超高密度電法及地震映像法在巖溶勘察中的應(yīng)用

程燕萍 郭 凱

(中國能源建設(shè)集團(tuán)廣西電力設(shè)計研究院有限公司，廣西南寧 530023)

超高密度電法及地震映像法在巖溶勘察中的應(yīng)用

程燕萍 郭 凱

(中國能源建設(shè)集團(tuán)廣西電力設(shè)計研究院有限公司，廣西南寧 530023)

介紹了超高密度電法及地震映像法在巖溶勘察中的應(yīng)用技術(shù)，通過實例鉆探資料的對比分析，說明了兩種方法的勘探效果，指出通過兩種方法的聯(lián)合勘探，可以準(zhǔn)確地確定異常位置。

超高密度電法，地震映像法，巖溶勘察

測區(qū)內(nèi)探測目標(biāo)體按物性層(視電阻率、地震波速)分為三類:覆蓋層、巖溶裂隙發(fā)育帶、基巖，各地質(zhì)體存在電阻率和地震波速度差異，具備電法勘探和地震勘探的物理前提條件。運(yùn)用多種方法以查明巖溶范圍，為治理設(shè)計提供依據(jù)。

1 兩種方法的基本原理及工作方法

1.1 超高密度直流電法基本原理及工作方法

地下介質(zhì)均有各向異性，通過采用人工直流電場，在地表可測得因地下介質(zhì)的各向異性所產(chǎn)生的電場，進(jìn)而通過數(shù)值反演的方法求出地下介質(zhì)的電阻率分布情況。超高密度直流電法通過在地表將電極按照一定的距離插入介質(zhì)中，采用接收儀器進(jìn)行信號的接收，超高密度電法不同于常規(guī)的高密度電法，該方法通過電極的不同組合可進(jìn)行多種裝置的測試，所得到的數(shù)據(jù)量較常規(guī)高密度電法要大，因而可以更精確的對地下介質(zhì)進(jìn)行電阻率的重現(xiàn)。

本次勘察采用64根電極(電極數(shù)可根據(jù)實際情況減少)，采用3 m電極距，因此勘探深度約35 m。測試儀器為西安澳立華勘探技術(shù)開發(fā)有限公司生產(chǎn)的多通道、超高密度電法勘探儀器。

數(shù)據(jù)的后期處理采用該儀器配套的反演軟件進(jìn)行反演分析，得出結(jié)果利用surfer軟件進(jìn)行剖面的成圖。最后得到的反演結(jié)果應(yīng)結(jié)合地質(zhì)及其他物探方法的資料進(jìn)行綜合解釋。

1.2 地震映像法基本原理及工作方法

地震映像法通過采用偏移距相同的單道激發(fā)和接受的工作方式，所獲得的地震記錄具有較高的信噪比和分辨率。地震映像法不需要為最終顯示進(jìn)行校正處理，因此避開了動校正對淺層反射波的拉伸、畸變影響，反射信號原有的特征被全部保留，記錄的分辨率不會受到校正的影響，當(dāng)然也不存在水平疊加降低分辨的問題。因而該方法十分適合于外界干擾背景小、地質(zhì)條件好、地下地質(zhì)界面起伏較大的情況。

偏移距為8 m，10 m，15 m(根據(jù)干擾剖面試驗確定)，道間距1 m和0.5 m，100 Hz檢波器，采樣率為0.25 ms，單次覆蓋的觀測系統(tǒng)，震源為10.88 kg大錘加鋼板錘墊，記錄點(diǎn)為激發(fā)和接受距離的中點(diǎn)。勘探儀器為SWS型多波列數(shù)字圖像工程勘探和工程檢測儀。

地震映像勘探數(shù)據(jù)處理采用SWS型多波列數(shù)字圖像工程勘探和工程檢測儀地震映像數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行處理，先對所采集的每個等偏移距記錄進(jìn)行前期處理，剔除壞道、校正反相道，然后進(jìn)行濾波以清除干擾和無用子波，再經(jīng)速度分析后進(jìn)行速度靜校正以清除表層速度不均勻帶來的畸變，所得剖面用于解釋處理。

2 應(yīng)用實例

廣西某高壓線路其中一個塔位C腿地面出現(xiàn)塌陷，塌陷的空間形態(tài)大致呈球形，直徑4.5 m左右，露出地面的塌陷口呈圓形，直徑1m左右，C腿的基礎(chǔ)已懸空。除C腿外，其余3腿暫未發(fā)現(xiàn)異常。

