綜合物探技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害隱患排查中的應(yīng)用

莫子奮

（江西省核工業(yè)地質(zhì)局二六五大隊，江西 鷹潭 335001）

地質(zhì)災(zāi)害是自然災(zāi)害的主要類型之一，常見災(zāi)害有斜坡巖土體地質(zhì)災(zāi)害(崩塌、滑坡、泥石流)，地面變形地質(zhì)災(zāi)害(地面沉降、地面塌陷、地裂縫)等類型。由于人類活動加劇了地質(zhì)環(huán)境的惡化速度，從而引發(fā)自然災(zāi)害，其所造成的間接損失是無法估算的[1]。因此，本文依靠現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，全面、系統(tǒng)、深入地開展地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查，以此保護人民的生命財產(chǎn)安全，降低地質(zhì)災(zāi)害的損失，對實現(xiàn)社會、經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展具有非常重要的意義。

地球物理探測方法（物探方法）是一種高效、無損傷的勘察方法，在地質(zhì)調(diào)查、資源勘查中已經(jīng)取得了顯著的成果。因此，隨著儀器精度的提高和理論的成熟，物探方法逐步在工程勘察中得到應(yīng)用。巖溶發(fā)育區(qū)的地球物理特征能夠產(chǎn)生物性異常，是物探方法應(yīng)用的前提條件[2]。

目前在國內(nèi)，地球物理方法主要應(yīng)用在地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生后，以應(yīng)急、營救等形式出現(xiàn)在地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)場，排查是否仍然存在地質(zhì)隱患，該應(yīng)用缺乏超前性、系統(tǒng)性，未達到預(yù)報排查的效果，而且利用物探方法排查地質(zhì)災(zāi)害時，缺少利用綜合性方法的一致性解決物探方法的多解性。

近年來江西省安福縣橫龍鎮(zhèn)院塘村多處地方發(fā)生房屋倒塌、開裂，地面塌陷、地面開裂等地質(zhì)災(zāi)害。威脅到該村的人民財產(chǎn)安全，為了了解該地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害隱患的危害程度及該地區(qū)內(nèi)溶洞、巖溶構(gòu)造分布情況和分布范圍，故在該地區(qū)開展物探勘查工作。

1 概況

工作區(qū)位于江西省安福縣橫龍鎮(zhèn)院塘村，隱患排查面積約0.9km2。主要工作量為高密度電法90條線，點距為3m，音頻大地電磁測深301點，點距20m。音頻大地電磁測深點與部分高密度點重疊。測線覆蓋整個區(qū)域，能夠摸清該地區(qū)的地下巖溶分布情況。

2 工作區(qū)地質(zhì)、地球物理特征

工作區(qū)主要分布有第四系(Q4)、石炭系橫龍組（C2h）。第四系上部為棕紅色粘土、粉質(zhì)粘土；中下部為礫石、砂卵石層為主，局部夾湖沼相灰～灰黃色粘土及泥炭層 。橫龍組巖性主要有灰、灰白色、淺灰色厚層狀白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、灰白帶肉紅色灰?guī)r。地面塌陷、地面沉降的形成與巖溶發(fā)育、構(gòu)造破碎帶和人類活動及地下水活動有關(guān)。

工作區(qū)內(nèi)第四系（Q）巖性以粘土、砂質(zhì)粘土為主，在含水的情況下，粘土、粉質(zhì)粘土為低電阻率層，電阻率為幾～十幾歐姆·米。石炭系橫龍組（C2h） 巖性以灰?guī)r為主，灰?guī)r的電阻率很高，從幾百到幾千歐姆·米，甚至更高。當(dāng)灰?guī)r中有溶洞并被水、或含水的粘土、礫石等填充時，其電阻率會明顯下降，未充填的溶洞呈高阻，由于巖溶裂隙形成的含水帶呈低阻等特征，均為電法探測溶洞提供了物性條件。

3 方法技術(shù)選擇

利用物探方法排查地質(zhì)災(zāi)害隱患有多種方法，如：高密度電法、探地雷達、土壤氡濃度掃面、夸孔地震CT和線層地震發(fā)射波等。其中高密度電阻率法最為常見，并且應(yīng)用效果明顯，具備便捷、經(jīng)濟的特點。但是受探測深度的限制，對深部的地質(zhì)信息探測有限，存在次生隱患，往往地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生在次生隱患部。音頻大地電磁測深法，在隧道工程應(yīng)用較廣，有效的探測出深部裂隙帶的分布情況，但是災(zāi)害排查中應(yīng)用較少。

本文通過高密度電阻率法和音頻大地電磁測深綜合物探方法進行地質(zhì)災(zāi)害隱患排，查清淺部隱患，排查深部次生隱患。利用高密度電法進行掃面，選擇地質(zhì)和物探成果篩選的重點地段進行音頻大地電磁測深。

4 方法原理

4.1 音頻大地電磁測深

EH4連續(xù)電導(dǎo)率剖面儀是一種特殊的大地電磁測深（MT）儀器，既可以接收天然場源的大地電磁信號，又可以接收人工場源的電磁信號，并且接收的頻率高于MT儀器采集的頻率，其主要用于金屬礦、地?zé)崽铩⒙癫販\的油氣田、水文、工程、環(huán)境等領(lǐng)域的淺層勘探。EH4大地電磁法和 MT 的理論和實際工作方法基本相同，不同點是采集的頻率段不一樣，以及獲取的信息不同。

4.2 高密度電阻率法

不同的巖層由不同的礦物組成，因此，巖層的電阻率不同。根據(jù)該現(xiàn)象，高密度電阻率法通過地表電極向地下供電，在地下建立人工電場，通過測量電場在地下的分布狀態(tài)，計算巖層的電阻率，分析巖層電阻率的變化，間接掌握地質(zhì)構(gòu)造。采用重慶地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)的DUK-2A 高密度電法測量系統(tǒng)，選用施倫貝爾( SB1) 裝置，點距3 m，與其他裝置相比，SB1 裝置中MN 始終保持最小極距不變，減少了體積平均效應(yīng)的影響。利用Geogiga RImager軟件進行反演解釋，其數(shù)據(jù)處理流程為: 將原始數(shù)據(jù)從儀器導(dǎo)入計算機并儲存→剔除壞點數(shù)據(jù)、修正干擾數(shù)據(jù)→格式轉(zhuǎn)換→正演→反演。

理論上溶洞、土洞等呈現(xiàn)高阻，但多數(shù)溶洞、土洞呈充填或半充填狀態(tài)，充填物為低阻，因此，大多數(shù)空洞由于低阻屏蔽的影響，呈現(xiàn)低阻；如果高阻巖層被低阻巖層錯斷或高阻巖層局部出現(xiàn)低阻，則推測該部分為溶洞或破碎帶[3]。

5 取得成果

見圖1，根據(jù)第四系低阻值的原理，音頻大地電磁測深推測出基巖界限清晰。根據(jù)等值線突變處及等值不等間距現(xiàn)象，推測該剖面覆蓋區(qū)存在3條裂隙發(fā)育帶，一個巖溶發(fā)育區(qū)。

圖1 Ⅰ音頻大地電磁測深推測成果圖

見圖2，根據(jù)反演得出等值線，高密度電阻率法推測該剖面覆蓋區(qū)有3條裂隙發(fā)育帶和兩個溶洞發(fā)育區(qū)。

圖2 高密度電法測量1號剖面推斷成果圖

這兩種方法在一個條剖面開展測量，推測的結(jié)果有兩條裂隙帶吻合。但是巖溶發(fā)育區(qū)未重合，造成該情況的原因是高密度僅將淺部的巖溶探出，深部未反映，音頻大地電磁測深把深部存在巖溶區(qū)反映出來，淺部巖溶未見。

本文經(jīng)過高密度電法探測成果推斷出本次勘察區(qū)內(nèi)溶洞有27處，巖溶裂隙發(fā)育區(qū)29處，裂隙發(fā)育帶21處。音頻大地電磁測深測量，推測出測量覆蓋范圍內(nèi)存在9條裂隙帶，深部巖溶區(qū)10處。

兩種方法推測成果有6條裂隙帶吻合，巖溶有3處吻合，音頻大地電磁推測的另外3條裂隙帶是隱伏構(gòu)造和7處巖溶區(qū)，埋藏較深，超過高密度探測范圍，其未探測到[4-11]。

6 結(jié)論

本文研究的高密度電阻率法和音頻大地電磁測深的綜合物探方法在地質(zhì)災(zāi)害排查中，有以下優(yōu)缺點：

（1）在巖溶區(qū)，通過音頻大地電磁測深探測巖溶分布情況，優(yōu)點為有效發(fā)現(xiàn)隱伏構(gòu)造及深部巖溶，但是其對淺部地帶的小巖溶探測效果不佳。

（2）高密度電阻率法，深度與點距及采集層數(shù)有關(guān)，如果增大點距，可以滿足探測深部要求，但對單一異常體容易錯失。因此，探測目標(biāo)體決定其點距。該方法可以清楚的探明淺部巖溶的分布情況，但深部地段難于探明。

綜上所述，利用綜合物探方法，可以在地質(zhì)災(zāi)害排查中相互彌補。利用綜合物探方法的一致性解決物探方法單一使用時的多解性，增加物探方法的準(zhǔn)確性。