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【摘 要】在利用工程物探的方法查明地下地质情况，中高密度电法以其快速，智能化、数字化程度高，获得地下信息丰富等特点在地基工程勘察及灾害勘查中取得了良好的效果。高密度电法以岩、土导电性的差异为基础，研究在人工施加稳定电流场作用下大地中传导电流分布规律的一种电探方法。
【关键词】高密度电法；岩溶勘查；电阻率
地下地质条件具有隐伏性强、空间分布特征规律性差、水文地质复杂的影响等特点，使得对地基的勘查充满了不确定性，如何准确勘查地下地质环境是一直困扰工程技术人员对建筑工程区潜在危害性评价及合理治理的关键技术难题。
一、工程概况
本论文是以唐山东北部建筑地基改造项目为题，该小区需要建20多层的高层住宅楼，由于该区位于沿海，地基较浅，下部灰岩极易溶蚀，形成大面积的岩溶发育带或喀斯特溶洞，从而给地面建筑物造成威胁，因此在进行工程建设之前对该区进行地质灾害的勘查处理及城市安全性评价显得非常必要。
二、野外工作方法技术
根据场地施工条件、物探勘察的前提条件及接地条件，选用可以探测目标体与围岩体之间导电性差异的高密度电法方法进行勘察，查明该工程地基下部岩溶发育带等不良地质作用体的平面分布位置及大致埋藏深度。
物探测线施放采用罗盘控制方位，测绳量距离，分别对测线编号，A，B，C，D，E，F，G，H线为从西向东布线；K，L，M，N，O，P，Q，R线为从南向北布线；S1，S2、T，U1、U2、U3从北向南布线测量。
为对地质构造或不良地质作用进行连续追踪，当剖面比较长时，尽量利用仪器可以滚动测量的功能，选用较大的隔离系数和较大极距进行勘测，最后将分段剖面进行拼接，变成长剖面以便进行分析解释；如U剖面就是采用滚动测量方式，分三段测量，最后将U1、U2、U3三段剖面再拼接成一个剖面文件U。
野外工作开展前，先对仪器进行自检测试，确保仪器状态良好；数据接收前首先进行电极开关检查，之后逐个检查电极接地情况，对接地电阻大的电极仔细检查接地条件，只有每个电极都达到要求时才可进行正式观测。对于畸变点进行重复观测，保证了原始资料的准确可靠。供电电极和测量电极均采用铜电极，不合格的设备严禁使用；高密度电法工作中利用仪器可以升压的特性，采用接地电阻大的恒压方式接收，并将电压升至200或400伏向地下供电，以克服接地电阻大的影响。插电极时尽量避开水泥路面或拆迁地基的影响，必要时就用尖镐头先行刨开碎石或水泥，在新鲜地基处再插电极；为减小接地电阻的影响，尽量把电极往深处打，不得以时才适当偏移测线位置或将测线分段勘测；地表干燥或土壤太疏松、或有建筑垃圾或杂填土时，采用浇水等办法改善接地条件。
三、高密度电法工作原理
根据灰岩与水及上部土层电阻率的分布特征，完整灰岩的电阻率最高，完整性差或节理裂隙发育、风化破碎的灰岩电阻率降低，深部碎石土或称破碎状岩层的电阻率大于表层土的电阻率而低于灰岩的电阻率；水和第四系覆盖层的电阻率均大大低于灰岩的电阻率。另外在岩溶发育区或溶洞分布地带，会有水或土的积聚，其电阻率只有十几或几十欧姆米，而灰岩的电阻率可能达到数百欧姆米以上。对该区解释时遵循以下解释原则：
（1）对浅层近地表的低阻区解释为第四系覆盖层，一般根据经验电阻率数值只有数十欧姆米；其覆盖层深度一般较小，根据钻探资料，本区覆盖层厚度一般最大在十几米，对下部电阻率数值较高达到80欧姆米以上的地层解释为破碎状岩层。
（2）对覆盖层下部的高阻值区，超过200欧姆米的岩层解释为基岩，本区基岩为奥陶系灰岩，其电阻率一般可达到数百欧姆米或更高；
（3）在高阻值区内的局部低阻封闭区段解释为灰岩内的封闭型溶洞；由于溶洞内会有土层、淤泥等物质的填充，导致溶洞的电阻率降低，只有数十欧姆米。
