高密度电阻率法在地质灾害应急抢险探测中的应用

字贵春

（中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司，云南 昆明 650051）

随着国家大力发展基础设施建设，在施工阶段及后期维护阶段，滑坡、崩塌、泥石流、路面塌陷等地质灾害现象时有发生，严重威胁生命财产安全，造成了人员伤亡和经济损失。快速准确查明地质灾害的发生原因、规模以及潜在的灾害危险，才能有效地进行预防和治理。常规的钻探方法施工成本高、施工周期长、控制范围小，不能大面积实施。而高密度电阻率法兼具剖面和测深的功能,电极距距小、数据采集密度高、成本低、速度快等优点在地质灾害探测中得到了广泛的应用。本文结合对某工业园1号路路面塌陷的探测，说明高密度电阻率法在路面塌陷快速探测中的有效性和适用性，结合后期部分钻探验证，达到了快速、准确的探测目的[1-3]。

1 工程概况

受强降雨且时间长的影响，某工业园区1号水泥道路K2+720-760段于2017年7月27日发生人行道路面塌陷，塌陷范围7m×3m，深约3.5米,且塌陷区往主干道路面下延伸，形成一片脱空区，严重威胁过往行人及车辆安全，导致该道路不得不封闭。为尽快对塌陷区进行治理，恢复道路通行，减少经济损失，委托方要求快速准确查明塌陷形成原因及规模，并为下一步治理提供依据。经现场踏勘，决定采用高密度电阻法进行探测，在此基础上进行少量钻孔验证。

2 地层概况及地球物理特征

2.1 地层概况

根据现场踏勘和后期钻孔资料，场地地表被第四系人工堆积（Q4ml）层覆盖，往下依次为第四系坡残积（Q4dl+el）粉质黏土、黏土层，三迭系中统个旧组（T2g）灰岩等。

2.2 地球物理特征

（1）场区覆盖层为第四系耕植土、素填土、路基层、水泥路面、粉质黏土、黏土等，视电阻率变化较大，视电阻率ρs在20Ω·m～400Ω·m。

（2）强风化或裂隙发育的灰岩，视电阻率ρs一般在80Ω·m～400Ω·m；中风化或致密状的灰岩，视电阻率ρs一般在600Ω·m以上。

（3）塌陷区由于部分黏土被流走，内部形成大小不等的裂隙、空腔等，视电阻率ρs的变化与强风化裂隙发育的灰岩相近，一般在80Ω·m～600Ω·m。

3 高密度电阻率法现场探测

3.1 测线布置

为快速准确查明塌陷区的分布范围及规模，测线纵向布置（与路平行）2条，横向布置（与路近正交）2条，大体呈“井”字形，共布置测线4条，长度280m～400m。

3.2 仪器设备及工作参数

根据探测目的，仪器设备选择重庆奔腾数控仪器厂生产的WDJD-3高密度电阻率法测量系统。电极数60根，电极距为3.0m～5.0m，测量装置采用温纳α装置。

3.3 探测成果解释

本次探测工作时间紧，共开展了4条高密度电阻率法测线，其中测线1号、测线2号和测线3号探测成果如图1、图2、图3所示。

测线1号（纵测线）位于塌陷区的西侧，长度400米，本次解释长度0～280米，水平距离140m~170m处有一向南下延伸的低阻带，推测该低阻带为充填黏性土的破碎带。测线的北段视电阻率值相对较高，且变化较均匀，推测北段岩性相对较完整。

测线2号（纵测线）位于塌陷区的东侧，水平距离120m~150m处有一向南下延伸的低阻带，推测该低阻带为充填黏性土的破碎带。测线的北段视电阻率值相对较高，且变化较均匀，推测北段岩性相对较完整。

测线3号（横测线）位于塌陷区的南侧，与公路近正交，浅部视电阻率较低，随深度增加而增大，在测线上部存在一低阻带，结合测线1号、2号和地质调查，推测该低阻带为充填黏性土的破碎带。测线的北段视电阻率值相对较高，且变化较均匀，推测北段岩性相对较完整。

根据高密度电阻率法探测成果，在塌陷区南北两侧共布置6个钻孔，钻孔揭露情况与探测结果基本一致。

图1 测线1号（纵测线）视电阻率等值线断面图（上）及推断解释图（下）

图2 测线2号（纵测线）视电阻率等值线断面图（上）及推断解释图（下）

图3 测线3号（横测线）视电阻率等值线断面图（上）及推断解释图（下）

4 结论

结合地质调查和钻探验证，基本查明塌陷区系处于一个断层破碎带，该断层为次生正断层，走向为145°∠60°，长约14公里。断层破碎带一般宽10~20米，因其年代久远，大部分断层破碎带均已风化成红粘土。该红粘土部分已被带走，部分形成溶洞及空洞，受强降雨且时间长的影响，断层破碎带的红粘土力学性质降低，不能支撑上方土体的重度而垮塌，该地段的路面亦变形垮塌。

探测结果表明，高密度电阻率法对塌陷区探测是可行有效的，且有效地指导了施工钻孔的布设，为下一步塌陷治理提供了依据。

[1]王文科,字贵春.高密度电法在某变电站工程覆盖层厚度探测中的应用[J].价值工程,2013年第18期.

[2]周建民,易清平.高密度电阻率法在地质灾害勘查中的应用[J].江西电力职业技术学院学报,2004年9月第17卷第3期.

[3]孔繁良,陈超，孙冠军.高密度电法在清江水布垭库区滑坡调查中的应用[J].工程地球物理学报,2008年4月第5卷第2期.