浅议高密度电法探测隐伏断裂在工程场地中的应用

梁久亮+王立会

【摘要】淮南大通550KV变电站工程开展场地地震安全性评价工作时发现 断裂可能从场地通过。应用高密度电法等物探手段对该工程场地进行了隐伏断层的探测，并用联合剖面法进行验证，同时开展针对该工程场地近场的地质调查，推断经过场地的断裂为颍上～定远断裂或其高序次生断裂。该断裂对工程构成影响，最终建设方采取了避让措施。

【关键词】高密度电法；隐伏断层；工程应用

A Brief Discussion of Application Using High-density Resistivity Method to Detect Concealed Fault in Engineering Sites

Liang Jiu-liang，Wang Li-hui

（Earthquake Administration of Anhui Province Hefei Anhui 230031）

【Abstract】During the earthquake safety evaluation of Datong 550kv transformer substation project in Huainan city， it occurred that F7 fracture crack underground could pass the project area. Using geophysical prospecting such as high-density resistivity tomography to explore and detect the concealed fault under-earth， validated by composite profiling method. Meanwhile， geological investigation has been carried on to verify geophysical prospecting methods. All these result in the deduction that the fracture crack underground that passes the project area probably is part of Yinshang-Dingyuan fracture or its high order secondary fracture， which could be a very big threat on the substation project. Eventually， the building side chose to avoid this fracture to prevent potential earthquake problems.

【Key words】High-density resistivity tomography；Shallow-buried fault；Engineering application

1. 引言

（1）隐伏断层具有很强的隐蔽性，人们往往疏于防范，它一旦活动则会对工程造成难以预料的破坏^[1]。当场地及周边地区深部不存在发震断层时，即使有浅部断层存在，该场地地震危险性和危害性都不大，若场地及周边地区深部存在发震断层且与浅表断层有一定的耦合关系，此时不但存在地震危险性，而且地震造成的危害性也非常大^[2]。因此，对于隐伏断层的探测及活动性的评价在工程场地地震安全性评价工作中显得尤为重要。

（2）在对淮南大通550kv变电站工程进行场地地震安全性评价工作时发现 断裂可能从场地通过。查明该断裂在场地内的展布、活动性并评价其对工程产生的影响具有十分重要的意义。

2. 工程场地探测仪器简介

（1）野外数据采集由重庆地质仪器厂生产的DUK-2A型高密度电法测量系统，该系统由DZD-6A多功能直流仪和60道（120道）多路电极转换器组成。配合常规电阻率的测量方法及电阻率成像（CT）等高新技术来进行高分辨、高度率电法勘探。该仪器采用全数字化自动测量，可对自然电位、漂移及电极化进行自动补偿。^[3]。

（2）高密度电法结合了电剖面法及电测深法的优点，反映了沿测线下方垂直断面纵、横两个方向的电性变化特征。通过其测量系统中的软件控制其跑极方式，选择装置类型；按照测点位置的排列顺序或探测剖面的深度顺序逐点或逐层探测，实现供电和测量电极的自动布点、自动跑极、自动供电、自动观测、自动记录、自动计算、自动存储^[4]。本工程场地隐伏断层探测主要采用该方法。

3. 工程场地构造背景

工程场址位于淮南市大通区舜南村山朱前郢组，是一个地质构造较为复杂的地区。近场范围内分布有近东西向、北东向及北西向断裂，这些断裂的形成比较复杂，有的形成时间较早，后期又经历期间多期次活动。从地质构造图中可见距离工程拟选主场地较近的断裂 主要为近东西向的颍上～定远断裂（图1）。据前人研究，该断裂总体走向近东西向，为一向北倾斜的逆冲断裂，自燕山期以来，尤其是早第三纪有过较为强烈的活动，至今尚未停止^[5]。在寿县珍珠泉一带，下元古界霍邱群（Ar2hq）片麻岩推覆于青白口系至下寒武统（Pt3～∈1）之上，岩层挤压破碎，小型褶曲和糜棱岩发育，主断面向南倾斜，倾角25°～30°。

