高密度电法在某防空洞勘探中的应用＊

韩锡勤 程 邈 林 松

(1)中国地震局地震研究所,武汉 430071 2)武汉地震工程研究院,武汉 430071)

高密度电法在某防空洞勘探中的应用＊

韩锡勤1,2)程 邈1,2)林 松1,2)

(1)中国地震局地震研究所,武汉 430071 2)武汉地震工程研究院,武汉 430071)

介绍高密度电法的原理、应用及其特点,并应用高密度电法对防空洞进行勘察,取得了较好的地质效果。

高密度电法;防空洞;勘探;原理;地质效果;视电阻率

1 引言

随着国家经济建设全面开展,国家和社会对基础设施建设的关注度不断提高,工程地质勘察也做得越来越详细和全面。而高密度电法以其快速、有效的特点在该领域应用广泛。主要应用于调查地层浅部的地层结构、断层地质参数以及岩溶、空洞等不良地质体等等,并获得了较好的效果。

2 高密度电法基本原理

高密度电法实际上是一种阵列勘探[1]、以岩土电性差异为基础的电探方法,研究在施加电场的作用下,地下传导电流的分布规律,从而达到探明地下地质结构的目的。野外工作时将数十根电极一次性布设完毕,每根电极既可作为供电电极,也可作为测量电极。通过程控多路电极转换开关和电测仪实施数据的自动、快速采集。极距的递增一般以电极间距为单位,每个极距依固定的装置形式逐点由前向后移动完成该数据采集,然后增大极距进行下一个极距的数据采集。随着隔离系数的增大,测点数逐渐减少,测点在断面上的分布呈倒三角形。

电场分布的偏微分方程为：

式中:x0、y0、z0为电场点坐标;x1、y1、z1为源点坐标。当 x0≠x1,y0≠y1,z0≠z1,即只考虑无源空间时,上式变为拉普拉斯方程▽2U=0。在复杂条件下,无法求得拉普拉斯方程的解析解,因此采用数值模拟方法[2]。例如:二维地电模型使用点源二维有限元法,三维地电模型则使用有限差分法等来解决上述问题,目前的高密度电阻率法实际上是多种排列的常规电阻率法与资料自动处理相结合的一种综合方法[3]。

3 工区地球物理条件

该工区拟建建筑,在前期的工程勘察中发现一条 20世纪 70年代的地下防空洞位于拟建建筑物的东南方向(顶板埋深约 12 m,可见洞口,但内部局部塌方,无法通过)。本次勘探的目的是探测在建筑区域内是否还存在其他人工洞穴。

工区内上覆一层约 5米厚人工细碎石、直接覆盖于基岩上 (灰岩)。勘探前在工区内均洒水约 10分钟,以降低接地电阻,与人工洞穴形成明显的电阻率差异。从而使高密度电法勘探达到此次工作目的。

4 布线及参数选择

受场地限制,自此工作参数选用温纳装置,2米电极距,60根电极。选用重庆地质仪器厂DUK-2A高密度电法测量仪。共布置测线两条见图 1(粗实线为测线,浅灰色方块为拟建建筑,虚线为推测人工洞穴位置)。

在拟建建筑靠近人工洞穴的两侧设置两条测线。南北向为 1号测线,东西向为 2号测线。由于场地限制 1号测线沿建筑东面建筑边线向内 1米布置,2号测线向南延长 10米,沿建筑南面建筑边线布置,并两边各延长 30米。

图1 测线布置Fig.1 Arrangement ofmeasuring lines

5 资料成果图与分析

断面等值线主要特征分析：

1号测线上(图 2(a))可见视电阻率主要呈成层分布。中间较高视电阻率的成因与现场施工人员交流后得知此处为一大石块且深度不符合已知条件(＜12m),故不认为为人工洞穴。

2号测线上(图 2(b))明显可见视电阻率在水平位置 48～52 m,深度 12～14 m处,发现高视电阻率区域,该区域与推测的异常位置及深度较为符合,认定为人工洞穴。左侧低阻区域与现场施工人员交流后得知为人工填土。

图2 视电阻率模拟断面图Fig.2 Fitted profiles of resistivity

6 结论

1)1号测线上未发现异常,可认定无孔洞通过拟建建筑的东面建筑边线;

2)2号测线上在水平位置 48～52m处发现高视电阻率异常,可认定为人工洞穴;而拟建建筑的南面的建筑边线无孔洞通过。

因此判定拟建建筑的建筑红线内无人工洞穴。

最后,在后期从施工单位得知,此次勘探的结果比较准确。进一步验证了高密度电法在人工空洞、岩溶勘探方面的有效性。

1 葛如冰,等.高密度电阻率法在灰岩地区的应用研究[J].物探与化探,1999,23(1)：28-32.

2 王文州.物探技术在高速公路溶岩地区地质勘探中的应用[J].中外公路,21(4)：56-58.

3 刘晓东,张虎生,朱伟忠.高密度电法在工程物探中的应用[J].工程勘察,2001,4：64-65.

APPL ICATION OF HLGH-DENSITY ELECTRICAL M ETHOD IN INVESTIGATION ON A IR-RA ID SHELTER

Han Xiqin1,2),ChengMiao1,2)and Lin Song1,2)

(1)Institute of Seism ology,China Earthquake Adm inistration,W uhan 430071 2)W uhan Institute of Earthquake Engineering,W uhan 430071)

The fundamental principle and application of hlgh-density electrical method are introduced.High density electricalmethod has heen introduced to carry out investigation on the air-raid shelter and the good geological effect is achieved.

high density resistivitymethod;air-raid shelter;exploration;principle;geological effect;apparent resistivity

1671-5942(2010)Supp.(Ⅰ)-0165-02

2010-07-26

韩锡勤,男,1963年生,工程师,长期从事工程地质和网络通讯工作.E-mail：han526@163.com

P631.3+22

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