地质灾害勘探物探方式运用

第第页地质灾害勘探物探方式运用l排石场地球物理条件

某矿区排石场的岩石松散体是由采矿场剥离的辉长岩、含矿辉长岩、大理岩以及昔格达土、亚粘土、亚砂上等第四纪表土组成。在工区调查了松散堆积体各物性参数值并随机选定多个具有代表性的岩矿标本和雨水进行了物性测定，其结果如表1。由表1可见，该排石场松散体在波阻抗、电性方面部存在明显的差异，具备进行高密度电阻率法、工程地震反射法勘探的地球物理条件。

2综合物探数据采集

2．1高密度电阻率法的数据采集

高密度电法相对于传统电法而言采集数据量大，数据观测精度高，在电性不均匀体的探测中具有良好的地质效果。高密度电阻率法的探测深度随着供电电极距的增大而增大，当隔离系数n逐次增大时电极距也逐次增大，对地F深部介质的反映能力亦逐步增加。由于测线的测点总数是固定的，因此，当极距扩大时，反映不同勘探深度的测点数将依次减少。通常把高密度电阻率法的测量结果记录在观测电极的中点、深度为的点位上，整条剖面的测量结果就表示成为一种倒三角梯形的电性分布及工作剖面。当电极排列间距为x时，测量电极距a：n×x，依次取n：l，2，……，每个极距依固定的装置形式逐点由左至右移动来完成该极距的数据采集。对某一极距而言，其结果相当于电阻率剖面法，而对同一记录点处不同极距的观测又相当丁：‘个电测深点。高密度电阻率法实际上就是电阻率剖面法和电阻率测深法的组合。高密度电阻率法有多种电极排列方式，如温纳四极排列、偶极排列、联合三极排列、微分排列等装置。存本次工作中，根据现场实验，采用温纳四极排列(a装置，图1)，其参数为：

2．2浅层地震勘探的数据采集

本次工程物探工作采用工程地震纵波反射法，反射波法是根据地震波在弹性介质中的传播理论，通过人工在地面激发地震波向地下深处传播，遇弹性分界面，就会产生波的反射；通过检波器和地震仪接收返回的反射波，进行时频特征和振幅特征分析，便能了解到地下地质体的特征信息，从而达到勘查的目的。野外数据采集时，需对各种干扰予以识别和压制。获得分辨率和信噪比合格的记录是工程地震反射法成功的关键。数据采集质量的好坏将直接关系到勘探成果的精度，而数据采集又取决于野外观测系统和仪器参数的准确选择。在工区选择具有代表性的地段进行了试验，对干扰波进行了频率和速度分析后，设计工作参数为：偏移距15m，道间距2．5m，排列长度为115m，以模拟滤波全通方式进行记录，记录长度为200ms，此时工区内的干扰波在频率、速度和分布空间上与有效反射波有比较明显的差异。同时，为了压抑干扰波和获取频带宽、高频成分丰富的反射波，激发方式采用小炸药量爆炸激发，确保了达到和超过需要的探测深度以及必要的分辨率。正式施工时测线观测方式按覆盖观测系统进行。

3勘探资料分析处理

3．1高密度电阻率法的资料处理

高密度电阻率法的数据处理是把所测得的视电阻率，经数据格式转换、数据预处理、地形校正、正演和反演计算，最后得到视电阻率成像色谱图并对其进行地质解释。把格式转换好的视电阻率，经数据预处理消除坏点，保留数据较一致的数据点。并根据现场实验和与其他资料对比分析，选择正演、反演计算参数。把经预处理后的数据经地形校正，绘成原始测试数据的视电阻率成像色谱图。反演计算是由所测得的高密度电阻率法原始数据色谱图，反演计算该剖面下的地电断面，确定地下岩石的真电阻率分布。反演采用最佳拟合法，给定一个初始地电断面，在初始断面上计算视电阻率的理论曲线，将理论曲线与实测曲线作对比(拟合)，通过修改参数获得最佳拟合效果，即高密度电法反演成像色谱图。用反演得到地电断面图，采用最小二乘法进行正演计算，从而得到高密度电阻率法正演成像色谱图。当正演结果色谱图与原始数据色谱图结果一致性较高时，说明反演地质剖面结果正确。

