高密度电法在滨海构造断裂区勘察中的应用

2020-03-11刘庆涛

山西建筑 2020年4期

刘庆涛冀东张明

(1.青岛市勘察测绘研究院，山东青岛 266032； 2.青岛岩土工程技术研究中心，山东青岛 266032)

1 概述

高密度电阻率法作为近年发展起来的一种新型阵列勘探方法，它具有采集数据信息量大、可进行成像计算、成图直观性强的特点。由于不同的岩性及构造体的电阻率是有差异的，因此能够根据电阻率值的大小以及在地下的展布形式来识别地下地质体空间分布特征[1]。近年来，物探技术在环境与安全科学领域的应用非常广泛[2]。高密度电法作为一种实用及高效的勘探方法，在地下水、岩溶、断层以及城市地质调查等领域中均得到了广泛应用[3]。如王建军等[4]采用高密度电法和地质雷达法对公路路基塌陷进行了探测并得到了较为理想的效果。李波等[5]采用高密度电法对不稳定斜坡进行了探测，可有效查明控滑控崩界面。戴盈磊等[6]采用高密度电法对金州断裂普兰店—九寨段进行了探测，并获得了相关的地质参数。蔡晶晶等[7]采用改进电极与地面耦合条件，获得了良好的效果。

在青岛胶州湾附近某重点项目进行初步勘察时，发现沧口断裂正好经过该场区，断裂的存在对工程的建设具有潜在的危害。由于初勘钻孔间距较大，为了详细查明沧口断裂在场区的分布范围及展布宽度，避免后期初步设计时将建筑物基础坐落于断裂带上，在初步勘察钻孔资料的基础上，采用高密度电法进行探测，可获得较好的效果，分析推断结果与钻孔揭示有较好的吻合性，其研究成果对于类似工程的勘察具有借鉴指导作用。

2 研究区构造地质背景

2.1 区域构造地质

青岛地区所处大地构造位置为华北地台，“青岛—海阳”断块凸起的Ⅴ级构造单元的南部。自太古代～元古代以来一直处在一个长期、缓慢、稳定的上升隆起状态，缺失华北型地层沉积。自中生代燕山晚期以来，区域性构造活动强烈，发生了大规模、区域性酸性岩浆侵入，形成了稳固的花岗岩岩基，以深成相似斑状中粗粒黑云母花岗岩为主要组成岩石。随后受华夏式构造体系影响，形成NE向为主的压扭性断裂构造。其后，酸性～中基性岩浆沿岩基内薄弱面入侵，形成煌斑岩、花岗斑岩和辉绿岩等浅成相岩脉，与花岗岩岩基组成复合岩体。它们之间虽然岩性不同，但属于同源异相的岩浆岩类硬质岩石，是坚硬稳固的地质体，无后期沉积夹层、溶洞等不良地质作用。在漫长的地壳抬升、风化、剥蚀、夷平作用的反复改造下，使燕山晚期稳固的花岗岩体，以岩基形式分布于地表或地下一定深度内，并在长期风化作用下形成了一定厚度的风化带，其上沉积了厚度不一的第四纪松散堆积物。

青岛地区断裂构造以北东向为主，其次为近东西向，北西向断裂不发育。按照力学性质可以划分为张扭性断层及压扭性断层。其中张扭性断裂有百尺河—二十五里夼断裂、郝官庄断裂、郭城—即墨断裂、劈石口—浮山所断裂以及王哥庄—山东头断裂。上述5条断裂，北东向断裂均为燕山运动晚期产物，近东西向断裂的形成时间明显晚于北东向断裂，不过都具有多期活动的特点。压扭性断裂有胶县断裂和朱吴—店集断裂，上述2条断裂均属于区域上的较大断裂，亦具有多期活动的特点。

2.2 研究区构造地质

对研究区影响较大的一组断裂为沧口断裂，沧口断裂是朱吴—店集断裂向西南方向延伸的部分。该条断裂在一定程度上控制了本区地层及地质单元的分布，且为崂山花岗岩侵入的通道。该断裂具有多期性、继承性活动的特点。研究区内未见第四纪活动明显的断裂，可以认为第四纪以来地壳是稳定的。

3 研究区地质概况

3.1 地形地貌

地形：场区地形整体较为平坦，略有起伏，现地表多为原来厂房拆迁后遗留的建筑垃圾。

地貌：场区原属胶州湾滨海潮间带，后经人工填海改造而成。

3.2 岩土层分布

3.2.1第四系

3.2.2基岩

1)沉积岩。

研究区西北侧揭露的基岩为白垩系王氏群(K2w)泥质粉砂岩和砂砾岩。该层属晚白垩世内陆河—湖相碎屑沉积成因，岩性为砖红色的泥质粉砂岩和砂砾岩，多呈互层状产出，夹有安山质的火山碎屑。由于受沧口断裂影响，在层面上可见明显的擦痕。

2)岩浆岩。

4 高密度电法

4.1 测试装置及测线布设

现场探查采用Geopen集团生产E60DN型分布式高密度电阻率测量系统。根据初勘钻孔揭示，初步判断沧口断裂在场区的走向为北东向，现场测线采取与断裂走向垂直方向布设。单剖面探测根据现场实际情况选用64极形式，电极间距为5 m，测量层数为21层，高电压供电，滚动测量。测量装置采用温钠装置和施龙贝格装置。现场共布设电极64个，测线长315 m，场区及测试图如图1所示。