高密度电法在工程场地地震安全评价中的应用

[摘要]在工程场地地震安全评价工作中，高密度电法勘探是获取场地内下伏地层情况，判断是否存在第四系以来的活动断层、地裂缝的重要物探手段。本文结合高密度电法在邯郸-大名高速公路漳河大桥与卫河大桥地安评中的应用实例，分析了该方法的工作原理及在地安评工作中的布线方法、资料处理与解释，探讨了高密度电法在地安评工作中研究断层的几点问题。

[关键字]高密度电法 地安评 物探

[中图分类号] P631 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-3-289-2

0 引言

高密度电阻率法简称高密度电法，它是一种电探系统，包括数据采集和资料处理两部分。近年来高密度电法在采空区及地裂缝探测、重大场地的工程地质勘察、坝基及桥墩选址等众多领域取得了较好的地质效果和显著的社会经济效益[1]。特别是在第四系覆盖区，露头条件不好，则更加依赖此类物探手段的探测。隐伏断层及地裂缝探测是工程场地地震安全性评价的重要内容，因而高密度电法也越来越多的应用于地安评中的断层探测中。

1 工作原理

高密度电法集电测深和电剖面为一体，采用高密度布点，进行二维地电断面测量的电阻率法勘探技术[2]。它的基本原理是以地质体与围岩的导电性不同为基础，研究在人工施加电场作用下所形成的异常电场及地下电流的分布规律。它将数根电极一次性以某一固定极距布设完毕，通过供电电极（A、B电极）向地下介质供电，并由测量电极（M、N电极）测量这些电位差值的分布，求得该记录点的视电阻率。然后，利用SURFER软件绘制地电断面图，在此基础上，结合场地条件进行地质解释。

2 邯郸-大名高速公路漳河大桥与卫河大桥地震安全评价

2.1 概况

漳河大桥场地位于邯郸市大名县城北偏西10公里，位于韩庄-连庄-田水坑-石家庄-程村沿线，横跨漳河。卫河大桥场地位于邯郸市大名县东北20公里，红庙乡南1.0Km，横跨卫河。

2.2 勘探任务及目的

本次物探工作的主要任务是判断场地内下伏地层情况，是否存在第四系以来的活动断层、地裂缝。

2.3 测试方法

本次工作采用DZD-6A型多功能激电仪、DUK-2A型高密度测量系统，利用对称四极温纳装置滚动观测。通过程控式多路电极转换器选择不同的电极组合方式和不同的极距间隔，自动改变供电电极A、B与测量电极M、N的长度和位置，并进行叠加观测，以便测量不同深度的电位差值，完成数据的自动快速采集，用专用接口软件，将数据传输到电脑，数据分离后得到不同电极距的视电阻率。高密度电法采用多电极、小极距，多次叠加纵向密集分层，自选多种装置结构和有效的二维反演等一系列技术，使其分辨率在电法勘探中最高，还实现了资料处理与解释的计算机程序化，绘制的断面图异常突出，丰富了地电结构，实现多参数的综合解释，使地质解释可靠性大大提高[4]。

2.4 测线布设及工作量

（1）漳河大桥。拟建漳河大桥为近西北-东南走向，工程布置沿设计桥址轴线进行，西起K49+450m，东到K54+650m，全长5200m，中间跨漳河主河道，实际物探长度5250m，分10段进行物探，其中主河道西部为1～4段、东部为5～10段，共完成测试数据11435个。

（2）卫河大桥。卫河大桥为近东西走向，工程布置沿设计桥址轴线进行，西起K63+640m，东到K66+445m，全长2805m，中间跨卫河东、西大堤去除水域部分，实际物探长度2400米，分4段进行物探，其中主河道西部为1～3段、东部为第四段，共完成测试数据6605个。

2.5 资料解释

2.5.1 漳河大桥物探解释

前三段测线视电阻率地电断面图，走向近南东。测线控制深度100m。从图1（由于篇幅所限，此处仅选第一、第四地电断面图）可以看出，场区地层视电阻率变化范围不大，在8～27Ω·m之间，大部分在14～17Ω·m之间，浅部不超过14Ω·m，这说明场地地层介质变化不大。浅层因农田灌溉等因素导致浅部视电阻率数值较小。深度20～35m视电阻率相对较高，呈断续相连，解释为河道变迁而形成的沉积物不均匀所致。

第四断面位于主河道及以西地带，地层视电阻率变化范围大，在14～50Ω·m之间，浅部一般在14Ω·m，中深部视电阻率超过30Ω·m，最高达到60Ω·m，解释与主河道沉积地层以中细砂为主，干燥无水引起高阻反应。

第五至十断面位于主河东侧，距主河道较远，与前三段类似，形成相对较低视电阻率。

2.5.2 卫河大桥解释

第一段测线视电阻率地电断面图，走向近东西。测线控制深度100m。从图2（由于篇幅所限，此处仅选第一、第四地电断面图）可以看出，场区地层视电阻率变化范围不大，在9～20Ω·m之间，这说明场地地层介质变化不大。浅层因农田灌溉等因素导致浅部视电阻率数值较小。深度15～50m视电阻率相对较高，呈断续相连，解释为河道变迁而形成的沉积物不均匀所致。

第二断面与第一断面类似。总体看来地层视电阻率平稳，没有出现异常类型曲线，因此，推断场区内地层结构变化不大，不存在活动断层等不良地质现象。

第三、第四断面分别位于现在河道两侧，距主河道较近，受河水的影响，地表水补给地下水，形成相对较低视电阻率。

2.5.3 勘探结果

漳河大桥与卫河大桥场地依据电法勘探结果，综合分析认为，场区地层结构起伏不大、分层明显，呈平行分布，不存在第四纪以来活动断层。

3 结论

（1）高密度电法是探测断层及地裂缝非常有效的物探手段，而断层及地裂缝探测又是工程场地地震安全评价的重要部分，因而高密度电法越来越多的应用于地安评工作中。

（2）对于应用于地震安全评价的高密度电法而言，测区的选择和测网的布设只需在解决工程问题的有限范围内进行。

（3）结合钻孔资料，通过对不同土层电阻率分析，提高资料解释的可靠性。

（4）结合地质调查，对工作区域进行综合物探对比分析，选择较好的探测方案，以便在节约成本的基础上达到较好的效果，这是我们今后的努力方向。

参考文献

[1]田秋生.地质勘察中高密度电法的应用研究[J].中国新技术新产品，2012，16.

[2]张治川，田玉福，马子宁等.高密度电法在厦-成高速公路段四川大田头大桥勘察中的应用[J].四川地质学报，2011，31（4）.

[3]邓维祥.高密度电阻率法在场址区工程勘察中的应用[J].电力勘察设计，2007，（4）.

[4]齐朝华，李世峰，李锦鑫等.高密度电法在建筑地基溶洞勘察中的应用[J].矿业工程研究，2012，25（4）.