高密度电法在查找基岩裂隙水中的应用

姜勇

摘   要：本工程首先采用高密度电法查找基岩裂隙及构造断裂带中因赋水形成的低阻带，分析各低阻带的位置、空间分布及规模，并结合该地区区域水文地质条件及地下水的分布特点，判断推荐出最有供水可能的富水区段，直接指导钻探有针对性地进行打孔验证，进一步了解含水层的厚度、结构组成及水文地质特征，最终通过抽水试验定量地评价含水层赋水性及井的出水能力，成功地解决了工程建设的用水问题。

关键词：高密度电法  裂隙  断裂构造赋水低阻带  钻探与抽水试验

中图分类号：P641.7                                 文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）11（b）-0055-02

某大型工程建设地点位于内蒙古中东部的低山丘陵山区，其占地面积南北长340m，东西宽190m，本工程拟在场地内自建深层水源井作为供水水源，需水量约300m3/d。

根据拟建场地的岩土工程勘察报告及区域水文地质调查结果，该地区上部的地层主要由第四系风积、冲积细砂及残积土组成，层厚10～18m;下部基岩为强风化～中等风化新生代玄武岩（β1），第四系地层不含地下水，下部基岩是否赋存地下水存在较大的不确定性，与基岩裂隙及断裂带等的发育程度、规模、连通性及地下水是否存在充足的补给源等关系密切，为彻底查清厂址区内基岩裂隙及构造断裂带的赋水情况、确定具体的凿井位置及成井深度，解决工程的用水问题，本次在厂址区域内开展了高密度电阻率法勘探、钻探及抽水试验工作。

1  高密度电阻率法勘探

1.1 仪器设备

本次勘测采用DUK-2A高密度电阻率法测量系统，仪器主要技术指标如下：接收部分：电压测量范围：6V;电压测量精度：11个字;输入阻抗：>50MΩ;视极化率测量精度：1%1个字;电流测量范围：5A;电流测量精度：11个字;对50Hz工频干扰压制优于80dB;SP补偿范围：1V。

发射部分：最大供电电压900V;最大供电电流5A;供电脉冲宽度1～59s，占空比1：1;整机电流≤60mA。

解释软件：反演软件，对异常体的反映特别明显，通过反演软件绘制电阻率色谱图。

1.2 测试原理

高密度电阻率法与常规的电测深法相比具有较高的测点密度，基于垂向直流测深与电测剖面两种方法的基本原理，地层电性信息较为丰富。本次探测采用温纳尔装置，温纳电极距为相邻极距均为a的对称四极装置（AM=MN=NB=na），通过改变n值，即改变A、M、N、B之间的相互位置，进行剖面测量，能获得剖面各测点深度为a、2a、3a、……、na的一系列数据，仪器自动采集、记录、存储这一系列视电阻率数据，绘制出该剖面的断面视电阻率等值线，并进行电阻率反演计算。

1.3 测试方法及解释

测试采用温纳装置，测点间距5m，最小供电极距为7.5m，最大供电极距为240m，极距数（层数）n=16。

高密度电阻率法的解释软件是反演软件，对异常体的反映特别明显。通过反演软件绘制电阻率色谱图，通过对图像的分析，结合区域及有关资料，定性判断地下岩土体的分布及构造情况，最终得出解释结果。

本次在场地内从南向北共布置6条高密度测试剖面，每条剖面长300m，从高密度电阻率剖面解释结果可以看出，5-5剖面在地面由西向东约110～120m处、地下约35～65m处存在低阻带，为进一步验证低阻带的存在，通过该点沿南北向又布置了7-7高密度测试剖面，结果在对面由北向南约130～150m处、地下约40～70m处同样存在低阻带，该低阻带电阻率一般在20～100Ω.m，与周围相比低阻反应明显，分布范围集中连续，埋藏深度在35～70m，结合该地区的区域水文地质条件及地下水分布的特点，初步推断此处为地下水赋水区域。高密度反演解释成果详见图1和图2。

2  钻探与抽水试验

为查明高密度电法勘探推荐的富水区段是否存在地下水及地下水量的赋存情况，根据高密度电法解释成果推荐的打井位置，本工程组织相关人员展开了打井验证工作。钻探采用GJ200A型钻机，钻探方式采用清水回转钻进，全断面取芯，钻孔开、终孔直径130mm，上部第四系地层及岩石破碎带采用PVC塑料管护壁，下部完整岩石采用裸孔，钻孔深度100m。从地质钻探揭露地层看0.0～8.0m为灰黄色细砂，8.0～12.0m 为杂色碎石混粘土，12.0～100.0m为灰褐色强风化～中等风化玄武岩，其中38～45m、56～65m区段岩体呈碎块状，钻探卡钻明显，并出现地下水涌出补给现象。根据钻探结果分析，打井区域局部赋含地下水，含水层主要为玄武岩裂隙及构造破碎带，深度在地表以下35～70m，地下水类型为基岩构造裂隙水，钻探结果与高密度电法勘探结果吻合。

为了解基岩裂隙及破碎带的富水性，确定单井的出水能力，本工程开展了抽水试验工作，抽水试验完全按《供水水文地质勘察规范》（GB 50027-2001）的有关要求进行，水泵采用95-R-24型深井潜水泵，其扬程118m，功率4kW;供电电源采用10kW柴油发电机;水位观测采用电测水位计，水量观测采用三角堰箱及量筒，抽水试验前静止水位埋深30.0m，下泵深度60.0m。抽水试验采用一次最大降深，抽水试验共历时86h，抽水稳定48h，抽水稳定动水位埋深为48.0m，稳定出水量为14.0m3/h。从抽水试验结果分析，含水层储水量丰富、补给充沛，单井出水量满足拟建项目300m3/d的用水需求。

3  结语

高密度电法勘探是目前工程中广泛应用的一种勘探手段，与传统的电阻率法相比，具有成本低，效率高，信息丰富，解释方便等特点。本次通过运用高密度电法查找基岩裂隙及构造断裂带中因赋水形成的低阻带，并结合该地区的区域水文地质条件及地下水分布特点，较准确地分析推断了低阻带的位置、规模及赋水性能，并得到了钻探及抽水试验的实际验证，可见高密度电法在本工程中的应用是行之有效的。

參考文献

[1] 董浩斌，王传雷.高密度电法的发展与应用[J].地学前缘，2003（1）：171-176.

[2] 刘蕾.高密度电阻率法反演成像及其应用[D].成都理工大学，2003.

[3] GB50027-2001，中华人民共和国国家标准供水文地质勘察规范[S].北京.