高密度电法在探测隐伏岩性分界面中的应用

农观海

（贵州省有色金属和核工业地质勘查局地质矿产勘查院，贵州 贵阳 550005 ）

高密度电法是一种新兴工程物探方法，它具有用途广泛、自动化程度高、探测深度灵活、观测精度高、经济以及速度快等特点。高密度电法测量的成果可以通过人机交互反演软件进行必要的处理和反演最终以二维断面图的形式表现，视电阻率成果图件能够较为精确地将地电断面沿水平和垂直方向变化反映出来。

因高密度电法反映的地电信息丰富，而且资料处理与成果解译比较简单，因而在水利水电工程、环境工程地质、工程地质勘查、城市工程勘查以及工程质量检测等诸多领域皆有较为广泛的应用。

1 高密度电法基本原理

高密度电法的基本工作原理与常规电阻率法相类似。它是以地下岩土体的电性差异为基础的一种电法勘探方法，根据人工通过特定的装置往地下施加稳定的电场，研究地下传导电流的分布规律，推断地下具有不同电阻率的地质体的赋存情况以及空间分布情况。高密度电阻率法的物理前提是地下介质间的导电性差异，和常规电阻率法一样，它通过A、B电极向地下供电流I，然后在M、N极间测量电位差ΔV，从而可求得该点(M、N之间)的视电阻率值ρs=KΔV/I，根据实测的视电阻率剖面，进行计算、分析，便可获得地下地层中的电阻率分布情况，从而可以划分地层 ， 判定异常等[1，2]。

2 工程实例

2.1 工程概述

勘查区位于贵州某地区拟建物流园区内，物探测线布设于园区边缘处某待治理边坡的顶部，其坡顶植被比较发育，坡面上部为原始山体，下部为裸露基岩，在其坡下是拟建物流园区内的建筑物。

该边坡主要为土质边坡，高度约为50米，坡度较陡，坡角可以达到40o-70o，边坡部分区段存在滑坡迹象，存在一定的危险性。

对该边坡情况进行初步的了解过后，对其进行详细勘查，并通过应用高密度电阻率法测量手段以了解其隐伏基岩面的埋深（即第四系覆盖层的厚度），进而对边坡稳定性提供地球物理依据。

2.2 地球物理特征

勘查区岩性地层大致可分为第四系堆积物与基岩。其中第四系主要为粘土、粉土等为主，电阻率一般为几十至几百欧姆·米，表现为相对低阻；下伏基岩为沉积岩，岩性以灰岩为主，电阻率范围一般为几百至几万欧姆·米，表现为相对高阻。

因此，基岩分界面上下地层电性差异较为明显，具备地球物理探测的物性前提条件。

2.3 工作方法

本次物探测量仪器选择使用重庆奔腾数控技术研究所生产的WGMD-4高密度电法系统，该设备主要是由WDJD-4多功能数字直流激电仪和WDZJ-120多路电极转换器组成。

沿着测线进行一次性布线，一次性进行测量。本次测量主要采用参数如下：装置：温纳装置；道数：120道；电极距：5米；剖面数：39。

图1 高密度测量二维反演视电阻率成果图

图2 物探解译示意图

2.4 资料的推断解释

从图1可以看出，图中地表平距60米附近出现一向小号点延伸的低阻通道，推断可能是断层破碎带引起的异常响应。

在地表平距90-560米附近表层出现相对高阻区域，推测可能是由于表层浮土层比较松散而且干燥引起的异常形态；下方埋深几米至40米附近出现一比较明显的低阻带，推测可能是由于基岩上表面含水或者是软弱层引起的异常响应；下部出现电阻率相对高阻区域推断是由于基岩层引起，因此图中虚线处推测为第四系覆盖层与基岩面的接触面[3]。其解译示意图参见图2。

从图2可以看出，钻孔HP-66基岩面的埋深最深，推测基岩界面的埋深约为22米（28-25米附近）；钻孔HP-49、HP-50覆盖层较浅，基岩面位于地表附近，根据现场踏勘，这两个钻孔地表即有基岩出露，覆盖层较薄，测点浅部表现为高阻特征，与实际基本吻合[4]。

3 钻探验证

图3 钻探揭露实际地质模型

通过将高密度电阻率法测量结果进行反演推测的基岩界面（参见图2）与钻探实际揭露的基岩界面（参见图3）相对比，发现在埋深上基本吻合，形态上较为相似，证明了高密度电法在第四系覆盖层较厚的情况下探测基岩面的空间形态可以取得较好的效果，具有很好的参考价值。

4 结论

（1）实践证明，高密度电法对低阻异常体具有较高的灵敏度，而且高密度电法本身具有采集信息量大、工作效率高效、解译直观方便等优点，是解决各种工程地质问题行之有效的方法。

（2）在实际的工作过程中，应根据勘查的目的和工程的实际情况，合理选取勘查方法，再结合高密度电法等物探方法，不仅可以提高工程勘查的质量，还可以提高项目实施的效率，达到事半功倍的效果。

（3）实践成果显示，该方法对探测隐伏基岩分界面可取得较好的勘探效果，为工程建设、地灾评估等提供了可靠的地球物理依据，节约了勘查成本，具有较好的经济价值与推广价值。