（赣北地质工程勘察院，江西，九江，332100）
【摘 要】文章研究的区域主要为灰岩地区，因而区内有较为普遍的溶蚀现象。在大多数情况下都是裂隙岩溶，和节理密集带与断裂分布有很大的关系。溶隙宽度达到数十厘米，沿着节理带与断裂带走向进行分布。在断裂交汇处与地下水汇集区域，往往会发育出较大的溶洞。由于隐伏的溶洞对于建筑物基础以及隧道会产生潜在的危害，往往容易诱发涌水、岩溶陷落等地质灾害。本文主要探讨高密度电法技术的工作原理与方法在岩溶勘察中的应用。
【关键词】岩溶勘察；高密度电法技术；地质调查
一、高密度电法技术的工作原理
高密度视电阻率法是阵列勘探的一种方法，也叫做自动视电阻率系统，高密度电法是在直流电法的基础上发展而来，其主要功能相当于电剖面法与四级测深的有机结合。通过电极供电给地下从而形成人工电场，电场分布和地下岩土介质电阻率ρ的分布有紧密的关系，通过测量地表上不同位置的人工电场，从而对地下介质视电阻率ρs分布情况进行详细了解，最终依据岩土介质视电阻率分布对地下地质结构进行推测与解释。这种方法的应用不仅有着清晰的原理，且得出的图像十分直观，分辨率较高。[1]近些年来，随着我国计算机技术的发展与进步，我国勘探效率在不断提升的同时，探测的深度与剖面覆盖面积也在不断增加。此外，即使在受到强烈干扰的状态下依然能够获得十分可靠的信息数据，从而使得探测地质体的准确性得到大大提升。
高密度电法勘探的应用的首要条件就是需要地下介质存在导电性方面的差异，其通过A、B电极供电给地下，然后对M、N极电位差ΔU进行测量，从而计算出记录点的视电阻率，依据公式ρs=K·ΔU/I。然后依据实际测量的视电阻率剖面作出分析与计算，最终获得地层电阻率有关的情况，为解决工程地质问题提供依据。
在工程勘察中，高密度电法测量采用的温纳装置，在进行测量的时候，单个电极间距为NB=MN=AM=AB/3，AB/3即探测深度，A点、B点、M点、N点逐次向右同时移动就能够得到第一层剖面线。然后，NB、MN、AM会增大一个电极间距，A点、B点、M点、N点逐次向右同时移动就能获得另一层剖面数据。通过这种方法进行连续不断的重复扫描，就会得到一个倒梯形断面。[2]
二、地质调查工作方法分析
物探资料解释大部分都需要结合地质条件进行分析，高密度电法成果解释也需要综合各方面地质资料进行。然而在进行地质资料收集的时候，不仅是现有的地质报告，采用地质调查通常是一种较为有效的方法。开展地质调查时通常需要对区域内地质、水文等方面的资料进行结合，通过考察与分析地形地貌以及出露岩层、岩性、裂隙发育等情况，从而能预测出岩溶发育的规模、特征及形态等。岩溶发育通常遵循着一定的地质规律，在对岩溶发育的规模、特征及形态进行分析时，同时还需要对路基、桥基、隧道设计提出可靠而科学的依据，
三、岩溶勘察中的高密度电法技术及应用
3.1 工作布置
高密度电法技术在采集野外数据方面主要是通过阵列电极装置进行的。电极间距的大小与电极排列的长度会对数据剖面对洞室反映能力产生直接的影响。 [3]在测线两端，数据采集与分析的准确度会有所降低。尽管高密度电法技术探测到的最终结果会存在体积效应，但最后得到的剖面分析率依然相当于最小的电极间距。从此能够看出，通常最小电极间距为探查深度的l/15～l/10。但是如果探查深度的l/15大于电极间距，则在测试到的结果中就会存在不稳定的随机因素。
3.2 高密度电法技术的成果解释
