浅谈高密度电阻率法在防空洞勘测中的应用

李德地

（海南省建筑设计院 571199）

1 引言

在60、70年代由于战备需要，全国各地都建设了不少的防空洞，但很多地方的防空洞并无施工图纸，其洞深、洞宽和走向的随意性较大，挖筑完后并无相关的存档资料，使得防空洞的情况目前已不能准确掌握，而成为工程建设中的安全隐患和障碍，处理不好，防空洞会造成地面塌陷和房屋受损等现象。因此，加强建筑场地中防空洞的勘察评价，有着很大的技术价值和经济意义。

2 高密度电法基本原理

高密度电阻率法是以地层介质的电阻率差异为基础，通过人工向地下加载电流建立地下稳定电场，在地表利用相应仪器观测和研究人工建立的地下稳定电场的分布规律来解释地下地质问题[1]。

高密度电阻率法它利用程控电极转换器，由微机控制选择供电电极和测量电极，电极布设一次性完成，减少了因电极布设引起的故障和干扰。能进行多种排列方式的扫描测量，并且数据采集实现了自动化，可以迅速采集到丰富的数据。该方法具有观测精度高、数据采集量大、地质信息丰富、生产效率高等特点[2]。

3 工程概况及地质物性特征

在海口市某小学教学综合楼勘查期间，钻探过程中发现施工现场地下存在多处空洞。走访调查，据当地居民说，工区及其周边在20世纪70年代为了备战，挖过不少防空洞，洞顶埋深4～6m，高约2m左右，宽约2m左右。由于当时挖筑防空洞时，并无施工图纸，其洞深、洞宽和走向的随意性较大，挖筑完后并无相关的存档资料。该防空洞埋置深度较深，正处于拟建4层教学综合楼的基础受力范围内，必须对防空洞进行处理。为了确保建设工程基础稳定及施工安全，该项目办委托我院对该项目工程范围开展地下空洞物探勘查工作。

据该区的地质资料，从试验测量了解到，该区地下风化层电阻率一般为20～60Ω·m。空洞电阻率会表现高阻异常，电阻率成倍增加，当空洞被泥土填充，随着填充土填满度的增加及其湿度增加，其电阻率会逐渐减小，小到十几Ω·m。

从上述的地质简况与物性特征来看，用高密度电阻率法对地下空洞探测已满足地球物理勘探条件。

4 物探设备及现场作业

本次探测中，采用了WGMD-3高密度电阻率测量系统，该系统由WDJD-3多功能数据直流激电仪与WDZJ-3多路电极转换器组成。它可支持13种测量装置，即可进行固定断面扫描测量，又可进行变断面连续滚动测量。布设电极的数量与极距的大小视地下的地质体的大小、埋深而定，并根据场地条件选择适宜的测量装置，方便灵活。

在工区范围结合现场电极的接地和施工条件，工区范围的东北、东和东南三面均为建筑物，限制了测线的展开，物探测线向外伸展有限，会影响工区边缘的勘察深度，本次布置物探测线10条（1～10线），分别为1～4号测线，东南向布置，5～10号测线，西南向布置，1、2和4号测线探测深度在10m以内，另7条测线探测深度在12m以内。均采用温纳装置的α排列，具体位置见图1（海口市某教学综合楼地下空洞物探布置及推断成果图）。其中每条测线，点距1.5m，剖面为13～16层，10条测线测点为40个×3+53个+56个+60个×5=529个，断面总长为778.5m。

图1 教学综合楼地下空洞物探勘查布置及推断成果图

5 资料成果图与分析

数据处理采用了2DRES二维高密度电法反演软件，它使用快速最小二乘法对电阻率数据进行反演。高密度电阻率系统采集的数据密度越大，其反演结果的分辨率超高。经过对所完成的10条断面数据的分析、处理和解释，推断出3条防空洞，分别为W1～W3，其中W1和W3为西北走向，W2为东北走向，高约2m，宽约2m，顶面埋深约4～6m，详细位置见上附图4。现以1、3、8和10号测线为例，对其视电阻率反演等值线影像图给出相应解析。

从图2的1线视电阻率等值线断面二维反演影像图可以看出，该断面在28m点的现有自然地面下约6m处出现大于80Ω·m的高阻异常。异常形态呈斜拱形，越往中心电阻率越高，推断为W1旧防空洞的电性反映。

从图3的3线视电阻率等值线断面二维反演影像图可以看出，该断面反演深度达到12m深，呈现出在自然地面下约6m处为大范围的高阻异常，而在26m和54m线长段处出现低阻异常，特别在54m线长段处呈现明显的低阻异常，该异常正好在学校东侧围墙和墙外土路位置，且测线在60m线长段往大号点为8°下行坡，由此推断该测线与旧防空洞为较小的夹角，为W3旧防空洞的电性反映，在54m线长段处的低阻异常为围墙和土路施工时的回填土。

从图4的8线视电阻率等值线断面二维反演影像图可以看出，该断面呈现一处高阻异常，在测线的37～49m线长段处，该异常在现有自然地面下约6m处出现大于80Ω·m的高阻异常，异常形态呈双驼峰形，宽度较大，越往中心电阻率越高，推断整个异常在小号点段为W1旧防空洞的电性反映，大号点段为W2和W3旧防空洞的电性反映。

从图5的10线视电阻率等值线断面二维反演影像图可以看出，该断面的正常场电阻率值较低，在小于30Ω·m的范围，呈现两处高阻异常，在测线的30m和64m线长段处。30m处的异常在现有自然地面下约8m处出现大于60Ω·m的较强高阻异常，异常形态呈拱形，越往中心电阻率越高，推断为W2旧防空洞的电性反映；64m处的异常在现有自然地面下约5m处出现大于60Ω·m的高阻异常，异常形态呈圆形，越往中心电阻率越高，推断为W1旧防空洞的电性反映。

6 结论语

采用超高密度电阻率法对该教学综合楼场区的地下防空洞进行物探勘查取得了较好的效果，能够比较准确地推测出防空洞的情况，表明了超高密度电阻率法能够很好地解决岩土工程勘察中遇到的防空洞问题。该方法费用低、效率高，精度高，值得在今后类似的防空洞勘察中推广使用。

图2 高密度电法1线视电阻率等值线断面影线像图

图3 高密度电法3线视电阻率等值线断面影像图

图4 高密度电法8线视电阻率等值线断面影像图

图5 高密度电法10线视电阻率等值线断面影像图

[1]马伏生，刘继光，严建民.高密度电法在防空洞勘察中的应用[J].石油仪器，2008（4）：74～75.

[2]罗有春，邹俊，王怀坤,等.高密度电阻率法在防空洞探测中的应用[J].内蒙古石油化工，2008，22（12）.

[3]秦 正.高密度电阻率法在工程勘察中的应用[J].物探装备，2005，15（3）.

[4]葛如冰.高密度电阻率法在广东省工程勘察中的应用实例[C].物探与化探，1997，21（5）：377～381.

[5]韩锡勤，程邈，林松.高密度电法在某防空洞勘探中的应用[J].大地测量与地球动力学，2010，30（S1）：165～166.

[6]祁明星，白军会.高密度电法勘察地下防空洞的效果[J].石油仪器，2008，22（6）：56～59.