電阻率法勘探在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的作用

曹榮會(huì)

（遼寧省工程勘查研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110034）

地質(zhì)災(zāi)害包括滑坡、崩塌、泥石流及由此而引發(fā)的一切次生自然災(zāi)害。這些災(zāi)害發(fā)生時(shí)，人們感到恐慌和震驚，難道這些災(zāi)害是不可預(yù)見的嗎？其實(shí)不然，這種災(zāi)害完全可以預(yù)防。電阻率法勘探是地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查的重要手段之一，他可以探查到引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的不良地質(zhì)體的位置，可以為地質(zhì)災(zāi)害治理工程設(shè)計(jì)提供防治依據(jù)，這種勘探方法，將會(huì)受到越來越多人們的重視。

地質(zhì)體沿地質(zhì)弱面向下滑動(dòng)的重力破壞稱為滑坡。地質(zhì)體在重力作用下，從高陡坡突然加速崩落或滾落（跳躍）稱為崩塌。由于降水（暴雨、冰川、積雪融化水）在溝谷或山坡上產(chǎn)生的一種挾帶大量泥砂、石塊和巨礫等固體物質(zhì)的特殊洪流稱為泥石流。發(fā)生這些災(zāi)害有兩個(gè)共同特點(diǎn)，第一是由不良的地質(zhì)體存在（包括軟弱地層、坡積堆積地層、松散巖層、巖體破碎帶、斷裂構(gòu)造、大型地裂縫等），第二個(gè)特點(diǎn)都是受重力作用和大氣降水而產(chǎn)生的破壞。電阻率法勘探能有效地尋找不良地質(zhì)體，筆者將從地質(zhì)災(zāi)害的上述兩個(gè)特征入手，分別說明這種勘探方法在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的作用。

電阻率法勘探，又分為電阻率剖面法、電阻率測(cè)深法、中間梯度法、高密度電法等，前三種方法是傳統(tǒng)常規(guī)的勘探方法，而高密度電法是即含有直流電阻率剖面法，又含有直流激發(fā)極化法的勘探方法。

上述這些勘探方法都可以用于電法掃面，而且各有千秋，既可從大面積區(qū)域內(nèi)尋找地質(zhì)災(zāi)害可能發(fā)生的區(qū)域或地段，也可以有針對(duì)性的進(jìn)行勘探測(cè)量。

電阻率法勘探的基本原理，是采用直流電，通過電極將電能直接輸?shù)降叵掳肟臻g，在地下建立穩(wěn)定的電流場(chǎng)，在地表用電法勘探儀器觀測(cè)地面電場(chǎng)分布情況，研究這種人工電場(chǎng)的分布規(guī)律達(dá)到尋找各類地質(zhì)體和解決某些地質(zhì)問題的目的。

在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中，當(dāng)我們向地下通以直流電時(shí)，無論地下是土層還是巖石地層，都會(huì)形成一穩(wěn)定電流場(chǎng)，這個(gè)電流場(chǎng)分布規(guī)律有如下特征：第一，電流由電源正極流出，通過供電電極A流入地下，并呈分散狀態(tài)分布地下導(dǎo)電半空間，地中電流經(jīng)過導(dǎo)電地質(zhì)體，最終全部通過供電電極B流回電源的負(fù)極。電流在不同電阻率的地質(zhì)體中流動(dòng)時(shí)，其總值不變。第二，地下電流由A極分散地流到B極過程中，盡量走電阻率最小的路徑，即避開高阻體，流經(jīng)低阻體。而地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的不良地質(zhì)體，相對(duì)周邊地層一般電阻率都較低。第三，由于地下電流線不相交，使密集電流分散流動(dòng)。第四，在電阻率不同的兩種地質(zhì)體分界面處，電流密度法線分量連續(xù)，切線分量不連續(xù)，總電流密度值不連續(xù)，方向改變。電場(chǎng)強(qiáng)度法線分量不連續(xù)，切線分量連續(xù)，總電場(chǎng)強(qiáng)度值不連續(xù)，方向改變。電位在分界面兩側(cè)連續(xù)。

由于上述電流場(chǎng)分布規(guī)律的特點(diǎn)，我們?cè)诘刭|(zhì)災(zāi)害調(diào)查中，采用供電電極與測(cè)量電極不同排列組合所形成的電阻率法的不同勘探方法，通過不同的儀器，來研究災(zāi)害可能發(fā)生區(qū)域的電流在地下的分布規(guī)律，研究各種地質(zhì)體的電阻率對(duì)電流分布的影響，從而尋找到引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的不良地質(zhì)體。

