黄本湖

摘要：对高密度电法、浅层地震法进行了详细的论述，并应用于安徽某地区地质塌陷项目。分析了在塌陷问题上，两种方法相结合，推演塌陷位置。

关键词：物探；钻探；高密度电法；浅层地震

1.高密度电法、浅层地震的工作原理

（1）高密度电法工作的基本原理与常规电阻率法大体相同。它是以岩土体的电性差异为基础的一种电法勘探方法，根据在人工电场作用下地中传导电流的分布规律，推断地下具有不同电阻率地质体的赋存情况。高密度电阻率法中的物理前提是地下介质间的导电性差异。和常规电阻率法一样，它通过A、B电极向地下供电流I，然后在M、N极间测量电位差ΔV，从而可求得该点（M、N之间）的视电阻率ρs=KΔV/I。根据实测的视电阻率剖面，进行计算、分析，便可获得地下地层中的电阻率分布情况，从而可以划分地层，判定异常等。

（2）浅层折射波法地震勘探利用人工激发的地震波在地下介质传播。当穿过波速不同的介质的分界面时，波改变原来的传播方向而产生折射。当下层介质的波速大于其上层介质的波速时，在波的入射角等于临界角的情况下，折射波将会沿着分界面以下层介质中的速度“滑行”。这种沿着界面传播的“滑行波”也将引起界面上层质点的振动，并以折射波的形式传至地面。通过地震仪测量折射波到达地面观测点的时间和震源距，就可以求出折射界面的埋藏深度。浅层地震折射波法是浅层地震勘探中的一种重要工程勘察方法，常用来探测覆盖层（或低速层）的厚度、基岩起伏、断层和古河道的分布等水文工程地质问题。

2.高密度电法、浅层地震法在地质塌陷中的应用

2.1工程概况

受业主委托，在指定工作区内开展地球物理勘查工作，分别进行高密度电法和浅层地震反射法勘查，目的是查明测区范围内地层结构、岩溶和构造等，为工程建设场地的地基基础评价提供依据。

2.2构造

本区大地构造单元属中朝准地台淮河台坳，次级单元为淮北陷褶断带宿县凹断褶束闸河复向斜的中部。

区域褶皱为轴向NE的短轴状舒缓背、向斜，与褶皱伴生的断裂不甚发育。侏罗纪以来，褶皱受到强烈改造，产生了一套新的褶皱和断裂并存的弧形构造，即为“徐宿弧”构造，弧形构造整体向西突出，两端收敛。其中，向斜较为宽缓，背斜则显得紧密，褶曲以正常（直立、斜歪）类型为主，轴向以北北东向为主，軸面多数倾向东；复式背斜和向斜多数隐伏在第四系之下，背斜的核部地层为寒武—奥陶系，向斜的核部地层为石炭—二叠系。

区域内褶皱自东往西较大的有皇藏峪复背斜、闸河复向斜、肖县背斜、肖西开口复向斜和水城隐伏背斜。

2.3地球物理特征

借鉴区域物性资料及以往工作结果，本区松散层的视电阻率（ρs）在10Ω·Μ～35Ω·Μ，基岩的视电阻率（ρs）在100Ω·Μ～500Ω·Μ，松散层中并充水的空（土）洞的视电阻率（ρs）在5Ω·Μ～10Ω·Μ，与周围地层之间存在明显的差异。因此，本区具备进行高密度电法勘查的地球物理前提。

本区上伏松散层的纵波速度在500m/s～1500m/s，断层破碎带、充填空洞的纵波速度在800m/s～1300m/s，而完整基岩的纵波速度在2500m/s～5000m/s，两者之间存在明显的差异。因此，本区具备进行地震反射法勘查的地球物理前提。

2.4质量评价

施工前，首先要对仪器性能进行标定和检查。高密度电法须检查导线的敷设，电极接地、漏电情况，观测数据，重复观测、观测检查均严格按部颁规范执行，凡畸变点、异常点均进行100%检查观测，其视电阻率ρs的相对误差小于5%，保证每天野外观测质量的可靠。地震反射需要对仪器、检波器的状态和性能进行检查，然后进行噪声调查以选用合适的参数。