（4）对深部基岩区段出现大面积的低阻区，可以解释为灰岩溶蚀区，有时也称开口型溶洞。
（5）由于灰岩大面积遭受溶蚀，灰岩完整性遭受破坏，节理裂隙发育、风化破碎的灰岩较完整性灰岩的电阻率会大大降低，对这样的区段解释为不完整性灰岩。
（6）某些区段如果基岩深度差较大，不排除有小断层存在；在灰岩与覆盖层的接触处出现近于直立的断面等值线密集带，这些区段解释推断为山间冲沟。
根据以上解释原则且保证处理质量，对数据进行编辑，剔除不合理点或畸变点，对长剖面滚动方式测量的分段数据进行数据文件的拼接，并经过电法正、反演迭代计算过程，获得反演后的视电阻率值，利用调色板设置色阶文件，绘制成视电阻率等值线断面色阶图。现对其中两条典型的测线推断解释。
四、高密度电法数据处理与地质解释
（一）测线E的解释推断结果
由于测线E设计起点位于拆迁的建筑垃圾堆上，无法正常测量，故测线E起始点向东偏移116m开始测量。使用斯隆贝格装置进行勘测，选用极距5m，隔离系数12，剖面覆盖长度220m，从西向东布线测量，见方位标注。经正反演计算后的视电阻率断面图如图1。
图1 测线E视电阻率断面解释推断成果图
根据图1断面等值线特征推断，浅部蓝绿色反映第四系覆盖层，推断深部紫褐色区段反映基岩，即奥陶系灰岩的分布，图上电阻率等值线分布特征说明，基岩界面起伏不平，第四系覆盖层厚度12m左右。距离测线起点90m处，有一破碎状的灰岩带，推断为岩溶溶蚀区，平面宽度在5m左右，深度在25m左右。
（二）测线U的解释推断结果
图2 测线U视电阻率断面解释推断成果图
U线起点为水泥板，由于该测线靠近铁路旁，为避开水泥路面干扰，故该测线勘测起点偏离设计起点偏东8m，偏北50m，采用滚动测量方式，先分段测量，得到勘测段U1、U2、U3之后，在拼接形成U文件，以便进行综合解释。 该测线段勘测选用参数：隔离系数n=15，电极距离5m，采用斯隆贝格装置滚动方式测量，设接通电极总数为N，隔离系数为n，每次滚动电极根数为M，则每次电极滚动个数M由以下公式计算：
M=N-2（n+1）。例如本次接通电极根数N=64，隔离系数选用n=15，则每次滚动电极根数： M=64-2（15+1）=32。三段测线段U1、U2、U3覆盖段总长度915m。
经拼接及正、反演计算后得到视电阻率断面等值线色阶图2。对图2进行解释推断如下：基岩界面起伏较大，浅部蓝绿色等值线色阶图表示第四系覆盖层，深部紫褐色等值线推断解释为奥陶系灰岩。根据电阻率分布特征，剖面左端，距离该测线起始点80～215m之间，电阻率在80到180欧姆米之间，电阻率小于完整性灰岩电阻率，推断为节理裂隙发育的不完整性灰岩；距离起始点240m-510m之间深部紫褐色等值线推测为奥陶系灰岩，浅部蓝绿色等值线反映第四系覆盖层的分布；距离该测线起始点215到240m之间，推测有一宽25m、深度超过20m的山间冲沟；距离起始点320到340m之间，灰岩下凹，推断为山间冲沟。具体分布情况见测线U视电阻率断面解释推断成果图2。
五、结论
综上可见应用高密度电法进行岩溶塌陷勘察，选用方法合理，地质效果明显，可以有效圈定出岩溶溶蚀区和山间冲沟及其它不良地质作用的的空间分布范围，并进行工程地质分层，高密度电法解释结果与钻探结果比较解释结果基本吻合。
参考文献：
[1]李金铭.地电场与电法勘探[M].北京：地质出版社.
[2]刘国兴.电法勘探原理与方法[M].北京：地质出版社.
[3]胡博，邓帅奇，岳建华.高密度电法在城市地基勘察中的应用.www.paper.edu.cn.
[4]齐朝华，李世峰，李锦鑫，张建.高密度电法在建筑地基溶洞勘察中的应用.矿业工程研究.2010年12月.第25卷第4期.
