高密度電法在巖溶塌陷勘察中的應用研究

由于近年來河南多地頻繁降雨，致使土壤處于飽和狀態，地層地基承載能力發生變化；另外，長期降雨引起地下水位變化。受此影響，河南多地出現地面塌陷，威脅著人民的生命財產安全，如駐馬店市確山縣等地突發地面塌陷地質災害。出現地面塌陷的原因，初步分析為巖溶塌陷。為了快速查明地面塌陷成因及機理，為地質災害應急防治工作提供依據。高密度電法集合了電剖面和電測深的優點，可以選取多種裝置，采用集中布點，一次測量，根據不同地質情況，選取合適的測量方式，可以得到更多的二維地電斷面，測量的數據量大、精度高、速度快，是覆蓋型巖溶地區查明巖溶塌陷成因的最有效的物探方法之一。在巖溶勘察中發揮著重要作用。

1 覆蓋型巖溶區地貌地質特征

1.1 地形地貌

覆蓋型巖溶區地貌類型多為山前沖洪積平原地貌類型，地形一般比較平坦。西地勢稍高，海拔高程96.3m，東北部地勢較低，海拔高程81.1m。其巖性分布為更新統灰黃色、姜黃色、棕紅色粉質粘土及粉質粘土夾碎石塊。

2)當市場需求減小(NH(q)

覆蓋型巖溶區西約1000m為構造溶蝕剝蝕低山，走向北西—南東，海拔高程100m～287m,山頂呈低緩渾圓狀。沖溝切割深度多為10m～20m，V型谷較多。組成巖性主要為古生代灰巖、白云質灰巖及白云巖。地表可見到石芽、溶洞、疙瘩石等巖溶景觀。

1.2 地層巖性

在覆蓋型巖溶區多為隱伏的古生界寒武系下統辛集組及地表分布的新生界第四系地層，下面僅對區內地層由老至新進行簡單概述：

（1）古生界寒武系（∈）

本次鉆孔揭露埋藏深度為21.4m～33.1m（據收集資料顯示，該地層埋藏深度多小于100m）。其巖性為白云質灰巖，灰黑色、青灰色間灰白色，巨厚層狀，單層厚6m～8m，產狀：傾向110°，傾角10°。巖石中方解石平均含量為67.46%，白云石平均含量19.7%，可溶蝕性變化較大，比溶蝕度0.5～1.12，比溶解度0.45～1.08，巖溶普遍較為發育，在收集孔分別見有發育程度不同的溶洞。

（2）新生界（Qp

）

Myeloid sarcoma forming a colon polyp with subsequent cytogenetic studies of a bone marrow biopsy revealing chronic myelogenous leukemia (CML).

第四系分布于覆蓋型巖溶區表層。

山西黃河沿線厚重多樣的歷史文化和民俗旅游資源缺乏活力載體來生動呈現，文化落地問題亟待解決。沿黃地區旅游產品以觀光旅游為主，業態發展單調，旅游經濟基本上是門票經濟，游客多為過境觀光旅游者，旅游產業綜合效益不高。一些景區，游客只能看到空蕩湯的地上文物古跡和民居建筑及低端的民俗飾品，能夠彰顯文化活力的民間歌舞戲曲、風味飲食、民間工藝等展示不足。沿黃旅游產品急需創新開發、深層次開發。

更新統沖洪積層：由上更新統、中更新統地層組成。巖性主要為灰黃、棕黃、雜灰褐色粘土、粉質粘土夾塊石、粉土、泥質中粗砂。土體均一結構，密實、硬塑、孔隙和裂隙較發育。具有吸水膨脹、失水收縮和反復收縮變形的特點。物理力學指標：天然含水量21.1%～24.4%，天然容重1.93～2.07g/cm

，天然孔隙比0.62～0.82，液限31.8%～43.8%，塑限18.5%～21.7%，內摩擦角12.5°～20.5°，內聚力0.51～0.97g/cm

，自由膨脹率25.4%，體縮率23.8%。該粘性土具弱膨脹性，易造成低層建筑物損壞。一般厚度20m～30m。

1.3 水文地質條件

（1）地下水類型和含水巖組及富水性特征

依覆蓋型巖溶區內地下水賦存介質空隙的成因、地層巖性、巖性組合、構造、地貌等條件、將區內地下水分為松散巖類孔隙水、碳酸鹽巖類裂隙—巖溶水。

此刻，盜走尸體的這只山精，體型粗壯，比成人還要高著一頭，一身漆黑油亮的毛，蓬松而茂密，一看便是一只正處壯年的雄性山精。

以碳酸鹽巖層頂板以上劃為淺層水含水巖組，其下劃分為深層含水巖組。

高密度電法工作布置如圖1所示，其中實線代表高密度測線。為了物探成果與地質工作能更好的結合解譯，本次平臺勘探測線布置按以下原則進行布設：

碳酸鹽巖類裂隙—巖溶水深層含水巖組，該類地下水含水巖組主要為古生界寒武系白云質灰巖等，巖溶發育程度極不均一，發育有形狀各異的小型溶洞及溶隙裂縫。含水巖組頂板埋深21.4m～33.1m。地下水位埋深23.0m（鉆孔數據）。

綜合以上內容，酒鬼酒瓶從藝術化、擬人化兩方面完成了現代酒類包裝容器設計，且取得了很好的效果，在市場上為酒鬼酒文化形象的確立奠定了良好的基礎。同時，其他設計者及企業也受到了這一設計作品的啟發，紛紛將陶瓷元素及其他傳統文化元素應用到了酒類包裝設計之中。

濱水動態人文景觀的活動場所從性質上可分為濱水物質空間和濱水精神空間兩大類。濱水物質空間主要指承載日常活動的必要性物理空間，一般具有固定性；而濱水精神空間則指具有一定信仰或意識基礎，且具有一定影響輻射性的空間。

（2）地下水補給、逕流、排泄

區內地下水補給來源主要為大氣降水及地下水側向徑流補給。松散巖類孔隙水含水層埋深淺且滲透性較強，地下水流向與地形傾向一致，由西南—東北徑流。其排泄方式為蒸發及徑流（區內無人工開采）。

依據資料，考慮工作區巖土體結構、強度、巖性組合特征和其它力學性質，將區內巖土體在垂向上劃分為以下2個工程地質巖組。

1.4 工程地質條件

碳酸鹽巖裂隙—巖溶水以水平逕流為主，表現為各個方向脈狀運動，在地形適宜時，于相對隔水層之上以泉水排泄（村民引用村西泉水即是）。逕流途徑短，水力坡度大，水交替作用較強。局部存在人為開采等排泄方式。

（1）厚層稀裂狀中等巖溶化硬灰巖、白云巖組（∈）

高密度電法資料處理軟件較多，一般利用瑞典res2dinv二維高密度電法反演程序進行處理。該軟件可以實現數據的壞點刪除、地形校正、格式轉換、二維反演等功能。經過軟件處理后的數據，將格式轉換數據后，利用Surfer軟件繪成視電阻率擬斷面圖。二維高密度電法反演軟件反演的一般步驟：①數據格式轉換：運行BTRC2002，將儀器中的原始數據轉換成軟件可以識別的數據類型。②運行2D RES軟件：點擊2DRES目錄里的2DRES.EXE即可運行。③輸入數據：點擊“文件”→“讀數據文件”，選中由BTRC2002轉換好的數據（.dat）。④反演：點擊“反演”→“最小二乘反演”，提示保存將要得到的反演結果（.inv）后，本軟件便開始用默認反演參數進行反演。在反演過程中，可以根據已知地層情況，進項約束反演。可以使得反演結果更真實可靠。⑤保存反演圖件點擊“輸出”→“保存為BMP或PCX文件”。⑥打開反演結果：點擊“顯示”→“顯示反演結果”即可進入結果顯示窗口，點擊“文件”→“打開反演結果”即可打開先前保存的反演結果（.inv），點擊“顯示”→“顯示數據及模型斷面”即可顯示該反演結果。

（2）粘性土單層土體（Qp

+Qp

）

對覆蓋型巖溶區進行了針對性的巖樣采集及測試工作，巖性主要以灰巖、粘土為主。

2 覆蓋型巖溶區電物性特征

分布在工作區地表以下20～30m的層位，由上更新統、中更新統含塊石亞粘土組成。土體均一結構，密實、硬塑、裂隙較發育。具有吸水膨脹、失水收縮和反復收縮變形的特點。物理力學指標：天然含水量21.1%～24.4%，天然容重1.93～2.07g/cm

，天然孔隙比0.62～0.82，液限31.8%～43.8%，塑限18.5%～21.7%，內摩擦角12.5°～20.5°，內聚力0.51～0.97g/cm

，自由膨脹率25.4%，體縮率23.8%。該粘性土具弱膨脹性，易造成低層建筑物損壞。

物性差異是開展物探工作的重要前提，地層電阻率與不同的沉積地層的礦物巖性有一定相關性，寒武—奧陶系為高阻層，其值可達1000Ω·m以上；新生界電阻率較低。巖礦石電阻率以灰巖、白云巖最高，其值可達數萬歐姆·米，而粘土電阻率較低，只有15～25Ω·m左右。

根據我院以往的電測深資料分析，該地區各主要巖性地層的電性參數大致如下：

從而可見，本次工作探測的目的層（溶洞）與圍巖（灰巖）之間存在比較明顯的電性差異。采用高密度電法進行探測是理想的方法選擇。

綜合分析高密度反演斷面圖，地表一般視電阻率大于20Ω·m，推測該地層為粉質粘土干燥，造成地表高阻現象；在視電阻率在15Ω·m左右，推測該地層為粘土、粉質粘土；視電阻率在20Ω·m左右，推測該地層為中細砂；局部視電阻率大于30Ω·m，推測該地層為中粗砂。下部視電阻率較高，為較完整的灰巖。

3 工作布置與方法處理

覆蓋型巖溶區分布的淺層含水巖組。其組成巖性一般為上更新統、中更新統的泥質中粗砂及粉土、粉質粘土。由于受構造控制，含水巖組底板埋深變化較大，從南西—東北部底板埋深逐漸增大。含水砂層的空間分布不均。含水砂層厚度分布1～4層，單層厚度1m～3m左右。含水層巖性泥質含量很高。砂層底板埋深10m～22m。

（1）測線大致垂直于地層走向；

（2）測線大致垂直于巖溶發育通道，控制控制巖溶延伸方向；

圖3：2-2′線高密度電法反演斷面圖，是高密度測線的最南的東西走向的測線。可以推斷2線從西到東，基巖埋深越來越大。在350m左右位置出現凹陷，推斷巖溶溶洞發育。后經鉆孔驗證，0m～18m為第四系粘土、粉質粘土夾碎石，下部為灰巖，其中18m～21m為灰巖，21m～24m出現深度達3m溶洞，下部灰巖完整，與高密度電法剖面反演一致。

如在駐馬店市某地布置的高密度電法工作平面圖（如圖1-1）。高密度電法按“十”字型布設，共布置7條測線（編號1-1′、2-2′、3-3′、4-4′、5-5′、6-6′、7-7′如圖1），線距50m，測點距10m，單條測線長度0.6km，合計總長4.2km。

主要分布于覆蓋型巖溶區地表20m～30m以下的地層。巖性為白云質灰巖，厚層狀，巖溶裂隙較發育，鮮巖石抗壓強度較強，工程力學性質相對較好。

4 典型剖面分析

選取3條典型剖面進行分析研究：

參照國內《獸用消毒劑鑒定技術規范》[8]及《消毒技術規范》[9]試驗方法進行。將菌株分別接種到瓊脂培養基劃線培養,傳至3 代,挑取單個菌落接種到相應的肉湯培養基中,37 ℃培養18～24 h,再分別接種到斜面培養基放4 ℃冰箱,儲存備用。

圖2：1-1′線高密度電法反演斷面圖，是高密度測線的最南的東西走向的測線。由上圖，可以推斷1線從西到東，基巖埋深越來越大。在300左右位置出現凹陷。推斷與巖溶發育，但是巖溶發育一般。后經鉆孔驗證，0m～21m為第四系粘土、粉質粘土夾碎石，下部為灰巖，僅在土巖界面出見少量溶蝕裂隙。與高密度電法剖面反演一致。

由表3可知，第一個特征根較大，為4.810，而第二個特征根下降較快，本應提取一個主成分。但考慮到主成分數的減少將降低回歸模型的顯著性，因此，提取2個主成分更為恰當。由表3可知，當提取2個主成分時，可以解釋98.701%的總體方差，信息損失量不到1.3%。

圖4：3-3′線高密度電法反演斷面圖，是高密度測線的最南的東西走向的測線。可以推斷3線從西到東，基巖埋深越來越大。在230m左右位置出現凹陷，推斷巖溶溶洞發育。后經鉆孔驗證，0m～19m為第四系粘土、粉質粘土夾碎石，下部為灰巖，其中19m～23m為灰巖，23m～32m深度內出現多層溶洞，最大溶洞可達2.5m溶洞，下部灰巖完整，與高密度電法剖面反演一致。

5 電法剖面與巖溶塌陷成因

5.1 巖溶塌陷形成條件

巖溶塌陷是受多種因素影響和作用的結果，巖溶空洞裂隙、上覆松散蓋層巖土體和地下水動力條件是產生巖溶塌陷的三個基本條件。①巖溶空洞裂隙是可溶巖巖溶發育程度的標志，在巖溶塌陷區均存在著不同規模的巖溶空洞裂隙，是巖溶塌陷的前提條件。巖溶空洞裂隙不僅是上覆土體塌陷的空間和土巖界面處土里被侵蝕和搬運的場所或通道，也是地下水水力聯系的通道和環境條件。是巖溶地下水和覆蓋層潛水之間徑流的通道和儲存空間。②巖溶塌陷即為上覆土體的破壞。上覆蓋層土體既是塌陷的破壞體，也是影響塌陷的重要因素，其土體巖土物理性質、結構組成及含水條件對巖溶塌陷形成起決定性作用，在巖溶塌陷區，上覆土體一般具有較差的工程地質特性，一般有較強的親水性。③地下水水力聯系是巖溶塌陷的主要誘因，是巖溶塌陷發育過程中的主導因素。巖溶塌陷的形成、發展、與地下水條件息息相關。上部潛水水位的升高，上部潛水補給巖溶地下水，上部土體中的細小顆粒，由于潛蝕作用，在溶洞孔隙中北帶走，加速上部土體的瓦解。巖溶地下水位的變化，會引起溶洞孔隙的真空負壓或沖爆作用，增加上覆土體的下滑力，破壞上覆土體的應力平衡狀態。同時由于地下水水位變化，使得上覆土體的巖石物理力學性質發生變化，土體強度降低，加速巖溶塌陷的形成。

5.2 高密度電法剖面和巖溶塌陷的成因分析

在覆蓋型巖溶地區，河南地區多干旱少雨，地下水位處于低位，在大暴雨作用時，雨水除一部分地表逕流流失外另一部分通過土體孔隙滲入土中，尤其是通過植物根系（如茂密樹林）入滲至更深部。使得地下水動力條件發生改變，原本被堵塞的落水洞、裂隙口及相連的下部排水通道復活，重新地下水集中活動的區域（圖4-5a），在巖溶發育前期，巖溶裂隙不甚發育，在高密度電法剖面（圖2）上部覆蓋層粘土、粉質粘土，電阻率10～40Ωm之間和下部灰巖電阻率大于100Ωm。呈現明顯的地層界限。

在科學技術日新月異的當今，很多教師開展反思性教學時都引入了錄像技術，通過課堂錄像的方式，可以還原教師和學生在課堂上的表現，甚至可以細化到任意一個環節，比如學生上課時的面部表情、教師和學生說過的話、教師和學生的動作與手勢等等，這些細節都是平時很難捕捉但卻能夠被錄像輕松捕捉的。教師在課堂結束之后要對課堂教學錄像進行分析、審視，正確的對待自己在課堂上表現不足的地方，這樣才能有目的的改進，同時也能更進一步的了解和掌握學生的課堂表現，有利于強化教師創設特定教學情境，進行反思的能力。

地下水位上升，遇到抗水性差的土，溶蝕作用加強，引起上覆土體崩解，崩解物部分順喇叭口落入下部溶洞中，初步形成了上覆土層的空洞（圖4-5b）。在高密度電法剖面（圖3），在巖溶空洞發育區，原本正常層序的地層的凹陷，在凹陷區形成了低阻閉合圈，電阻率低至10Ωm以下。在低阻閉合圈上部有相對高阻區域，電阻率50～80Ωm，是巖溶空洞上部的灰巖喇叭口，厚度一般不大。

地下水繼續作用，顆粒沿巖溶洞穴裂隙被帶走，使上部土體中空洞進一步擴大，向上呈拱形發展（圖4-5c）。

貫徹落實人民中心觀，很重要的一條就是堅持黨的領導、人民當家作主和依法治國的統一。“黨的領導是人民當家作主和依法治國的根本保證，人民當家作主是社會主義民主政治的本質特征，依法治國是黨領導人民治理國家的基本方式，三者統一于我國社會主義民主政治偉大實踐。”[4]36

土洞進一步擴大，空洞向地表發展，頂板逐漸變薄，當拱頂薄到不能支撐上部圖的重量時，變突然發生塌落（圖4-5d）。在巖溶塌陷區旁測量的高密度電法剖面（圖3），即使塌陷已經形成，高密度電法可以查明巖溶空洞形成的低阻閉合圈（電阻率低于10Ωm），且在閉合圈上部存在相對高阻區域，該高阻區域由兩方面引起，一是塌陷形成后，塌陷區周圍土體中水量被疏干，上覆土體電阻率增大，二是在溶洞上部的喇叭口處的灰巖并未完全破壞，在土巖界面處，未形成大小一致的空洞。高密度電法剖面和地層結構分析一致。

6 結論

（1）高密度電法方法成熟，數據采集系統自動化、數據量大，精度高，效率高，資料處理軟件也較完善。經地質鉆探驗證后，高密度電法是巖溶塌陷勘察中行之有效的物探方法技術。高密度電法在查明巖溶塌陷機理的前期，中期，后期都能有明顯的異常顯示。根據高密度電法剖面的形態，可以推測巖溶發育的狀態和地層結構。為地質災害防治，提高有力支撐。

7) 2—3狀態轉換。2—3狀態轉換是在0—2轉換的前提下，由于0狀態轉換到2狀態是FDU，因此2—3狀態轉換的概率為λS，λS出現的原因是該回路不容忍安全失效。

（2）高密度電法屬于電法勘察的一種，同樣也存在局限性，如勘探深度有限，受工業電流的影響及周圍建筑物過于密集無法布線。應探索其他方法與之相配合。

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