在勘探方法上，首先要根據(jù)尋找目標(biāo)地質(zhì)體的任務(wù)，確定電阻率法中的一種方法或采用綜合方法。如果勘探的區(qū)域很小，我們可以通過高密度電法單一剖面或數(shù)條剖面與地質(zhì)資料配合，來完成地質(zhì)災(zāi)害的勘查工作。如果調(diào)查的面積較大，勘探深度要求較深時(shí)，我們可用大極距電阻率測(cè)深法或多種的綜合方法來解決。

采用電阻率法對(duì)地質(zhì)體進(jìn)行面積勘探和垂向深度勘探，確定出區(qū)域地電斷面層次，然后根據(jù)已知地質(zhì)資料或配合少量工程地質(zhì)鉆孔，劃分出平面區(qū)域和垂向深度內(nèi)的地質(zhì)分層，確定所劃分地層的巖性、厚度、原巖性狀態(tài)、地下水所處的地質(zhì)層位和分布特征。特別要注意軟弱地層、沖積洪積地層、坡積松散堆積地層，由于受含水量的控制，他們的視電阻率測(cè)試值普遍較低（十幾歐姆-米至幾百歐姆-米），這為尋找、劃分和圈定不良地質(zhì)體提供了依據(jù)。

電阻率法勘探，可以精確尋找隱覆巖體破碎帶、斷裂構(gòu)造、確定基巖的起伏狀態(tài)。通過ρs測(cè)試和平面等值線圖、ρs剖面測(cè)試和剖面平面圖、電測(cè)深資料和曲線對(duì)比、以及各類電測(cè)曲線的正反演解釋等，可以清晰確定隱覆巖體的破碎帶、斷裂構(gòu)造、基巖狀態(tài)，從而圈定出誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害不良地質(zhì)體的空間分布。

傳統(tǒng)常規(guī)的電阻率法勘探，一般情況下要求地形平坦，高差變化不大或漸變，地形對(duì)實(shí)際勘測(cè)影響較小，或經(jīng)簡(jiǎn)便的地形改正就可以消除地形的影響。而實(shí)際地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中，常常是復(fù)雜地形的影響，并伴有多種低阻礦體的影響問題（低阻礦體被視為干擾因素）。另外電阻率法中的不同勘探方法，如電剖面法、電阻率測(cè)深法、中間梯度法、高密度電法等受地形的影響各不相同，即便是同一種勘探方法，由于所采用的裝置不同（或電極系選擇不同），所受地形的影響也不同。因此消除地形的影響，可以提高電阻率勘探方法的勘探精度。

目前可采用數(shù)值模擬技術(shù)和地形軟件處理系統(tǒng)應(yīng)有技術(shù)來解決某些難度較大的地形改正問題。

關(guān)于不良地質(zhì)體受重力作用和受降水的影響，這兩種因素相互作用，主要表現(xiàn)在松散地層斜坡地貌、土體高邊坡地貌、破碎帶高坡、風(fēng)化巖高坡等，這些地貌的地質(zhì)體，受降雨的影響，土體滲透性一般較強(qiáng)，在重力作用下很快形成滑動(dòng)面，使該地段或區(qū)域突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。

在對(duì)電阻率法勘探資料進(jìn)行地質(zhì)解釋時(shí)，應(yīng)注意含水層是隨季節(jié)在變化的，特別是粘性土層中含有滯水層，使該土層變?yōu)檐浰芑蛄魉軤顟B(tài)，軟弱地層隨雨水的滲透向地層深部運(yùn)移，因此，在粘性土層高邊坡地貌施工要特別注意，這種滯水層的向下運(yùn)移，挖掘施工時(shí)要采取防治措施，否則有可能會(huì)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。

另一方面，巖石地層發(fā)生滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，多數(shù)為巖層破碎帶、巖層風(fēng)化殼（包括孤立巖塊、風(fēng)化巖殘積土等）受降雨影響而發(fā)生。在這類地區(qū)，當(dāng)?shù)孛嫫陆浅^30度時(shí)就應(yīng)該提出警示或采取相應(yīng)的防護(hù)。

總之，電阻率法勘探配合工程地質(zhì)資料解釋，是地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查的重要手段，可謂速度快精度高，在區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中將會(huì)發(fā)揮越來越重要的作用。

［1］殷躍平，張作辰，彭軒明，等.DZ/T0218-2006滑坡防治工程勘查規(guī)范[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

［2］葛文彬，譚炳炎，唐邦興，等.DZ/T0220-2006泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.