作者简介：
史玲玲（1986年10月26日）女，河北省石家庄市藁城，石家庄经济学院，矿产普查与勘探，石家庄经济学院，研究生。
赵 博（1987年05月07）男，新疆昌吉市，中国地质大学（武汉），地质勘查，河北省地球物理勘查院，助理工程师。
王国晨（1988年04月06日）男，河北省邢台南宫市，石家庄经济学院，矿产普查与勘探，石家庄经济学院，研究生。
【关键词】高密度电法；岩溶勘查；电阻率
地下地质条件具有隐伏性强、空间分布特征规律性差、水文地质复杂的影响等特点，使得对地基的勘查充满了不确定性，如何准确勘查地下地质环境是一直困扰工程技术人员对建筑工程区潜在危害性评价及合理治理的关键技术难题。
一、工程概况
本论文是以唐山东北部建筑地基改造项目为题，该小区需要建20多层的高层住宅楼，由于该区位于沿海，地基较浅，下部灰岩极易溶蚀，形成大面积的岩溶发育带或喀斯特溶洞，从而给地面建筑物造成威胁，因此在进行工程建设之前对该区进行地质灾害的勘查处理及城市安全性评价显得非常必要。
二、野外工作方法技术
根据场地施工条件、物探勘察的前提条件及接地条件，选用可以探测目标体与围岩体之间导电性差异的高密度电法方法进行勘察，查明该工程地基下部岩溶发育带等不良地质作用体的平面分布位置及大致埋藏深度。
物探测线施放采用罗盘控制方位，测绳量距离，分别对测线编号，A，B，C，D，E，F，G，H线为从西向东布线；K，L，M，N，O，P，Q，R线为从南向北布线；S1，S2、T，U1、U2、U3从北向南布线测量。
为对地质构造或不良地质作用进行连续追踪，当剖面比较长时，尽量利用仪器可以滚动测量的功能，选用较大的隔离系数和较大极距进行勘测，最后将分段剖面进行拼接，变成长剖面以便进行分析解释；如U剖面就是采用滚动测量方式，分三段测量，最后将U1、U2、U3三段剖面再拼接成一个剖面文件U。
野外工作开展前，先对仪器进行自检测试，确保仪器状态良好；数据接收前首先进行电极开关检查，之后逐个检查电极接地情况，对接地电阻大的电极仔细检查接地条件，只有每个电极都达到要求时才可进行正式观测。对于畸变点进行重复观测，保证了原始资料的准确可靠。供电电极和测量电极均采用铜电极，不合格的设备严禁使用；高密度电法工作中利用仪器可以升压的特性，采用接地电阻大的恒压方式接收，并将电压升至200或400伏向地下供电，以克服接地电阻大的影响。插电极时尽量避开水泥路面或拆迁地基的影响，必要时就用尖镐头先行刨开碎石或水泥，在新鲜地基处再插电极；为减小接地电阻的影响，尽量把电极往深处打，不得以时才适当偏移测线位置或将测线分段勘测；地表干燥或土壤太疏松、或有建筑垃圾或杂填土时，采用浇水等办法改善接地条件。
三、高密度电法工作原理
根据灰岩与水及上部土层电阻率的分布特征，完整灰岩的电阻率最高，完整性差或节理裂隙发育、风化破碎的灰岩电阻率降低，深部碎石土或称破碎状岩层的电阻率大于表层土的电阻率而低于灰岩的电阻率；水和第四系覆盖层的电阻率均大大低于灰岩的电阻率。另外在岩溶发育区或溶洞分布地带，会有水或土的积聚，其电阻率只有十几或几十欧姆米，而灰岩的电阻率可能达到数百欧姆米以上。对该区解释时遵循以下解释原则：
（1）对浅层近地表的低阻区解释为第四系覆盖层，一般根据经验电阻率数值只有数十欧姆米；其覆盖层深度一般较小，根据钻探资料，本区覆盖层厚度一般最大在十几米，对下部电阻率数值较高达到80欧姆米以上的地层解释为破碎状岩层。
（2）对覆盖层下部的高阻值区，超过200欧姆米的岩层解释为基岩，本区基岩为奥陶系灰岩，其电阻率一般可达到数百欧姆米或更高；
（3）在高阻值区内的局部低阻封闭区段解释为灰岩内的封闭型溶洞；由于溶洞内会有土层、淤泥等物质的填充，导致溶洞的电阻率降低，只有数十欧姆米。
（4）对深部基岩区段出现大面积的低阻区，可以解释为灰岩溶蚀区，有时也称开口型溶洞。
