超高密度电法及地震映像法在岩溶勘察中的应用

程燕萍 郭 凯

(中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司，广西南宁 530023)

超高密度电法及地震映像法在岩溶勘察中的应用

程燕萍 郭 凯

(中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司，广西南宁 530023)

介绍了超高密度电法及地震映像法在岩溶勘察中的应用技术，通过实例钻探资料的对比分析，说明了两种方法的勘探效果，指出通过两种方法的联合勘探，可以准确地确定异常位置。

超高密度电法，地震映像法，岩溶勘察

测区内探测目标体按物性层(视电阻率、地震波速)分为三类:覆盖层、岩溶裂隙发育带、基岩，各地质体存在电阻率和地震波速度差异，具备电法勘探和地震勘探的物理前提条件。运用多种方法以查明岩溶范围，为治理设计提供依据。

1 两种方法的基本原理及工作方法

1.1 超高密度直流电法基本原理及工作方法

地下介质均有各向异性，通过采用人工直流电场，在地表可测得因地下介质的各向异性所产生的电场，进而通过数值反演的方法求出地下介质的电阻率分布情况。超高密度直流电法通过在地表将电极按照一定的距离插入介质中，采用接收仪器进行信号的接收，超高密度电法不同于常规的高密度电法，该方法通过电极的不同组合可进行多种装置的测试，所得到的数据量较常规高密度电法要大，因而可以更精确的对地下介质进行电阻率的重现。

本次勘察采用64根电极(电极数可根据实际情况减少)，采用3 m电极距，因此勘探深度约35 m。测试仪器为西安澳立华勘探技术开发有限公司生产的多通道、超高密度电法勘探仪器。

数据的后期处理采用该仪器配套的反演软件进行反演分析，得出结果利用surfer软件进行剖面的成图。最后得到的反演结果应结合地质及其他物探方法的资料进行综合解释。

1.2 地震映像法基本原理及工作方法

地震映像法通过采用偏移距相同的单道激发和接受的工作方式，所获得的地震记录具有较高的信噪比和分辨率。地震映像法不需要为最终显示进行校正处理，因此避开了动校正对浅层反射波的拉伸、畸变影响，反射信号原有的特征被全部保留，记录的分辨率不会受到校正的影响，当然也不存在水平叠加降低分辨的问题。因而该方法十分适合于外界干扰背景小、地质条件好、地下地质界面起伏较大的情况。

偏移距为8 m，10 m，15 m(根据干扰剖面试验确定)，道间距1 m和0.5 m，100 Hz检波器，采样率为0.25 ms，单次覆盖的观测系统，震源为10.88 kg大锤加钢板锤垫，记录点为激发和接受距离的中点。勘探仪器为SWS型多波列数字图像工程勘探和工程检测仪。

地震映像勘探数据处理采用SWS型多波列数字图像工程勘探和工程检测仪地震映像数据处理软件进行处理，先对所采集的每个等偏移距记录进行前期处理，剔除坏道、校正反相道，然后进行滤波以清除干扰和无用子波，再经速度分析后进行速度静校正以清除表层速度不均匀带来的畸变，所得剖面用于解释处理。

2 应用实例

广西某高压线路其中一个塔位C腿地面出现塌陷，塌陷的空间形态大致呈球形，直径4.5 m左右，露出地面的塌陷口呈圆形，直径1m左右，C腿的基础已悬空。除C腿外，其余3腿暂未发现异常。

为了永久治理塔基地面塌陷地质灾害，有效保护铁塔安全，对塔基进行专题勘察及治理设计工作。

2.1 综合勘察

2.1.1 1—1'剖面

超高密度电法反演成果如图1所示，图上反映覆盖层、下伏基岩的分布情况。剖面上部黑色～深灰色部分，电阻率范围为5Ω·m～52Ω·m，符合覆盖层的范围值，因此推断为覆盖层，厚度约4.9 m～11.4 m;剖面下部深灰色～浅灰色部分，电阻率大于52Ω·m，符合基岩的范围值，因此推断为基岩。在水平距离57.0m～64.3m处发育1处低阻异常，编号为R1-1，埋深10.5 m～19.5 m，推测为岩溶裂隙发育带。

图1 1—1′剖面（0m～126m）超高密度电法反演成果图

地震映像记录图如图2所示，整条剖面基岩面反射波的同相轴清晰、连续，推测覆盖层较均匀;在水平距离56 m～61 m处同相轴子波错位，出现多次反射，波长畸变，推断为基岩面起伏不平，溶蚀强烈;其余地段基岩面反射波同相轴以后无反射波出现，推断基岩面较完整。从图2可以看出，覆盖层波速较均匀，在水平距离57.0 m～64.0 m处出现波速低速带，推测为基岩裂隙发育。

2.1.2 2—2'剖面

超高密度电法反演成果如图3所示，图上反映覆盖层、下伏基岩的分布情况。剖面上部黑色～深灰色部分，电阻率范围为5Ω·m～70Ω·m，符合覆盖层的范围值，因此推断为覆盖层，厚度约6.2 m～11.5 m;剖面下部深灰色～浅灰色部分，电阻率大于70Ω·m，符合基岩的范围值，因此推断为基岩。在水平距离83.2m～88.5m处发育1处低阻异常，编号为R2-1，埋深10.6 m～18.4 m，推测为岩溶裂隙发育带。

图2 1—1′剖面地震映像时间剖面图

图3 2—2′剖面（0m～126m）超高密度电法反演成果图

地震映像记录图如图4所示，整条剖面基岩面反射波的同相轴清晰、连续，推测覆盖层较均匀;在水平距离83 m～88 m处同相轴子波错位，出现多次反射，波长畸变，推断为基岩面起伏不平，溶蚀强烈;其余地段基岩面反射波同相轴以后无反射波出现，推断基岩面较完整。

图4 2—2′剖面地震映像时间剖面图

2.2 成果对比分析

据两条超高密度电法剖面反映，剖面内分布有低阻异常点，且分布于塔基右侧一带，地震映像剖面也在相应处反映出同相轴子波错位，出现多次反射，波长畸变，两者的异常位置基本吻合，推测该异常岩溶发育，以裂隙较为发育，含水裂隙其视电阻率较低。

3 结语

通过超高密度电法和地震映像法综合勘察，可以相互对比印证异常的位置，从而快速准确地确实岩溶异常位置。

［1］ 李金铭.地电场与电法勘探［M］.北京:地质出版社，2005: 208-215.

［2］ 钟 韬，邓艳平.高密度电法在西部岩溶地区勘探中的应用［J］.工程地球物理学报，2009，26(4):80-85.

［3］ 单娜琳，程志平，刘云祯.工程地震勘探［M］.北京:冶金工业出版社，2003.

Application of ultra-high density resistivity method and seism ic imaging method in karst survey

Cheng Yanping Guo Kai

(Guangxi Power Design Academy Co．，Ltd，China Energy Construction Group，Nanning 530023，China)

The paper introduces the application technology of ultra-high density resistivitymethod and seismic imagingmethod in karst survey，illustrates their effects through comparing drilling data，and finally points out that:the joint survey ofultra-high density resistivitymethod and seismic imagingmethod can accurately determine abnormal location.

ultra-high density resistivitymethod，seismic imagingmethod，karst survey

P631.3

A

1009-6825(2015)29-0078-02

2015-08-08

程燕萍(1982-)，女，工程师; 郭 凯(1984-)，男，工程师