时贵平

（甘肃省地矿局第二勘查院，甘肃 兰州 730020）

高密度电阻率法测量成果既能反映地下某一深度沿水平方向地质体的电性变化，同时又能提供地层岩性沿纵向的电性变化情况，具备电剖面法和电测深法两种方法的综合探测能力。基于以上优点，该方法广泛的应用于工程地质勘察、物探找水、考古、采空区评价、岩溶调查、滑坡等灾害调查方面。

1 高密度电法的基本原理

高密度电阻率法是日本地质计测株式会社在20世纪80年代中期首次提出,并应用手动转换实现了野外数据采集。20世纪80年代末，我国对该方法技术和仪器设备进行了开发研究。进入90年代，我国成功研制高密度电阻率测量系统,并应用于工程勘察之中。高密度电法为直流电法，是以探测地质体与围岩的电性差异为基础，达到精细化勘察的目的。高密度电法集中了常规电阻率剖面法和测深法两者的优点，不仅可以观测目标体横向电性变化特征，同时还可以观测一定深度内电性的垂向变化规律。其采集点密，测点间距可以根据勘察的目标体不同而进行灵活设计，从而弥补了常规电法数据量少、效率低的缺点，增强了解决问题的能力。高密度电法数据采集系统由主机、多路电极转换器、电极系三部分组成。其野外可选工作装置类型较多。笔者结合大量的勘察实例,认为温纳装置为首选的装置类型。在高密度电法勘探中，为了达到精细勘察的目的，均应进行二维电阻率反演。在进行反演前首先保证数据质量，对高密度原始数据应进行必要的数据复核，对不复核要求的坏点进行剔除，反演参数设置，根据剖面数据质量选择不同的迭代次数，笔者结合多次勘察案例认为高质量数据适当较少迭代次数，反演效果较佳。

2 工程实例

（1）地质和地球物理条件。某工程场地地形开阔平坦，原为农田，地势自北向南缓倾，地面高差小，场地内民居密集，南北向地表起伏较大，分布有众多的不良地质体，后经塌落或水田改造平整土地时填埋以及灌溉浇水陷落，在地表形成地裂缝和小范围塌陷，因其特殊的环境和成因，呈现出拉乱分布、形态各异、深浅差异大的特点，总结规律，认为暗埋不良地质体主要有以下几种类型。第一种为古采坑填埋型，主要分布于表层覆土厚1m～3m的北部区域，以明坑形式采砂，深度3m～5m不等，直径可达3m～20m，个别长度大于百米，后在平田整地时以耕植土回填形成不密实区。第二种为砂巷塌落填埋，多分布于表层覆土厚3m～6m的中部区域，以深巷形式采砂，巷道顶板塌落后回填砾石质填土，多形成地裂缝。根据以往勘察经验，地表耕植土和黄土状粉土因降雨保墒和灌溉等因素，视电阻率总体表现为低阻特征；砂砾层应视含水性和黏土含量不同而视电阻率值有所差异，应结合潜水面高低等影响因素具体分析；不含水砂砾、卵石层和角砾层均为高视电阻率特征。结合区域工作经验及走访调查，勘察区内主要有回填不密实型不良地质体、塌陷型不良地质体和浅层空洞型不良地质体。

（2）不良地质体勘察中的应用效果。利用高密度电法进行地质体勘察，首先应保证高密度电法勘探深度满足要求；其次应结合实际进行装置试验，选择最佳能够反映目标的装置类型形式。作者经过试验认为，温纳装置较其它装置稳定。测线长度结合探测地质体的深度和规模确定，考虑到勘察目的的精细性要求，本次确定电极距为2m，采用温纳装置进行。一号场地原为采砂坑，后经人工填埋，表层砂坑特征不明显，但后期出现了明显的地裂缝。剖面长100m，垂直地裂缝布置。

图1 一号试验区高密度测深断面图

剖面在横向和纵向的电性特征明显，30m～65m为地表耕植土的低阻特征，视电阻率值约40Ω·m；63m～95m为后期回填区，存在两处回填疏松区，分别为69m～73m，深度约3m，77m～80m深度约7m。后经钻孔验证,证实了物探的上述推断，回填不密实主要是因卵石和少量建筑垃圾（砖块）造成。

二号场地原为采砂坑，后期平田整地时以旱田表层砂砾耕植土回填形成砾石质填土由于回填不密实，造成地表塌陷沉降。布置三条剖面近米字型进行探测。

图2 二号试验区高密度测深断面图

三条剖面显示回填界面清晰，塌陷区中心为低视电阻率特征，视电阻率值约60Ω·m；塌陷影响深度大于15m。后经钻孔验证,在2#剖面84m处，存在深度17m的回填不密区，塌陷后在雨水和灌溉水影响下砂砾层较为潮湿，整体表现为低阻特征。三号场地原为农民耕地，地表下浅层有一采砂巷道，经年久巷道顶板塌落，现出露地面，洞口直经约1m。

以洞口为中心布置四条井字形剖面进行探测。1#和2#剖面呈近南北向，剖面间距5m；3#和4#剖面呈近东西向，剖面间距5m。结合剖面成果，推测该采砂巷道呈南北向贯通，巷道宽约3m。后经踏勘检查,在南北向存在长约25m的塌陷区，地裂缝沿南北向常见，影响宽度最宽处约3.3m。

图3 三号试验区高密度断面图

通过以上实例认为利用高密度电法进行回填不密实区划分、塌陷范围圈定和追索浅部采砂巷道走向是行之有效的，比常规电法表现得明显、详细。

3 结论

①通过以上不良地质体的勘察实例，高密度电法测量与实际验证的对应情况，认为高密度电法探测所取得的成果，能较详细准确的反映出目标体的展布形态，具有较好的勘探效果。②电法勘探是一种体积勘探方法，所测得异常范围和形态要认真分析和踏勘，推断解释结果才更逼近真实。③高密度电法的成果解释,应该结合地质资料、验证成果和物性基础进行，特别是通过钻探验证资料的对比分析,总结规律，进行二次精细解释尤其重要。