应用领域

二、调查方法

根据调查区污染物特征、调查规范、仪器发展水平与可操作性，以及相关方法的成功应用案例，选择高密度电阻率法和钻探作为探测调查区污染物的主要地球物理调查方法。

1 高密度电阻率法

高密度电法（Electrical Resistivity Tomography，简称ERT探测）是一种使用直流电源的非破坏探测技术，其原理是在施测区通以直流电，以建立一种人工场源，再测量各种不同展距电极对之间的电位差，从而分析地下电阻率结构。若以简单的四极法说明，即在地表插上四根电极，其中两根通以直流电（作为电流极）通过地底（电阻材料），建立一个电场分布，再利用另外两根电极（作为电位极）测量电极间的电位差，利用欧姆定率（Ohm's law）即可求得电位极间的地下材料的电阻率，并且可通过电流极和电位极间距离的变化探测不同地层的电阻率，原理示意图如图1-1所示。

图1-1 高密度电法勘测原理

由于技术的发展，现在ERI探测的施测方式是在地表上以“直线”且“等间距”的方式，在地表上钉上若干个金属探棒电极形成“测线”，并由测控主机控制不同对的电极分别作为电流极与电位极，电极轮流放电并记录电位差，即可实现连续施测的功能，如图1-2(a)所示，并通过不同电流极与电位极、合的变换，收集测线下不同水平位置与不同深度的电位差，各个位置深度的电位差数值排列即形成一个倒三角形的探测剖面，此时的剖面称为“视电阻率拟似剖面”，如图1-2(b)所示。视电阻率剖面代表电压的量测值，并不代表地底下材料的真实电阻率，真实电阻率还需要。过反演算（Inversion）才能得到。将所有量测值以数值方法逆推演算后再进行内插即可呈现出测线下地电阻剖面的成像图，如图1-2(c)所示。

图1-2 高密度电法勘测与地层电阻率剖面成像原理

（a：ERT测线连续勘测示意图，其中地层电阻率模型假设上层为不饱和带，下层为含水率较高的饱和带；b：勘测的视电阻率剖面；c：反演算后的地层电阻率剖面）

由图1-2(a)的模型地层电阻率反演算结果可知，相对干燥的土层会呈现相对高电阻的反应，而底下的饱和含水层则会呈现较低电阻率（较高导电率）的情况。图1-3(a)中假设在不饱和层和饱和层间填埋了污泥（相对千干燥土壤为低电阻材料），其模拟反演算的结果在填埋区域呈现相对低电阻的区块，如图1-3(b)所示，且在填埋的底部可明显看到与底下饱和层的分界。

图1-3 模拟地层中污泥填埋的地电阻反应

高密度电法在野外施测时所应用的电流与电位极配置及变换规则称为电极排列法或电极阵列（Array），实际上。常使用的传统数、有温纳排列法（Wenner Array）、施伦贝尔排列法（Schlumberger Array）、温纳-施伦贝尔排列法（Wenner-Schlumberger Array）、梯度法（Gradient Array）、双极排列法（Pole-Pole Array）、三极排列法（Pole-Dipole Array）和双偶极排列法（Dipole-Dipole Array）等，由于各种电极数、在空间几何上有所不同，对应地下构造的响应也各有优势，因此需根据不同场地实际情况选择适合电极排列方法。

影响高密度电法分辨率的另一个关键为测线中每根电极探棒的间距。电极探棒间距的选择需对应目标探测物体的体积，探棒间距越小，数据点密，对应物体分辨率就越高，反之，间距越大，数据点疏，则分辨率越低。高密度电法在一般工程或地质勘探时，考虑探测目标体积较大，电极探棒间距一般为3至5m以至10m之间。环境地球物理勘探，由于探测物的埋深度较浅，且形貌和分布较无规则，电极探棒一般采用1至2m间隔，以取得较高分辨率的探测结果。然而由于数据点密，探测所需要的时间亦较长。

2 地质钻探

钻探是地质勘探工作中的一项重要技术手段。用钻机从地表向下钻进，在地层中形成圆柱形钻孔，以鉴别和划分地层。可从钻孔中不同深度处取得岩心、矿样、土样进行分析研究，用以测定岩石和土层的物理、力学性质和指标，提供设计需要。所用钻机主要分为回转式与冲击式两种。该项目早期钻孔情况如图2-1所示。

图2-1 钻探工作布置图

图3 高密度电阻率法探测现场

四、结论

本次物探工作选用高密度电法，累计完成16条ERT测线，场地主要的污染物为含建筑垃圾渣土、工业垃圾、含有渗滤液的建筑垃圾与工业垃圾的混杂垃圾渣土。

1、填埋体分布描述

针对本堆存场采用物探方法探测堆体区域，结合前期已有钻探资料进行校正。根据三维数据资料推断自地表往下0~4m左右为含建筑垃圾渣土；4~8m左右为工业垃圾；大于8米左右为含有渗滤液的建筑垃圾与工业垃圾的混杂垃圾渣土。

2、填埋体体积计算

通过物探资料和前期钻孔资料结合估算垃圾体积。

（1）含有渗滤液的建筑垃圾与工业垃圾的混杂垃圾渣土（1类）；

（2）中阻异常体推测为工业垃圾（2类）；

（3）高阻异常体推测为含建筑垃圾渣土（3类）。