4. 对隐伏断层的探测及分析

（1）场地覆盖层厚约0～5m，下伏岩层为奥陶系灰岩，由于灰岩易被水溶蚀特别是断裂破碎带内。完整的岩体与破碎带阻值差异明显，因此具备电法测试条件。初步设定 断层通过该场地，按照已知展布方向首先做了第一条高密度电法剖面DP1-1、DP1-2（图2），发现异常点出现在DD1-1剖面的90米左右（图3），随即在其东侧80米处布设了测线DP2，为保障有更突出的异常剖面出现，测线起始点较DP1-1向前移动了50米。电极距均为为5米，长度为300米。从DP1-1剖面等直线图可见等值线在测线在140m处（图4）出现较大的扭曲变化，反演图上可见其反演结果为明显的低阻异常带，低阻带阻值达到10～20（Ω·m ），两侧阻值达到60～260（Ω·m），DP2异常点恰好出现在剖面中间，说明场内有异常存在。endprint

（2）在此基础之上，为查明异常存在范围和展布方向，再沿DP1-1剖面东西两侧又加布了DP4和DP5剖面（图2）。在其等值线及反演剖面图上120～160m处（图4）和215～255m处（图5）均出现低阻异常带，以上三处异常剖面向深部方向延伸均未见底，将以上异常点连起，在平面图上异常体呈条带状展布。因此推测其为隐伏断层。

（3）图3、图4、图5和图6为高密度电法测线的等值线图和反演得到的电阻率剖面。从平行的一组电法测线DP1-1、DP3、DP4和DP5图中可以看出，隐伏断层的电性特征可能为电性界面，沿这一界面向两侧的地电阻率分布逐渐增大，界面内电阻率相对较低，存在低阻含水体。在DP3测线坐标140m处，异常点处在测线正中央，从上到下异常带近似直立且对称分布，初步判断符合隐伏断层存在的电性特征，但仍需要通过

（4）用联合剖面法在场地内布设了LP1及LP2测线（见平面布置图2），勘测结果发现在LP1测线AO=45m的ρsA 与ρsB 曲线于235号点出现低阻正交点，AO=75m的ρsA 与ρsB曲线于245号点出现低阻正交点（图7）；LP2测线同样在AO=45m的220号点附近出现正交点、AO=75m的230号点附近出现正交点（图8），近一步证明了低阻异常的存在；为追索该异常向西延展情况，在场区东侧继续布设高密度电法DP5剖面，同样剖面上出现了低阻异常（图6）。经滤波优选处理后，综合分析，推断为含水断层。走向近东西向，产状近直立，断层破碎影响宽度较大，延展长度大于500m，该断层裂隙向深部延展大于60m。

（5）在工程近场范围内进行地震地质调查时发现在采石坑内 A点处有断裂出露（图9），而出露的位置恰好在物探异常点的连接线上，从而可以证实该断裂的存在。在现场可以直观地判断该断裂产状近乎直立，向南陡倾，带内物质较破碎，其地质剖面如图10所示。

5. 结论

5.1 通过高密度电法等物探手段对淮南大通550kv变电站工程场地进行的探测分析，联合剖面法进行验证，场地近场的地质调查及地震活动相关资料的查阅，认为断裂从场地内通过（图9）。根据安评规范《GB17741-2005》，分析认为该断裂对工程安全构成威胁。其依据是：

（1）断裂F7走向为近东西向，从其延展规模、方位及走向上看与颍上～定远断裂基本一致，因此推断经过场地的断裂为颍上～定远断裂或其高序次生断裂。

（2）颍上～定远断裂附近历史上曾发生过中等以上地震（297， 5.5级寿县地震），且2006年7月26日定远MS4.2级地震也发生在该断裂附近。由于该断裂规模较大，且历史上及近期都曾经发生过较大地震。从可能为发震构造的角度考虑，认为断裂对工程安全构成一定的影响。

5.2 通过高密度电法对断层进行探测及追踪，并采用联合剖面法加以验证，同时借助野外地质考察成果及与地质、地震活动相关的资料，最终得出结论：认为该断裂对该工程构成影响。鉴于安全方面的考虑，建设方采取避让措施，该工程目前已进行了迁址。

参考文献

[1] 李锰，葛鸣，祝慧勤.新疆石河子市F3隐伏断裂活动性及其工程安全性评价[J].内陆地震，2001，15（2）：135～139.

