 m，埋深起伏较为平缓；测线240～520 m 段电阻率值低于75 Ω·m，推测为建筑渣土，起伏较大，最浅处约8.5m，最深处约20 m；测线643～725 m 段电阻率值低于75 Ω·m，推测为建筑渣土，建筑渣土呈漏斗形状，最深处约14 m。该条测线建筑渣土填埋较深，起伏较为平缓。

C2 测线位于土堆顶部，共148 个电极，全长735 m，隔离系数10，东北向布设测线。剖面电阻率断面解释成果如图3。横轴为高密度测线长度，纵轴为高程。

图3 C2 测线高密度电阻率解释成果

测线0～390 m、400～660 m 电阻率值低于70 Ω·m，推测为建筑渣土，埋深整体起伏较大，其中测线200～260 m、260～320 m 和340～390 m 建筑渣土埋深较深且呈球状，最深处约20～28 m；测线400～660 m段建筑渣土埋深较浅，深度约6～13 m。该条测线建筑渣土填埋较深、范围广，多处呈球状分布。

C3 测线位于土堆顶部，共179 个电极，全长890 m，隔离系数10，由西向东布线。剖面电阻率断面解释成果如图4。横轴为高密度剖面长度，纵轴为探测相对深度。

图4 C3 测线高密度电阻率解释成果

图5 建筑渣土场多断面三维栅栏图

测线0～633 m 电阻率值低于85 Ω·m，推测为建筑渣土，整体埋深起伏较大，深度约10～30 m。其中测线0～280 m 段埋深较深，深度约25～20 m，可见该段建筑渣土填埋较深、范围较广；测线310～350 m 段埋深较深，最深处达30 m，呈漏斗状，同理测线480～620 m 也呈漏斗状。该条测线建筑渣土填埋较深、范围较广、形态各异。

5 建筑渣土场高密度成果

根据高密度电法剖面成果图，利用电阻率与极化率成果图绘制软件（Geogiga RViewer 6.0）绘制建筑渣土场三维栅栏图，更加直观反应建筑渣土的范围。建筑渣土场根据高密度电法成果分析，推测有3块建筑渣土，如图4，蓝色区域显示表示为建筑渣土分布，最大填埋厚度14.49～35 m，平均厚度11.16～22.33 m。