杨梨 李涛 袁飞扬 雷梅 杨成艳 郭启利 高颖

摘 要：巖溶山区不良地质体多诱发各类地质灾害，需要开展地球物理探测。以六盘水地区为探测区，采用高密度电法和瞬变电磁2种探测技术探测岩溶地区不良地质体赋存规律。探测结果显示两种方法相互印证，查明了不良地质体区域。研究结果为工程建设提供了可信的地质资料。

关键词：岩溶山区;不良地质体;高密度电法;瞬变电磁法

0 前言

我国滇黔桂为岩溶山区，岩溶山区地质灾害多发，严重影响了人身和财产的安全。岩溶山区地质灾害多由不良地质体诱发，因此需要开展不良地质体的探查研究。地球物理勘探技术是非接触的探测技术，由于其勘探范围大、费用低、实施方便等有点，国内外大量使用[1-4]。但由于物探技术的多解性，常常无法准确圈定不良地质体范围。目前，国内多采用物探和钻探综合探查技术，或者多重物理勘探技术来尝试解决这一个问题。

本次研究，就以贵州岩溶山区为地质背景，采用高密度电法和瞬变电磁两种技术开展综合地球物理勘探研究。

1 探查区地质背景概述

贵州省地处云贵高原，气候温暖湿润，雨量充沛，属亚热带湿润季风气候。而六盘水市在贵州省西部的乌蒙山区，地跨北纬25°1944"至26°5533"、东经104°1820"至105°4250"，总面积9965平方公里，占全省总面积的5.63%，处于云贵高原一、二级台地斜坡上，地势对于贵州省内其他地区高，地形复杂，六盘水市中部因为北盘江的强烈切割侵蚀，导致地形起伏剧烈。一般地区海拔在1400至1900米之间。其地面最高点在钟山区大湾镇，海拔2845.7米;其最低点在六枝特区毛口乡北盘江河谷，海拔586米。其相对高差2259.7米。以山地、丘陵为主，还有盆地、山原、高原、台地等地貌类型。年均气温在13至14℃，1月平均气温3至6.3℃，7月平均气温19.8至22℃，无霜期在200至300天。其年降水量在1200～1500毫米。六盘水市表层为第四系岩层且厚度在0.8～31m，其岩层由黄褐色粘土、黑色亚粘土、灰黑色含砾粘土及淤泥为主。在第四系岩层下的基岩是石炭系灰岩，而且岩溶非常的发育，并且岩溶水极为丰富，单位出水量可以达到666～9600m3/d。其水位的埋深在0.8～12m，普遍具有承压特性。随着六盘水市国民经济建设的发展， 城市不断的扩大，人口的增多，作为城市工农业和生活水源的地下水的开采量日益增加对地下水的开采量以加大，地下形成了更多的不良地质体，严重影响了城市的发展。

2 高密度电法和瞬变电磁试验设计

2.1 高密度电法设计

高密度电法是通过对各种岩（矿）石之间的导电性差异来进行观测和研究与这些差异相关的天然电场或人工电场的分布规律，从而达到查明地下的地质构造或者寻找矿产资源的目的。因此我们对于查找岩溶地区不良地质体时就需要分析电阻率异常的点，然后根据异常值的大小圈定不良地质体的范围。相对于其他电法，高密度电法的电极布设是一次完成的， 不仅减少了因电极设置而引起的故障和干扰， 而且在野外数据的快速和自动测量奠定了基础。并且能有效地进行多种电极排列方式的扫描测量，获得较丰富的关于地电断面结构特征的地质信息。在野外数据采集中实现了自动化或半自动化， 不仅采集速度快， 而且避免了由于手工操作所出现的错误。可以对采集的资料进行预处理并且显示剖面曲线形态， 脱机处理后还能自动绘制和打印各种成果图件。并且高密度电法勘探成本低， 效率高， 信息丰富， 解释方便[5]。

现场测量时需要测量主机和电极以及配有多道电极转换器、多芯电缆和微处理机，采用目前国内用的高密度电阻率仪最常用的方法，只需要一根10芯电缆5根与所有电极相连接，使得电极通道转换、测量和数据处理等工作均由笔记本电脑中的分布式智能化测量系统完成，从而实现了工作方式选择、参数设置、数据处理及数据解释等的自动化、智能化。