[2] 方盛明，张先康，刘保金，等.城市活断层地震勘探的最佳组合方法与应用研究[J].地震地质，2006：646～654.

[3] 王爱国，马魏，张向红，等。隐伏断层电性特征及浅层电法探测[J]东北地震研究，2004，20（2）；40～43.

[4] 李志祥，毛先进，韩明，等.高密度电阻率法在隐伏断层探测中的应用[J]，地震研究，2003，26（3）：275～278.

[5] 安徽省地震志[1～14].endprint

（2）在此基础之上，为查明异常存在范围和展布方向，再沿DP1-1剖面东西两侧又加布了DP4和DP5剖面（图2）。在其等值线及反演剖面图上120～160m处（图4）和215～255m处（图5）均出现低阻异常带，以上三处异常剖面向深部方向延伸均未见底，将以上异常点连起，在平面图上异常体呈条带状展布。因此推测其为隐伏断层。

（3）图3、图4、图5和图6为高密度电法测线的等值线图和反演得到的电阻率剖面。从平行的一组电法测线DP1-1、DP3、DP4和DP5图中可以看出，隐伏断层的电性特征可能为电性界面，沿这一界面向两侧的地电阻率分布逐渐增大，界面内电阻率相对较低，存在低阻含水体。在DP3测线坐标140m处，异常点处在测线正中央，从上到下异常带近似直立且对称分布，初步判断符合隐伏断层存在的电性特征，但仍需要通过

（4）用联合剖面法在场地内布设了LP1及LP2测线（见平面布置图2），勘测结果发现在LP1测线AO=45m的ρsA 与ρsB 曲线于235号点出现低阻正交点，AO=75m的ρsA 与ρsB曲线于245号点出现低阻正交点（图7）；LP2测线同样在AO=45m的220号点附近出现正交点、AO=75m的230号点附近出现正交点（图8），近一步证明了低阻异常的存在；为追索该异常向西延展情况，在场区东侧继续布设高密度电法DP5剖面，同样剖面上出现了低阻异常（图6）。经滤波优选处理后，综合分析，推断为含水断层。走向近东西向，产状近直立，断层破碎影响宽度较大，延展长度大于500m，该断层裂隙向深部延展大于60m。

（5）在工程近场范围内进行地震地质调查时发现在采石坑内 A点处有断裂出露（图9），而出露的位置恰好在物探异常点的连接线上，从而可以证实该断裂的存在。在现场可以直观地判断该断裂产状近乎直立，向南陡倾，带内物质较破碎，其地质剖面如图10所示。

5. 结论

5.1 通过高密度电法等物探手段对淮南大通550kv变电站工程场地进行的探测分析，联合剖面法进行验证，场地近场的地质调查及地震活动相关资料的查阅，认为断裂从场地内通过（图9）。根据安评规范《GB17741-2005》，分析认为该断裂对工程安全构成威胁。其依据是：

（1）断裂F7走向为近东西向，从其延展规模、方位及走向上看与颍上～定远断裂基本一致，因此推断经过场地的断裂为颍上～定远断裂或其高序次生断裂。

（2）颍上～定远断裂附近历史上曾发生过中等以上地震（297， 5.5级寿县地震），且2006年7月26日定远MS4.2级地震也发生在该断裂附近。由于该断裂规模较大，且历史上及近期都曾经发生过较大地震。从可能为发震构造的角度考虑，认为断裂对工程安全构成一定的影响。

5.2 通过高密度电法对断层进行探测及追踪，并采用联合剖面法加以验证，同时借助野外地质考察成果及与地质、地震活动相关的资料，最终得出结论：认为该断裂对该工程构成影响。鉴于安全方面的考虑，建设方采取避让措施，该工程目前已进行了迁址。

参考文献

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[3] 王爱国，马魏，张向红，等。隐伏断层电性特征及浅层电法探测[J]东北地震研究，2004，20（2）；40～43.

