应用领域

二、地球物理方法勘探

本次探测采用高密度电法，该方法对围岩的含水情况特别敏感，围岩破碎含水，其视电阻率明显降低，完整、坚硬岩土的视电阻率明显高于断层带或破碎带和富水带围岩的视电阻率，当岩体中存在空洞裂隙时，图像中层状特征遭到破坏，出现条带状或椭圆形低阻色块。对于非饱和第四系土层:含水率、密实度越高、粒径越小,电阻率值越低;当含水率、粒径不变时电阻率值大小基本反映了土体密实度的变化。当均质非饱和土层中有裂缝发育时,因裂缝被空气充填、同时裂缝周围土体密实度必然相对降低,此时裂缝在电阻率剖面上反映为高阻异常带。

方法原理清晰，图像直观，是一种分辨率较高的探测方法。近年来随着计算机数据采集技术的改进，其勘探效率大大提高，剖面的覆盖面积和探测深度增大，在强干扰的环境下也能取得可靠数据，大大提高了信噪比，可准确探测地质体。

探测原理   

电阻率法(Electric Resistivity Method)或称为直流电阻法(Direct Current Resistivity Method)是以介质电阻率差异为基础，观测供电电流强度和测量电极之间的电位差，进而计算和研究视电阻率，推断地下可能异常的分布。所测得的结果即地电阻率剖面。影响地层电阻率的因子有组成矿物、颗粒大小、组态、以及地层的含水量与水中所含物质，当地层有明显的电阻率对比，就适用于直流电阻法。

图1 电阻率法原理示意图

高密度电法是电阻率法发展而来目前应用最广泛的一种电法勘测，其基本理论与传统的电阻率法完全相同，所不同的是高密度电法在观测中设置了较高密度的测点，现场测量时，只需将全部电极布置在一定间隔的测点上，由主机自动控制供电电极和接收电极的变化。高密度电法测量系统采用先进的自动控制理论和大规模集成电路，使用的电极数量多，而且电极之间可自由组合，这样就可以提取更多的地电信息，使电法勘探能像地震勘探一样使用多次覆盖式的测量方式。

图2 高密度电阻率法示意图

高密度电法具有以下优点：①电极布设一次性完成，减少了因电极设置引起的干扰和由此带来的测量误差；②能有效的进行多种电极排列方式的扫描测量，因而可以获得较丰富的关于地电断面结构特征的地质信息；③野外数据采集实现了自动化或半自动化，不仅采集速度快，而且避免了由于手工操作所出现的错误；④可以实现资料的现场实时处理和脱机处理，大大提高了电法的智能化程度。

电法可以适用于各种异常的调查，也可以获得十分丰富的成果。

现场工作施测

由于现场干扰、空间限制及影响营运等因素，地球物理探勘效果易受到影响，且城市因为制程建物与机具的存在，现场最为复杂且干扰源多，同时需考虑安工与调查人员的安全，调查区域易受限制，故在城市物探的调查应用上，克服噪声干扰为首要任务，若无法克服噪声干扰，相对成果也会受到影响。所以合理布设测线是取得高品质数据的首要任务。

同时，场区内的厚层铺面，特别是混凝土材料，始终是影响电探类地球物理探勘技术数据质量、可信度的一项干扰源，以钻凿小洞或切割出细缝的方式进行调查，便可降低噪声问题，若无法将电极扎实接触土壤则地表高密度电阻率法受限于原理，信噪比变大，数据分辨率与可信度会随着深度增加而降低。

本次项目，针对场区总共施测了14条高密度电阻率法测线，总点数约1200点，最长测线100米，最短测线36米。其中ERT1~ERT5布设在地铁左线上，ERT1位于地铁左线的中线正上方，测线相互平行，线间距约2米，点间距为1米,；ERT9~ERT14布设在地铁右边线上，ERT9位于地铁右线的中线正上方，测线相互平行，线间距约2米，点间距为1米； ERT6~ERT8也位于地铁右线上，ERT6位于中线正上方，线间距约2米，点间距为0.5米。

且此次场地采用温奈-施兰卜吉排列法 (Wenner-Schlumberger Array) 进行探测，此种混编排法结合了两种不同排列法的探测特性。Wenner 排列法对水平层状构造的解析力较佳的特性， Schlumberger 排列法对于垂直构造探测相对灵敏的特性，混编取得了对于水平和垂向分布构造较为综合的探测排列法，对于地下情况不明，或者较为复杂的场地特别适用；也因此对于该区域能有效佳的解析能力。本次ERT调查考虑到调查区域异常深度可能较浅，且需要做较精确的估算，此次施测的塌陷区电极探棒间距为 1米，部分为0.5米，测线走向WE方向，相对应探测分辨率约在 1 米以上。

图3 现场工作照

四、结论

通过本场区的不良地质体探测，再次证明了高密度电法在空洞溶探测等不良地质体中的可行性。

1.根据结果可知，场区整体电阻率变化不大，水平方向呈现层状分布，地铁右线基岩分界明显； 

2.采用高密度电法对不良地质体进行检测，能查明周边构造、裂隙、空洞等地质情况，发现隐伏渗漏通道，是一种实用，高效，无损的方法。