為了永久治理塔基地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害，有效保護(hù)鐵塔安全，對塔基進(jìn)行專題勘察及治理設(shè)計工作。

2.1 綜合勘察

2.1.1 1—1'剖面

超高密度電法反演成果如圖1所示，圖上反映覆蓋層、下伏基巖的分布情況。剖面上部黑色～深灰色部分，電阻率范圍為5Ω·m～52Ω·m，符合覆蓋層的范圍值，因此推斷為覆蓋層，厚度約4.9 m～11.4 m;剖面下部深灰色～淺灰色部分，電阻率大于52Ω·m，符合基巖的范圍值，因此推斷為基巖。在水平距離57.0m～64.3m處發(fā)育1處低阻異常，編號為R1-1，埋深10.5 m～19.5 m，推測為巖溶裂隙發(fā)育帶。

圖1 1—1′剖面（0m～126m）超高密度電法反演成果圖

地震映像記錄圖如圖2所示，整條剖面基巖面反射波的同相軸清晰、連續(xù)，推測覆蓋層較均勻;在水平距離56 m～61 m處同相軸子波錯位，出現(xiàn)多次反射，波長畸變，推斷為基巖面起伏不平，溶蝕強(qiáng)烈;其余地段基巖面反射波同相軸以后無反射波出現(xiàn)，推斷基巖面較完整。從圖2可以看出，覆蓋層波速較均勻，在水平距離57.0 m～64.0 m處出現(xiàn)波速低速帶，推測為基巖裂隙發(fā)育。

2.1.2 2—2'剖面

超高密度電法反演成果如圖3所示，圖上反映覆蓋層、下伏基巖的分布情況。剖面上部黑色～深灰色部分，電阻率范圍為5Ω·m～70Ω·m，符合覆蓋層的范圍值，因此推斷為覆蓋層，厚度約6.2 m～11.5 m;剖面下部深灰色～淺灰色部分，電阻率大于70Ω·m，符合基巖的范圍值，因此推斷為基巖。在水平距離83.2m～88.5m處發(fā)育1處低阻異常，編號為R2-1，埋深10.6 m～18.4 m，推測為巖溶裂隙發(fā)育帶。

圖2 1—1′剖面地震映像時間剖面圖

圖3 2—2′剖面（0m～126m）超高密度電法反演成果圖

地震映像記錄圖如圖4所示，整條剖面基巖面反射波的同相軸清晰、連續(xù)，推測覆蓋層較均勻;在水平距離83 m～88 m處同相軸子波錯位，出現(xiàn)多次反射，波長畸變，推斷為基巖面起伏不平，溶蝕強(qiáng)烈;其余地段基巖面反射波同相軸以后無反射波出現(xiàn)，推斷基巖面較完整。

圖4 2—2′剖面地震映像時間剖面圖

2.2 成果對比分析

據(jù)兩條超高密度電法剖面反映，剖面內(nèi)分布有低阻異常點(diǎn)，且分布于塔基右側(cè)一帶，地震映像剖面也在相應(yīng)處反映出同相軸子波錯位，出現(xiàn)多次反射，波長畸變，兩者的異常位置基本吻合，推測該異常巖溶發(fā)育，以裂隙較為發(fā)育，含水裂隙其視電阻率較低。

3 結(jié)語

通過超高密度電法和地震映像法綜合勘察，可以相互對比印證異常的位置，從而快速準(zhǔn)確地確實巖溶異常位置。

［1］ 李金銘.地電場與電法勘探［M］.北京:地質(zhì)出版社，2005: 208-215.

［2］ 鐘 韜，鄧艷平.高密度電法在西部巖溶地區(qū)勘探中的應(yīng)用［J］.工程地球物理學(xué)報，2009，26(4):80-85.

［3］ 單娜琳，程志平，劉云禎.工程地震勘探［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2003.

Application of ultra-high density resistivity method and seism ic imaging method in karst survey

Cheng Yanping Guo Kai

(Guangxi Power Design Academy Co．，Ltd，China Energy Construction Group，Nanning 530023，China)

The paper introduces the application technology of ultra-high density resistivitymethod and seismic imagingmethod in karst survey，illustrates their effects through comparing drilling data，and finally points out that:the joint survey ofultra-high density resistivitymethod and seismic imagingmethod can accurately determine abnormal location.

ultra-high density resistivitymethod，seismic imagingmethod，karst survey

P631.3

A

1009-6825(2015)29-0078-02

2015-08-08

程燕萍(1982-)，女，工程師; 郭 凱(1984-)，男，工程師