（5）由于灰岩大面积遭受溶蚀，灰岩完整性遭受破坏，节理裂隙发育、风化破碎的灰岩较完整性灰岩的电阻率会大大降低，对这样的区段解释为不完整性灰岩。
（6）某些区段如果基岩深度差较大，不排除有小断层存在；在灰岩与覆盖层的接触处出现近于直立的断面等值线密集带，这些区段解释推断为山间冲沟。
根据以上解释原则且保证处理质量，对数据进行编辑，剔除不合理点或畸变点，对长剖面滚动方式测量的分段数据进行数据文件的拼接，并经过电法正、反演迭代计算过程，获得反演后的视电阻率值，利用调色板设置色阶文件，绘制成视电阻率等值线断面色阶图。现对其中两条典型的测线推断解释。
四、高密度电法数据处理与地质解释
（一）测线E的解释推断结果
由于测线E设计起点位于拆迁的建筑垃圾堆上，无法正常测量，故测线E起始点向东偏移116m开始测量。使用斯隆贝格装置进行勘测，选用极距5m，隔离系数12，剖面覆盖长度220m，从西向东布线测量，见方位标注。经正反演计算后的视电阻率断面图如图1。
图1 测线E视电阻率断面解释推断成果图
根据图1断面等值线特征推断，浅部蓝绿色反映第四系覆盖层，推断深部紫褐色区段反映基岩，即奥陶系灰岩的分布，图上电阻率等值线分布特征说明，基岩界面起伏不平，第四系覆盖层厚度12m左右。距离测线起点90m处，有一破碎状的灰岩带，推断为岩溶溶蚀区，平面宽度在5m左右，深度在25m左右。
（二）测线U的解释推断结果
图2 测线U视电阻率断面解释推断成果图
U线起点为水泥板，由于该测线靠近铁路旁，为避开水泥路面干扰，故该测线勘测起点偏离设计起点偏东8m，偏北50m，采用滚动测量方式，先分段测量，得到勘测段U1、U2、U3之后，在拼接形成U文件，以便进行综合解释。 该测线段勘测选用参数：隔离系数n=15，电极距离5m，采用斯隆贝格装置滚动方式测量，设接通电极总数为N，隔离系数为n，每次滚动电极根数为M，则每次电极滚动个数M由以下公式计算：
M=N-2（n+1）。例如本次接通电极根数N=64，隔离系数选用n=15，则每次滚动电极根数： M=64-2（15+1）=32。三段测线段U1、U2、U3覆盖段总长度915m。
经拼接及正、反演计算后得到视电阻率断面等值线色阶图2。对图2进行解释推断如下：基岩界面起伏较大，浅部蓝绿色等值线色阶图表示第四系覆盖层，深部紫褐色等值线推断解释为奥陶系灰岩。根据电阻率分布特征，剖面左端，距离该测线起始点80～215m之间，电阻率在80到180欧姆米之间，电阻率小于完整性灰岩电阻率，推断为节理裂隙发育的不完整性灰岩；距离起始点240m-510m之间深部紫褐色等值线推测为奥陶系灰岩，浅部蓝绿色等值线反映第四系覆盖层的分布；距离该测线起始点215到240m之间，推测有一宽25m、深度超过20m的山间冲沟；距离起始点320到340m之间，灰岩下凹，推断为山间冲沟。具体分布情况见测线U视电阻率断面解释推断成果图2。
五、结论
综上可见应用高密度电法进行岩溶塌陷勘察，选用方法合理，地质效果明显，可以有效圈定出岩溶溶蚀区和山间冲沟及其它不良地质作用的的空间分布范围，并进行工程地质分层，高密度电法解释结果与钻探结果比较解释结果基本吻合。
参考文献：
[1]李金铭.地电场与电法勘探[M].北京：地质出版社.
[2]刘国兴.电法勘探原理与方法[M].北京：地质出版社.
[3]胡博，邓帅奇，岳建华.高密度电法在城市地基勘察中的应用.www.paper.edu.cn.
[4]齐朝华，李世峰，李锦鑫，张建.高密度电法在建筑地基溶洞勘察中的应用.矿业工程研究.2010年12月.第25卷第4期.
作者简介：
史玲玲（1986年10月26日）女，河北省石家庄市藁城，石家庄经济学院，矿产普查与勘探，石家庄经济学院，研究生。
赵 博（1987年05月07）男，新疆昌吉市，中国地质大学（武汉），地质勘查，河北省地球物理勘查院，助理工程师。
王国晨（1988年04月06日）男，河北省邢台南宫市，石家庄经济学院，矿产普查与勘探，石家庄经济学院，研究生。