高密度電法在地質(zhì)災(zāi)害中應(yīng)用

前言：本站為你精心整理了高密度電法在地質(zhì)災(zāi)害中應(yīng)用范文，希望能為你的創(chuàng)作提供參考價值，我們的客服老師可以幫助你提供個性化的參考范文，歡迎咨詢。

［摘要］廢棄礦渣為礦山生產(chǎn)過程中無法利用的垃圾，部分礦渣就地堆積，形成了高陡松散礦渣堆積體，容易引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，危害人民生命財產(chǎn)安全。在對松散堆積體進(jìn)行危險性評估過程中，由于年代久遠(yuǎn)，缺乏相關(guān)資料，無法對其進(jìn)行客觀真實的評價。以江蘇省某廢棄礦山堆積體為例，采用高密度電法進(jìn)行勘查，查明松散堆積體的厚度、范圍以及與基巖面的接觸情況，為后期的地質(zhì)災(zāi)害危險性評估提供基礎(chǔ)性資料。

［關(guān)鍵詞］礦渣堆積；地質(zhì)災(zāi)害；風(fēng)險評估；高密度電法；基巖面

0引言

礦渣是一種在礦山生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的無法利用處理垃圾［1－2］。在礦山開發(fā)初期，由于當(dāng)時不夠重視或缺乏合理的規(guī)劃，很多礦渣直接就地堆積［3］。隨著城市的不斷發(fā)展，人們的活動范圍逐漸擴大，以往遠(yuