综合物探方法在岩溶勘查中的应用

翟法智 石苗灿 占如如

【摘要】介绍了地震映像和高密度电法的基本原理，通过对工程实例的分析，阐明了地震映像和高密度电法在工程勘查特别是岩溶勘查中的实用性。提出了在选择这两种方法时需要注意的方面。

【关键词】地震映像；高密度电法；岩溶勘查；应用

地下岩溶塌陷，时刻影响着人们的安全生活。岩溶塌陷原因有很多：如地下水位发生变化、地面压力过重、地下流水冲刷等等。因此在地下岩溶未塌陷之前或已塌陷周边探明地下洞穴的存在，是对地下岩溶塌陷治理及安全防护起到重要作用。目前主要探测岩溶的有钻探和物探。为了进一步探明地下岩溶，本文叙述以综合物探方法进行地下岩溶探测，方法主要为地震映像法和高密度电法。

1 方法原理

1.1 地震映像法

地震映像法是基于反射波法中的最佳偏移距技术发展起来的一种浅地层勘探方法，这种方法可以利用多种波作为有效波来进行探测，也可根据探测目的要求仅采用一种特定的波作为有效波。常用的是反射波、折射波和绕射波，也包括有一定规律的面波、横波和转换波。在这种方法中，每一测点的波形记录都采用相同的偏移距激发和接收，沿测线方向记录的高密度的各测点的波形能够反映出地质体沿垂直方向和水平方向的变化。

在野外工作时，每次激发，在接收点采用单个检波器接收，仪器记录后，激发点和接收点同时向前移动一定距离（或称为点距），记录点位于激发和接收距离的中点，反映中点两侧射线传播范围内地下的岩层、岩性的变化，重复上述过程可获得测线上的一条或多条地震映像时间剖面。

1.2 高密度电法

高密度电阻率法属常规直流电法，是以不同岩（矿）石之间导电性能差异为基础，通过接地电极在地下建立人工电场，以电测仪器观测因不同导电地质体存在时地表电场的变化，从而推断和解释地下地质体的分布或产状，达到解决地质问题的目的。高密度电阻率法又叫电阻率层析成像（Resistivity Tomography），集电剖面法和电测深法的特点为一体，实行密集采样来提高采样率，用"多次覆盖"的方法来提高信噪比。高密度电阻率法是高精度的直流电法。

由于高密度电法可以实现数据的快速采集个微机处理，从而改变了电法勘探的传统工作模式，大大提高了工作效率，减轻了劳动强度，提高了电法勘探的智能化程度。

2 应用实例

在许多工程中，特别是灰岩地区，更容易有岩溶发育。利用地震映像可以较准确的查找岩溶横向的发育情况，但由于速度较难提取，很难确定灰岩的深度。高密度电法能探明灰岩深度，但探测精度相对较低，正好可以起到互补作用。

2.1 工程概况

本工程为浙江某个垃圾焚烧发电项目工程，在其勘察施工过程中，发现有岩溶发育存在，为此展开了物探勘查，查明岩溶发育情况。本场地地层相对较为单一，上部有0.1～0.3m覆盖层，下部均为灰岩。根据实际需要本次共布置了高密度电法测線4条，地震映像测线4条，其中为了利于显示，本文分别将D4和D6测线缩短。如图1所示。

2.2 野外工作参数的选取

根据已有钻孔资料，本场地岩溶分布在深度为4～8m左右。图2为干扰波试验剖面，道间距为1m，炮检距依次为0～23m。从图中可以看出0～2m，直达波干扰很强，很难与其他波形分开，当偏移距大于5m时，虽然各种波相互分开，但由于传播距离远，能量衰减快，信噪比大大降低。因此最佳偏移距为3～5m。经现场试验并结合任务要求，本次地震映像采用38Hz检波器，偏移距为3m，道间距为0.25m。采样点数为512点，单道采集，连续记录的野外工作方法。高密度电法采用点距为1.5m，电极数为60根，最小隔离系数为1，最大隔离系数为16。

2.3 综合物探在岩溶特征识别及地质解释

图3为其中一条测线D4的时间剖面图，从图3中我们可以看出，在测线里程7～8m左右，在时间40之间，地震波出现同向轴不连续，由一组波分成多组拨，然后有合成一组波。推测该处为岩溶发育异常反应。为进一步验证其存在，分别沿测线布置了一条高密度电法，垂直与异常区布置了一条地震映像测线。

在图4中，由于场地原因，未能将测线G4的中点置于异常位置，测线里程66m位置对应于图1的测线里程7.5m位置。通过对外业数据畸变点处理，并进行反演计算，绘制出视电阻率断面图。从图中可以看出，该区域相对较小，岩溶发育埋深为4.5～6m。

图5测线G6垂直于G4测线，且测线测线G6测线里程4.0m处与测线G4的测线里程7.5m位置重合。从图5可以看出，在测线里程约3.5～4.5m出现反射波同向轴不连续，振幅

能量衰减较快，推测为岩溶异常区域。三条测线位置异常重合，最终推断该位置为岩溶发育区域，推测该岩溶发育位于地下埋深为4.5～6.0m，宽带约为1m。勘察施工单位根据我方提供的异常位置进行钻孔，结果与我方提供的异常位置基本一致。

3 结语

地震映像法和高密度电法在解决各类地质问题中有了很好的应用，它们各有自己的长处，有也自己的不足之处。因此，在勘查中，首先要了解场地是否适合这两种方法进行勘查。

在选择地震映像时，因注意1）偏移距的选择，不同的偏移距对突出异常的信号有明显的不同；2）根据异常的大小，选择适当的道间距。3）从上述两图看出，由于映像采集时，具有各向异性， 同一个异常在不同方向进行采集时，其异常形态也不相同，在判断异常时应注意。

在选择高密度电法时，因注意1）根据异常不同，选择不同的采集装置。2）根据不同深度，选择不同的电极距，同时需考虑地下介质的导电性。

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作者简介：翟法智（1983-），男，物化探工程师，主要从事工程物探勘查工作.