高密度電阻率法在地質災害應急搶險探測中的應用

字貴春

（中國有色金屬工業昆明勘察設計研究院有限公司，云南 昆明 650051）

隨著國家大力發展基礎設施建設，在施工階段及后期維護階段，滑坡、崩塌、泥石流、路面塌陷等地質災害現象時有發生，嚴重威脅生命財產安全，造成了人員傷亡和經濟損失。快速準確查明地質災害的發生原因、規模以及潛在的災害危險，才能有效地進行預防和治理。常規的鉆探方法施工成本高、施工周期長、控制范圍小，不能大面積實施。而高密度電阻率法兼具剖面和測深的功能,電極距距小、數據采集密度高、成本低、速度快等優點在地質災害探測中得到了廣泛的應用。本文結合對某工業園1號路路面塌陷的探測，說明高密度電阻率法在路面塌陷快速探測中的有效性和適用性，結合后期部分鉆探驗證，達到了快速、準確的探測目的[1-3]。

1 工程概況

受強降雨且時間長的影響，某工業園區1號水泥道路K2+720-760段于2017年7月27日發生人行道路面塌陷，塌陷范圍7m×3m，深約3.5米,且塌陷區往主干道路面下延伸，形成一片脫空區，嚴重威脅過往行人及車輛安全，導致該道路不得不封閉。為盡快對塌陷區進行治理，恢復道路通行，減少經濟損失，委托方要求快速準確查明塌陷形成原因及規模，并為下一步治理提供依據。經現場踏勘，決定采用高密度電阻法進行探測，在此基礎上進行少量鉆孔驗證。

2 地層概況及地球物理特征

2.1 地層概況

根據現場踏勘和后期鉆孔資料，場地地表被第四系人工堆積（Q4ml）層覆蓋，往下依次為第四系坡殘積（Q4dl+el）粉質黏土、黏土層，三迭系中統個舊組（T2g）灰巖等。

2.2 地球物理特征

（1）場區覆蓋層為第四系耕植土、素填土、路基層、水泥路面、粉質黏土、黏土等，視電阻率變化較大，視電阻率ρs在20Ω·m～400Ω·m。

（2）強風化或裂隙發育的灰巖，視電阻率ρs一般在80Ω·m～400Ω·m；中風化或致密狀的灰巖，視電阻率ρs一般在600Ω·m以上。

（3）塌陷區由于部分黏土被流走，內部形成大小不等的裂隙、空腔等，視電阻率ρs的變化與強風化裂隙發育的灰巖相近，一般在80Ω·m～600Ω·m。

3 高密度電阻率法現場探測

3.1 測線布置

為快速準確查明塌陷區的分布范圍及規模，測線縱向布置（與路平行）2條，橫向布置（與路近正交）2條，大體呈“井”字形，共布置測線4條，長度280m～400m。

3.2 儀器設備及工作參數

根據探測目的，儀器設備選擇重慶奔騰數控儀器廠生產的WDJD-3高密度電阻率法測量系統。電極數60根，電極距為3.0m～5.0m，測量裝置采用溫納α裝置。

3.3 探測成果解釋

本次探測工作時間緊，共開展了4條高密度電阻率法測線，其中測線1號、測線2號和測線3號探測成果如圖1、圖2、圖3所示。

測線1號（縱測線）位于塌陷區的西側，長度400米，本次解釋長度0～280米，水平距離140m~170m處有一向南下延伸的低阻帶，推測該低阻帶為充填黏性土的破碎帶。測線的北段視電阻率值相對較高，且變化較均勻，推測北段巖性相對較完整。

測線2號（縱測線）位于塌陷區的東側，水平距離120m~150m處有一向南下延伸的低阻帶，推測該低阻帶為充填黏性土的破碎帶。測線的北段視電阻率值相對較高，且變化較均勻，推測北段巖性相對較完整。

測線3號（橫測線）位于塌陷區的南側，與公路近正交，淺部視電阻率較低，隨深度增加而增大，在測線上部存在一低阻帶，結合測線1號、2號和地質調查，推測該低阻帶為充填黏性土的破碎帶。測線的北段視電阻率值相對較高，且變化較均勻，推測北段巖性相對較完整。

根據高密度電阻率法探測成果，在塌陷區南北兩側共布置6個鉆孔，鉆孔揭露情況與探測結果基本一致。

圖1 測線1號（縱測線）視電阻率等值線斷面圖（上）及推斷解釋圖（下）

圖2 測線2號（縱測線）視電阻率等值線斷面圖（上）及推斷解釋圖（下）

圖3 測線3號（橫測線）視電阻率等值線斷面圖（上）及推斷解釋圖（下）

4 結論

結合地質調查和鉆探驗證，基本查明塌陷區系處于一個斷層破碎帶，該斷層為次生正斷層，走向為145°∠60°，長約14公里。斷層破碎帶一般寬10~20米，因其年代久遠，大部分斷層破碎帶均已風化成紅粘土。該紅粘土部分已被帶走，部分形成溶洞及空洞，受強降雨且時間長的影響，斷層破碎帶的紅粘土力學性質降低，不能支撐上方土體的重度而垮塌，該地段的路面亦變形垮塌。

探測結果表明，高密度電阻率法對塌陷區探測是可行有效的，且有效地指導了施工鉆孔的布設，為下一步塌陷治理提供了依據。

[1]王文科,字貴春.高密度電法在某變電站工程覆蓋層厚度探測中的應用[J].價值工程,2013年第18期.

[2]周建民,易清平.高密度電阻率法在地質災害勘查中的應用[J].江西電力職業技術學院學報,2004年9月第17卷第3期.

[3]孔繁良,陳超，孫冠軍.高密度電法在清江水布埡庫區滑坡調查中的應用[J].工程地球物理學報,2008年4月第5卷第2期.