3．2浅层地震资料的数据处理

工区地震原始记录质量良好，其主要干扰波为面波和声波。对全道记录作频谱分析后，客观地反映了记录的频谱。对各记录频谱进行分析的过程中，分别选取低通、高通和宽带通进行了数字滤波，经多次试验和对比后，对记录进行一维滤波和FK二维扇形滤波。滤波后消除了面波，并用相干加强的方式，对其他干扰波进行了消除。在叠后的时间剖面上做了滤波和中值滤波，以提高最终输出的反射水平叠加时间剖面的信噪比。

4勘查效果评价

4．1高密度电阻率法的勘查效果

工区旱季雨季较为分明，一股38月份为雨季，9月份至次年2月份为旱季。雨季降雨量占全年降雨量的90％。利用该区的这一特点，高密度电阻率法野外数据采集分两次进行，雨季前后各一次。旱季时气候干燥，气温很高，蒸发量很大，引起地表浅部异常干燥；而下部深处含有水分以及潜水作用造成地表浅部呈高阻，深部呈低阻。雨季时，孔隙含水量剧增，矿物质大量溶解，整个排土场的电阻率将会比旱季时降低。但在裂隙、洞穴等不良地质体的地方，水的含量相对较高，电阻率变化较大。通过对比雨季前后资料，分析视电阻率的变化规律，能有效地查明地下洞穴、渗漏通道和隐伏裂缝的位置、埋深及空间形态。图2为在排石场同一位置雨季前后得到的高密度电阻率法剖面。由图2可见，整条剖面视电阻率雨季后比雨季前均有所降低，在异常处视电阻率变化较大，比旱季电阻率值约低1000～3o00n•m左右。雨季前在测线约108152m处，埋深约为10～26m处，为雨季前异常区，电阻率值约为300～315On•m；而雨季后在测线约104～152m，埋深约为6～26m处，变为一低阻异常区，电阻率约为10030Of／•m，较雨季前电阻率值有明显下降。分析认为，电阻率下降是该区域雨季时充水所致，因此推断该区域为相对独立的空洞或裂缝，是潜在含水区域，为不能储存雨水的裂缝或者空洞。

4．2浅层地震反射波法的勘查效果

为了与高密度电阻率法勘探结果进行综合对比，采用偏移距15m，道I''''nq~E2．5m的工程地震反射波法对同一E测线进行勘查，并将时间剖面转换为深度剖面。如图3所示，在剖面约102～152m处，深度约10～28m，出现反射波不连续的区域。反射波在该区域时而出现时而消失，顶部反射波能量微弱，而左右两边反射波同相轴连续完好。同时在该剖面所测得工程地震反射波的速度图谱上出现低速异常区(见图4)，所以推测该区域内有被雨季水充填的空洞、裂缝。而该空洞、裂缝可能是由于堆放时未压实而引起，与高密度电法推测结果一致，为潜在含水区域。利用两种地球物理方法所获取的丰富资料，运用不同方法的异常特征对比分析，相互验证，减少单一方法的多解性；结合地质资料，提高解释精度。综合对比分析可知，在视电阻率剖面上雨季前呈现高阻异常(图2)，而在雨后表现为低阻异常区；在地震速度谱图上存在低速异常区(图4)，为潜在含水区域。该区域不能长期储存雨水的裂缝或者空洞，由于水的作用，将是产生地质灾害的危险地段，应引起足够的重视。经钻孔验证，此区域为由第四纪的粘土包围的较大块未压实的辉长岩。

5结论

(1)在某排石场采用了高密度电法、工程地震法的工程物探技术，并对比了雨季前后高密度电法资料，查明了排石场内部存在的空洞或裂缝，以及它们的产状、大小、空间位置。

(2)高密度电阻率法依据电阻率的差异进行解释，所以当圈定空洞异常时能区分高阻与低阻异常，是否充水；而工程地震是利用地震波在勘探对象中传播的速度差异对其进行解释，空洞或裂缝的反射波不连续，含水层在速度谱图上形成低速异常区。所以这两种物探方法相结合，相互补充，消除了单一方法的多解性，得到的勘探结果更加准确可靠。

(3)采用地球物理研究排石场地质灾害监控是一种创新和尝试。用物探方法进行工