视电阻率成像图即为高密度电法剖面。高阻区域主要代表岩体含水量小、完整性好以及致密性好；低阻区域则代表岩石裂隙含水带或岩体松散破裂、含水等。岩溶空洞主要表现为高阻区，而存在水、黏土填充的溶洞则主要表现为低阻区。大部分的岩溶裂隙带与洞穴都为部分填充，其下部为松散填充，上部为空洞，下部表现为低阻，上部表现为高阻，最终构成了断断续续的组合异常区域。
由此可见，高密度电法技术的成果解释应当符合下述三项原则：第一，岩溶在灰岩中发育，电阻率值有着高阻的特点；第二，岩溶带下部为填充，上部为空洞，主要表现为低断续与高阻组合而成的串珠状异常；[4]第三，岩溶的发育沿着构造的破碎带进行，串珠状异常区域走向和区域构造以及产状是保持一致的。
电阻率异常图像符合上述三项原则则为岩溶。当然，也有一些岩溶是完全填充的，其不具备上部空洞，尤其是在地下水位之下隐伏的岩溶，其完全表现为水填充与松散物，以及表现为低阻特性。[5]
3.3 工程应用实例分析
岩溶地貌可以划分为地表与地下两类岩溶地貌类型。地表岩溶地貌包括落水洞、溶沟、溶槽等；地下岩溶地貌包括暗河、岩溶空洞、岩溶裂隙等。因此，岩溶的发育走向、部位以及产状通常都受到构造的控制。如果开展架桥铺路、采矿、开凿隧道等工程活动时，一旦遇到溶洞就很有可能产生涌水、坍塌以及渗漏等现象，最终对工程带来一定的危害。
例1：从图1可以看出，在原本设计的1#-3桩基础周围处在低阻异常区域，其电阻率和周围背景值相比显著小。依据电法探测解释的三项原则进行分析，能够推测出此区域可能会有填充式溶洞发育。但由于其内部填充存在粉砂、粉质粘土或粘土，这些软弱的物质会在一定程度上增加其导电性，从而使得电阻率相对较低。
图1 某大桥1#墩探测成果
结语：
在岩溶勘察过程中，通过高密度电法技术的应用及与工程地质调查技术相结合，证实了高密度电法技术应用的可行性与实际价值。该项技术能对岩溶地区的一些问题进行快速有效的解决：岩溶的规模及空间分布，如溶槽、溶沟、岩溶形态及空洞等。通过对实际工程进行勘察，可以总结出：①岩溶发育受到区域地质构造的影响与控制。区域内构造线方向和山脉的总体走向是基本上保持一致的，岩溶的发育一般都集中在坡麓与坡角等可溶性碳酸盐岩之中，由于此处有着十分丰富的地下水，并且分布发育是沿着构造破碎带进行的，其走向和构造、产状等总体上保持一致；②地表岩溶形态主要为溶槽、溶沟等，地下岩溶形态主要为裂隙岩溶，落水洞与漏斗等在碳酸盐岩类及其他岩类交界处的发育较为特殊，且裂隙的走向基本上和构造线相互一致。
参考文献：
[1]蔡晶晶,阎长虹,王宁,邵勇,郑军,汤志刚.高密度电法在地铁岩溶勘察中的应用[J].工程地质学报,2011,06:935-940.
[2]陈康,李世峰,张政杰,张晋磊,李晓波.高密度电法勘探数据三维处理技术及城市勘察中的应用[J].工程地质学报,2015,01:170- 177.
[3]明前军,刘彦华,杨青峰.高密度电法在盱眙雨润中央购物广场岩溶勘察中的应用[J].工程建设与设计,2015,07:80-83.
[4]周正茂.岩溶塌陷勘察中高密度电法技术的应用分析[J].中国新技术新产品,2012, 19:13-14.
[5]游敬密,雷宛,蒋富鹏,李星.高密度电法在地下岩溶勘察中的应用[J].西部探矿工程,2013,11:168-170+174.
论文作者:曹伯茂
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年12月供稿
论文发表时间:2016/4/18
标签：岩溶论文; 电阻率论文; 高密度论文; 电极论文; 地质论文; 剖面论文; 裂隙论文; 《工程建设标准化》2015年12月供稿论文;