電阻率法勘探在地質災害調查中的作用

曹榮會

（遼寧省工程勘查研究院，遼寧 沈陽 110034）

地質災害包括滑坡、崩塌、泥石流及由此而引發的一切次生自然災害。這些災害發生時，人們感到恐慌和震驚，難道這些災害是不可預見的嗎？其實不然，這種災害完全可以預防。電阻率法勘探是地質災害調查的重要手段之一，他可以探查到引發地質災害的不良地質體的位置，可以為地質災害治理工程設計提供防治依據，這種勘探方法，將會受到越來越多人們的重視。

地質體沿地質弱面向下滑動的重力破壞稱為滑坡。地質體在重力作用下，從高陡坡突然加速崩落或滾落（跳躍）稱為崩塌。由于降水（暴雨、冰川、積雪融化水）在溝谷或山坡上產生的一種挾帶大量泥砂、石塊和巨礫等固體物質的特殊洪流稱為泥石流。發生這些災害有兩個共同特點，第一是由不良的地質體存在（包括軟弱地層、坡積堆積地層、松散巖層、巖體破碎帶、斷裂構造、大型地裂縫等），第二個特點都是受重力作用和大氣降水而產生的破壞。電阻率法勘探能有效地尋找不良地質體，筆者將從地質災害的上述兩個特征入手，分別說明這種勘探方法在地質災害調查中的作用。

電阻率法勘探，又分為電阻率剖面法、電阻率測深法、中間梯度法、高密度電法等，前三種方法是傳統常規的勘探方法，而高密度電法是即含有直流電阻率剖面法，又含有直流激發極化法的勘探方法。

上述這些勘探方法都可以用于電法掃面，而且各有千秋，既可從大面積區域內尋找地質災害可能發生的區域或地段，也可以有針對性的進行勘探測量。

電阻率法勘探的基本原理，是采用直流電，通過電極將電能直接輸到地下半空間，在地下建立穩定的電流場，在地表用電法勘探儀器觀測地面電場分布情況，研究這種人工電場的分布規律達到尋找各類地質體和解決某些地質問題的目的。

在地質災害調查中，當我們向地下通以直流電時，無論地下是土層還是巖石地層，都會形成一穩定電流場，這個電流場分布規律有如下特征：第一，電流由電源正極流出，通過供電電極A流入地下，并呈分散狀態分布地下導電半空間，地中電流經過導電地質體，最終全部通過供電電極B流回電源的負極。電流在不同電阻率的地質體中流動時，其總值不變。第二，地下電流由A極分散地流到B極過程中，盡量走電阻率最小的路徑，即避開高阻體，流經低阻體。而地質災害調查中的不良地質體，相對周邊地層一般電阻率都較低。第三，由于地下電流線不相交，使密集電流分散流動。第四，在電阻率不同的兩種地質體分界面處，電流密度法線分量連續，切線分量不連續，總電流密度值不連續，方向改變。電場強度法線分量不連續，切線分量連續，總電場強度值不連續，方向改變。電位在分界面兩側連續。

由于上述電流場分布規律的特點，我們在地質災害調查中，采用供電電極與測量電極不同排列組合所形成的電阻率法的不同勘探方法，通過不同的儀器，來研究災害可能發生區域的電流在地下的分布規律，研究各種地質體的電阻率對電流分布的影響，從而尋找到引發地質災害的不良地質體。

在勘探方法上，首先要根據尋找目標地質體的任務，確定電阻率法中的一種方法或采用綜合方法。如果勘探的區域很小，我們可以通過高密度電法單一剖面或數條剖面與地質資料配合，來完成地質災害的勘查工作。如果調查的面積較大，勘探深度要求較深時，我們可用大極距電阻率測深法或多種的綜合方法來解決。

采用電阻率法對地質體進行面積勘探和垂向深度勘探，確定出區域地電斷面層次，然后根據已知地質資料或配合少量工程地質鉆孔，劃分出平面區域和垂向深度內的地質分層，確定所劃分地層的巖性、厚度、原巖性狀態、地下水所處的地質層位和分布特征。特別要注意軟弱地層、沖積洪積地層、坡積松散堆積地層，由于受含水量的控制，他們的視電阻率測試值普遍較低（十幾歐姆-米至幾百歐姆-米），這為尋找、劃分和圈定不良地質體提供了依據。

電阻率法勘探，可以精確尋找隱覆巖體破碎帶、斷裂構造、確定基巖的起伏狀態。通過ρs測試和平面等值線圖、ρs剖面測試和剖面平面圖、電測深資料和曲線對比、以及各類電測曲線的正反演解釋等，可以清晰確定隱覆巖體的破碎帶、斷裂構造、基巖狀態，從而圈定出誘發地質災害不良地質體的空間分布。

傳統常規的電阻率法勘探，一般情況下要求地形平坦，高差變化不大或漸變，地形對實際勘測影響較小，或經簡便的地形改正就可以消除地形的影響。而實際地質災害調查中，常常是復雜地形的影響，并伴有多種低阻礦體的影響問題（低阻礦體被視為干擾因素）。另外電阻率法中的不同勘探方法，如電剖面法、電阻率測深法、中間梯度法、高密度電法等受地形的影響各不相同，即便是同一種勘探方法，由于所采用的裝置不同（或電極系選擇不同），所受地形的影響也不同。因此消除地形的影響，可以提高電阻率勘探方法的勘探精度。

目前可采用數值模擬技術和地形軟件處理系統應有技術來解決某些難度較大的地形改正問題。

關于不良地質體受重力作用和受降水的影響，這兩種因素相互作用，主要表現在松散地層斜坡地貌、土體高邊坡地貌、破碎帶高坡、風化巖高坡等，這些地貌的地質體，受降雨的影響，土體滲透性一般較強，在重力作用下很快形成滑動面，使該地段或區域突發地質災害。

在對電阻率法勘探資料進行地質解釋時，應注意含水層是隨季節在變化的，特別是粘性土層中含有滯水層，使該土層變為軟塑或流塑狀態，軟弱地層隨雨水的滲透向地層深部運移，因此，在粘性土層高邊坡地貌施工要特別注意，這種滯水層的向下運移，挖掘施工時要采取防治措施，否則有可能會發生地質災害。

另一方面，巖石地層發生滑坡、崩塌、泥石流等地質災害，多數為巖層破碎帶、巖層風化殼（包括孤立巖塊、風化巖殘積土等）受降雨影響而發生。在這類地區，當地面坡角超過30度時就應該提出警示或采取相應的防護。

總之，電阻率法勘探配合工程地質資料解釋，是地質災害調查的重要手段，可謂速度快精度高，在區域地質災害調查中將會發揮越來越重要的作用。

［1］殷躍平，張作辰，彭軒明，等.DZ/T0218-2006滑坡防治工程勘查規范[S].北京：中國標準出版社，2006.

［2］葛文彬，譚炳炎，唐邦興，等.DZ/T0220-2006泥石流災害防治工程勘查規范[S].北京：中國標準出版社，2006.