[4] 李志祥，毛先进，韩明，等.高密度电阻率法在隐伏断层探测中的应用[J]，地震研究，2003，26（3）：275～278.

[5] 安徽省地震志[1～14].endprint

（2）在此基础之上，为查明异常存在范围和展布方向，再沿DP1-1剖面东西两侧又加布了DP4和DP5剖面（图2）。在其等值线及反演剖面图上120～160m处（图4）和215～255m处（图5）均出现低阻异常带，以上三处异常剖面向深部方向延伸均未见底，将以上异常点连起，在平面图上异常体呈条带状展布。因此推测其为隐伏断层。

（3）图3、图4、图5和图6为高密度电法测线的等值线图和反演得到的电阻率剖面。从平行的一组电法测线DP1-1、DP3、DP4和DP5图中可以看出，隐伏断层的电性特征可能为电性界面，沿这一界面向两侧的地电阻率分布逐渐增大，界面内电阻率相对较低，存在低阻含水体。在DP3测线坐标140m处，异常点处在测线正中央，从上到下异常带近似直立且对称分布，初步判断符合隐伏断层存在的电性特征，但仍需要通过

（4）用联合剖面法在场地内布设了LP1及LP2测线（见平面布置图2），勘测结果发现在LP1测线AO=45m的ρsA 与ρsB 曲线于235号点出现低阻正交点，AO=75m的ρsA 与ρsB曲线于245号点出现低阻正交点（图7）；LP2测线同样在AO=45m的220号点附近出现正交点、AO=75m的230号点附近出现正交点（图8），近一步证明了低阻异常的存在；为追索该异常向西延展情况，在场区东侧继续布设高密度电法DP5剖面，同样剖面上出现了低阻异常（图6）。经滤波优选处理后，综合分析，推断为含水断层。走向近东西向，产状近直立，断层破碎影响宽度较大，延展长度大于500m，该断层裂隙向深部延展大于60m。

（5）在工程近场范围内进行地震地质调查时发现在采石坑内 A点处有断裂出露（图9），而出露的位置恰好在物探异常点的连接线上，从而可以证实该断裂的存在。在现场可以直观地判断该断裂产状近乎直立，向南陡倾，带内物质较破碎，其地质剖面如图10所示。

5. 结论

5.1 通过高密度电法等物探手段对淮南大通550kv变电站工程场地进行的探测分析，联合剖面法进行验证，场地近场的地质调查及地震活动相关资料的查阅，认为断裂从场地内通过（图9）。根据安评规范《GB17741-2005》，分析认为该断裂对工程安全构成威胁。其依据是：

（1）断裂F7走向为近东西向，从其延展规模、方位及走向上看与颍上～定远断裂基本一致，因此推断经过场地的断裂为颍上～定远断裂或其高序次生断裂。

（2）颍上～定远断裂附近历史上曾发生过中等以上地震（297， 5.5级寿县地震），且2006年7月26日定远MS4.2级地震也发生在该断裂附近。由于该断裂规模较大，且历史上及近期都曾经发生过较大地震。从可能为发震构造的角度考虑，认为断裂对工程安全构成一定的影响。

5.2 通过高密度电法对断层进行探测及追踪，并采用联合剖面法加以验证，同时借助野外地质考察成果及与地质、地震活动相关的资料，最终得出结论：认为该断裂对该工程构成影响。鉴于安全方面的考虑，建设方采取避让措施，该工程目前已进行了迁址。

参考文献

[1] 李锰，葛鸣，祝慧勤.新疆石河子市F3隐伏断裂活动性及其工程安全性评价[J].内陆地震，2001，15（2）：135～139.

[2] 方盛明，张先康，刘保金，等.城市活断层地震勘探的最佳组合方法与应用研究[J].地震地质，2006：646～654.

[3] 王爱国，马魏，张向红，等。隐伏断层电性特征及浅层电法探测[J]东北地震研究，2004，20（2）；40～43.

[4] 李志祥，毛先进，韩明，等.高密度电阻率法在隐伏断层探测中的应用[J]，地震研究，2003，26（3）：275～278.

[5] 安徽省地震志[1～14].endprint