李剑琦

（湖南省核工业地质调查院，湖南 长沙 410000）

当前在探测垃圾填埋等问题的过程中，地球物理方法应用越来越多，其是透过非破坏性的方式，对地底下的填埋物和地层构造做量测，除了不须钻孔的特点之外，还能透过大范围的量测得到连续性的剖面数据，从而了解地下垃圾填埋体的分布的范围与深度，补足传统调查的缺点，达到相辅相成的作用。已成为一项不可缺少的重要手段。

1 地球物理特征

地球物理方法对垃圾填埋场探测主要是依据垃圾与周围介质的物性差异，选择合适的调查方法技术，建立可行的评估判断方式或测量准则，分析推断垃圾的分布和运移的情况。

下表给出了一些常见岩石和介质的电阻率、介电常数及其变化范围，这些参数是地球物理方法探测的工基础。

表1 不同岩石和介质的电阻率变化范围

2 地球物理方法介绍

2.1 高密度电法介绍

电阻率法主要是依据介质的电阻率差异为基础，探测供电电流及电压，从而计算视电阻率特征，并推断可能地层及异常分布特征。

高密度电法其基本理论与电阻率法完全相同，所不同的是其在探测中采用阵列式布设电极，只需将全部电极布置在一定间隔的测点上，由主机自动采集数据，所测结果即电阻率剖面。

2.2 感应电磁法介绍

感应电磁波法简称 EM 法。测量时地表供给发射线圈一变频率的交流电，产生随时间变化的原生磁场，由于地层存在导电率差异，依据冷次定律，此原生磁场将在地层内产生的涡电流现象。若地下介质不均匀，则在围岩及局部的导体上产生感应的次生磁场。并通过地表的接受线圈探测次生磁场强度，可以借此了解地下地层导电性分布情形，进而推测地层的电性构造及异常体。

3 综合物探工作

本次对位于某冶炼厂的填埋场进行探测（以下简称“调查区域”），调查区域场地类型属于非法倾倒，底部无土工膜等防护措施的非法掩埋场，本次以高密度电法及感应电磁法进行探测，以探测区域内的填埋物分布范围，为后期施工提供可靠信息。

3.1 探测方案

此次感应电磁法探测（EM）采用人力背负天线在调查区域内行走进行探测，步行速度约为0.7m/s～1.5m/s，并搭配GPS进行定位，以收集涵盖整个调查区域的数据。调查区域内EM探测轨迹路线图如图1（a）所示。

为了验证EM探测结果，使用高密度电法对调查区域进行探测。此次高密度电法探测（ERT）采用温奈-施兰卜吉排列法，电极探棒间距为2m，共布设8条ERT测线，采用 GPS定位，皮尺定距的原则。测线布线图如图1(b)所示。

图1 感应电磁法及高密度电法测线布置图

3.2 物探剖面解释

3.2.1 感应电磁法成果解释

根据现场踏勘结果，调查区域地块符合较湿和地下水含盐碱等情况，因此取其不同土质类型的土壤电阻率近似值来进行EM成果图的色阶分层。

图2 感应电磁法探测成果图

EM导电度探测结果分析：

由成果可知，场地存在一个贯彻场地南北方向的相对高导区域，呈条状，结合历史影像可知该高导与场区内的路吻合，为早期的路径，且下方可能存在高导的异常。

且根据不同的频段导电度可知，整体上每个频段导电度分布均较为均匀，只有（1）呈现相对高导，建议优先关注，其他区域分布均匀，且随深度增加，导电度增加，推测场地可能存在大面积垃圾填埋或者受地下水及高导地层干扰，需结合ERT成果分析。

3.2.2高密度电法成果解释

高密度电法具有分辨率高、准确性高及探测深度深的优势，适用于探测各式地层分布及水文地质分布，处理后的电性地层图可完整呈现地下环境特征。

图3 高密度电池探测成果图

由高密度电阻率剖面栅状图可知，场区整体测线电阻率可大致分为2层。其中，第一层为电阻率大于20 Ohm-m的连续的相对高阻层，平均埋深约深度约为0.5m～5m，局部最大掩埋深度可达8m，上图黄-红色表示。第二层为电阻率范围介于0.1-20 Ohm-m的相对低阻层，位于第一层以下，上图蓝-绿色表示。

结合现场资料及电阻率特性推估，第二层的相对低电阻区域，平均埋深5m以下，推测该区域为淤泥质黏土区域或细颗粒土层材料所致，与EM探测结果相似。而第一层的相对高阻层，推断为非法填埋区，且异常横向连续性较好，故推测非法填埋物为整体连续填埋。

同时，结合EM的高频段成果推测，非法填埋物分布于全场，平均埋深约0.5m～5m，厚度约4.5m，局部最大埋深可达8m，位于场区的西北角。

4 结论

（1）通常垃圾填埋物属于大范围掩埋场地，由于早期非常填埋，故底部多数防护膜等防护措施，经探测结果分析填埋物与原始地层具有明显电阻率辨识度，适用高密度电阻率法测量。

（2）环境地球物理方法主要目的是增加现场信息，由原本点的信息扩及到面与体，并不是取代传统检测技术。有更多的现场信息更能验证环境地球物理方法的准确性与时效性，与传统钻探取样是相辅相成。