淺談高密度電阻率法在防空洞勘測中的應用

李德地

（海南省建筑設計院 571199）

1 引言

在60、70年代由于戰備需要，全國各地都建設了不少的防空洞，但很多地方的防空洞并無施工圖紙，其洞深、洞寬和走向的隨意性較大，挖筑完后并無相關的存檔資料，使得防空洞的情況目前已不能準確掌握，而成為工程建設中的安全隱患和障礙，處理不好，防空洞會造成地面塌陷和房屋受損等現象。因此，加強建筑場地中防空洞的勘察評價，有著很大的技術價值和經濟意義。

2 高密度電法基本原理

高密度電阻率法是以地層介質的電阻率差異為基礎，通過人工向地下加載電流建立地下穩定電場，在地表利用相應儀器觀測和研究人工建立的地下穩定電場的分布規律來解釋地下地質問題[1]。

高密度電阻率法它利用程控電極轉換器，由微機控制選擇供電電極和測量電極，電極布設一次性完成，減少了因電極布設引起的故障和干擾。能進行多種排列方式的掃描測量，并且數據采集實現了自動化，可以迅速采集到豐富的數據。該方法具有觀測精度高、數據采集量大、地質信息豐富、生產效率高等特點[2]。

3 工程概況及地質物性特征

在海口市某小學教學綜合樓勘查期間，鉆探過程中發現施工現場地下存在多處空洞。走訪調查，據當地居民說，工區及其周邊在20世紀70年代為了備戰，挖過不少防空洞，洞頂埋深4～6m，高約2m左右，寬約2m左右。由于當時挖筑防空洞時，并無施工圖紙，其洞深、洞寬和走向的隨意性較大，挖筑完后并無相關的存檔資料。該防空洞埋置深度較深，正處于擬建4層教學綜合樓的基礎受力范圍內，必須對防空洞進行處理。為了確保建設工程基礎穩定及施工安全，該項目辦委托我院對該項目工程范圍開展地下空洞物探勘查工作。

據該區的地質資料，從試驗測量了解到，該區地下風化層電阻率一般為20～60Ω·m。空洞電阻率會表現高阻異常，電阻率成倍增加，當空洞被泥土填充，隨著填充土填滿度的增加及其濕度增加，其電阻率會逐漸減小，小到十幾Ω·m。

從上述的地質簡況與物性特征來看，用高密度電阻率法對地下空洞探測已滿足地球物理勘探條件。

4 物探設備及現場作業

本次探測中，采用了WGMD-3高密度電阻率測量系統，該系統由WDJD-3多功能數據直流激電儀與WDZJ-3多路電極轉換器組成。它可支持13種測量裝置，即可進行固定斷面掃描測量，又可進行變斷面連續滾動測量。布設電極的數量與極距的大小視地下的地質體的大小、埋深而定，并根據場地條件選擇適宜的測量裝置，方便靈活。

在工區范圍結合現場電極的接地和施工條件，工區范圍的東北、東和東南三面均為建筑物，限制了測線的展開，物探測線向外伸展有限，會影響工區邊緣的勘察深度，本次布置物探測線10條（1～10線），分別為1～4號測線，東南向布置，5～10號測線，西南向布置，1、2和4號測線探測深度在10m以內，另7條測線探測深度在12m以內。均采用溫納裝置的α排列，具體位置見圖1（海口市某教學綜合樓地下空洞物探布置及推斷成果圖）。其中每條測線，點距1.5m，剖面為13～16層，10條測線測點為40個×3+53個+56個+60個×5=529個，斷面總長為778.5m。

圖1 教學綜合樓地下空洞物探勘查布置及推斷成果圖

5 資料成果圖與分析

數據處理采用了2DRES二維高密度電法反演軟件，它使用快速最小二乘法對電阻率數據進行反演。高密度電阻率系統采集的數據密度越大，其反演結果的分辨率超高。經過對所完成的10條斷面數據的分析、處理和解釋，推斷出3條防空洞，分別為W1～W3，其中W1和W3為西北走向，W2為東北走向，高約2m，寬約2m，頂面埋深約4～6m，詳細位置見上附圖4。現以1、3、8和10號測線為例，對其視電阻率反演等值線影像圖給出相應解析。

從圖2的1線視電阻率等值線斷面二維反演影像圖可以看出，該斷面在28m點的現有自然地面下約6m處出現大于80Ω·m的高阻異常。異常形態呈斜拱形，越往中心電阻率越高，推斷為W1舊防空洞的電性反映。

從圖3的3線視電阻率等值線斷面二維反演影像圖可以看出，該斷面反演深度達到12m深，呈現出在自然地面下約6m處為大范圍的高阻異常，而在26m和54m線長段處出現低阻異常，特別在54m線長段處呈現明顯的低阻異常，該異常正好在學校東側圍墻和墻外土路位置，且測線在60m線長段往大號點為8°下行坡，由此推斷該測線與舊防空洞為較小的夾角，為W3舊防空洞的電性反映，在54m線長段處的低阻異常為圍墻和土路施工時的回填土。

從圖4的8線視電阻率等值線斷面二維反演影像圖可以看出，該斷面呈現一處高阻異常，在測線的37～49m線長段處，該異常在現有自然地面下約6m處出現大于80Ω·m的高阻異常，異常形態呈雙駝峰形，寬度較大，越往中心電阻率越高，推斷整個異常在小號點段為W1舊防空洞的電性反映，大號點段為W2和W3舊防空洞的電性反映。

從圖5的10線視電阻率等值線斷面二維反演影像圖可以看出，該斷面的正常場電阻率值較低，在小于30Ω·m的范圍，呈現兩處高阻異常，在測線的30m和64m線長段處。30m處的異常在現有自然地面下約8m處出現大于60Ω·m的較強高阻異常，異常形態呈拱形，越往中心電阻率越高，推斷為W2舊防空洞的電性反映；64m處的異常在現有自然地面下約5m處出現大于60Ω·m的高阻異常，異常形態呈圓形，越往中心電阻率越高，推斷為W1舊防空洞的電性反映。

6 結論語

采用超高密度電阻率法對該教學綜合樓場區的地下防空洞進行物探勘查取得了較好的效果，能夠比較準確地推測出防空洞的情況，表明了超高密度電阻率法能夠很好地解決巖土工程勘察中遇到的防空洞問題。該方法費用低、效率高，精度高，值得在今后類似的防空洞勘察中推廣使用。

圖2 高密度電法1線視電阻率等值線斷面影線像圖

圖3 高密度電法3線視電阻率等值線斷面影像圖

圖4 高密度電法8線視電阻率等值線斷面影像圖

圖5 高密度電法10線視電阻率等值線斷面影像圖

[1]馬伏生，劉繼光，嚴建民.高密度電法在防空洞勘察中的應用[J].石油儀器，2008（4）：74～75.

[2]羅有春，鄒俊，王懷坤,等.高密度電阻率法在防空洞探測中的應用[J].內蒙古石油化工，2008，22（12）.

[3]秦 正.高密度電阻率法在工程勘察中的應用[J].物探裝備，2005，15（3）.

[4]葛如冰.高密度電阻率法在廣東省工程勘察中的應用實例[C].物探與化探，1997，21（5）：377～381.

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[6]祁明星，白軍會.高密度電法勘察地下防空洞的效果[J].石油儀器，2008，22（6）：56～59.