2.5高密度电法、浅层地震法的资料整理与解释

2.5.1高密度电法

图1为G1线高密度电法视电阻率断面图，该线位于王堰地块，实际解释长度296m。由图1可见，断面浅部（0m～ 5m左右）视电阻率横向变化不大，说明大部分区段浅部地层较为均匀，而在130～190号点区段，浅部视电阻率相对起伏变化较大，其数值相对偏高，说明地层不均匀、砂性介质增多；5m以下地层基本呈层状分布，但厚度变化较大，且深度起伏较大，而140～160号点区段隆起较为明显、深度最小；25～30以下断面视电阻率值明显增大，推断为基岩（灰岩），由小号点到大号点基岩埋深逐渐增大，在170号点有一凹陷，推断该点附近基岩破碎或其岩溶较为发育。

G3线

图2为G3线高密度电法视电阻率断面图，该线与G1、G2线垂直相交，实际解释长度296m。由图2可见，断面浅部（0m～5m左右）视电阻率横向变化不大，说明大部分区段浅部地层较为均匀，而在180号点附近区段，浅部视电阻率相对起伏变化较大，其数值相对偏高，说明地层不均匀、砂性介质增多；5m以下地层基本呈层状分布，但厚度变化较大，且深度起伏较大；25～30以下断面视电阻率值明显增大，推断为基岩（灰岩），由小号点到大号点基岩埋深逐渐增大，在165号点有一凹陷，推断该点附近基岩破碎或其岩溶较为发育。

2.5.2浅层地震法

图3为D1线地震反射时间剖面图，该线位于王堰地块，实际解释长度358.5m。由图可见，50ms左右的波组为覆盖层中砂层与黏性土层间的界面波组，说明覆盖层中存在一较为连续的砂层；基岩波组T（90ms左右）基本连续，且略有起伏，说明基岩面有一定的起伏变化，在点号58、160、180及285m附近，基岩波组较为紊乱，推断几处基岩可能较为破碎或岩溶较为发育。

图4为D2线地震反射时间剖面图，该线位于王堰地块，实际解释长度322.5m。由图可见，覆盖层中波组较多，说明覆盖层中存在几组砂性和黏性土互层；基岩波组T（80ms～100ms左右）基本连续，且起伏变化较大，说明基岩面起伏变化较大，在点号48、106及170m附近，基岩波组较为紊乱，推断几处基岩可能较为破碎或岩溶较为发育。

2.6綜合分析

综合两种物探方法的解译结果可以看出，王堰地块地下基岩存在一明显的隆起，隆起顶部距地面24m左右，其隆起的边缘可能存在基岩破碎或岩溶较为发育情况；隆起上部覆盖层中砂性介质（如流沙层等）距离地面较近，并可能与基岩破碎带或岩溶导通形成地下水的补给关系；长期的地下水运动带走砂性介质中的细小颗粒，逐渐形成局部充水空洞，在枯水期可能由于居民用水或矿区排水等原因，充水空洞排空、支撑力降低，进而形成地面塌陷。附图1给出基岩隆起的范围和边缘处可能形成地面塌的区域。

3.结论

王堰地块地下基岩存在一明显的隆起，隆起顶部距地面24m左右，其隆起的边缘可能存在基岩破碎或岩溶较为发育情况；隆起上部覆盖层中砂性介质（如流沙层等）距离地面较近，并可能与基岩破碎带或岩溶导通形成地下水的补给关系；长期的地下水运动带走砂性介质中的细小颗粒，逐渐形成局部充水空洞，在枯水期可能由于居民用水或矿区排水等原因，充水空洞排空、支撑力降低，进而形成地面塌陷。给出基岩隆起的范围和边缘处可能形成地面塌的区域。并进行钻探验证。

参考文献：

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