此试验的目的在于查明岩溶山区不良地质体，沿着野外勘探工作可能存在的不良地质体的一段勘探路线的走向布置测线。采用高密度电阻率仪器，60根电极等间距2m布设，并且采用“三电位系统”观测。工作示意图如图1所示，并记录采集数据及成图结果。

2.2 瞬变电磁勘探设计

瞬变电磁法的原理是在地表铺设不接地线框或接地电极，输入阶跃电流。当回线中电流突然断开时，在下半空间就会激励起感应涡流以维持断开电流前已存在的磁场。并且，此涡流场随时间以等效涡流环的形式向下传播、向外扩展，利用不接地线圈、接地电极或地面中心探头观测此二次涡流磁场或电场的变化情况，用以研究浅层至中深层的地电结构，进而达到解决地质问题的目的[6]。TEM是目前认为划分风化层厚度以及圈定构造、破碎带并且确定其产状最有效的勘探方法。其工作原理如图2所示。

在测量前首先要确定测量点周边的环境和地表情况，避免在测量时造成数据不准确，并且通过实验来选择最合理的装置以及测量时的供电电流，只要通过实验确认过后，就不能在测量过程中变更装置和供电电流，如果轻易变更就会对解释和分析造成影响，测量的数据不可用。在进行现场测量开始前尽量去寻找已知地层的基准点来对仪器进行校准，以确保测量的准确性和可靠性。测量过程中随时的记录地表可见的岩石特征、测量装置的倾角以及高程，方便在后续的解释和分析中能准确的划分地层构造。

沿野外勘探工作可能存在的不良地质体的一段勘探路线走向布置测线，点距2m。瞬变电磁探测起点、终点及测点布置如图3所示。探测方向与地表面垂直;探测方向与野外勘探方向平行。

3 多重物探综合分析及解释

根据在勘探区域的瞬变电磁勘探、高密度电法的时间特性及空间分布特征来确定地质不良地质体的空间分布。相对于沉积简单的第四系松散体而言，其视电阻率值变化均匀，但是遇到有岩溶发育时，其视电阻率相对较高。图4为对应的测线高密度电法视电阻率断面图，在 44-49号测点之间，深度在20m 以下视电阻率值低，为典型的第四系岩溶发育异常的地段，且视电阻曲线表现为从上到下值在均匀变化;图 5为瞬变电磁视电阻率断面图，从图中可以看得出在 44-49 号测点之间， 深度在20m 以下其视电阻率值相对较高，为一典型的第四系岩溶发育异常的地段。因此通过瞬变电磁和高密度电法这两种方法综合分析解释，去除瞬变电磁法的低阻屏蔽。两种方法相互依托，互相弥补，才能最终准确的找出岩溶发育范围的，从而提高解释精度和勘探效率。通过对瞬变电磁法和高密度电法的资料综合分析解释， 推测出了在测区内岩溶发育带的空间范围。可见通过多重物探综合分析及解释的结果可靠。

4 结论

本文主要论述了瞬变电磁法和高密度电法综合勘探探明岩溶山区不良地质体的存在及其形式。通过两种物探的综合探测更能准确的探测出不良地质体存在的准确度，相比物探的方法它们更方便，更经济，更节省时间，以及探测规模大的特点。为避免岩溶山区发生地质灾害能提前做出较有效的防治措施。

参考文献：

[1]刘金涛，胡晓明.高密度电法勘探在岩溶查找中的应用[J].地质科技情报，2003（02）：100-102.

[2]马瑞花，蒋喜昆.综合电法勘探技术在探测奥陶岩溶水中的应用[J].中国煤炭地质，2013，25（05）：55-58.

[3]宋光升.瞬变电磁法研究地表水对浅部工作面回采的影响[J].煤炭与化工，2016，39（05）：85-88.

[4]胡建华，卢超健，赵家明.浅析岩溶地区工程地质勘察手段及应用[J].浙江建筑，2016，33（06）：17-20+31.

[5]冯晓知.常用电法勘探的原理及优点分析[J].大科技，2015（13）.

[6]曹莉苹，古志文，谢小国.瞬变电磁勘探在煤矿水文地质专项勘查中的应用[J].四川地质学报，2014，34（02）：272-275.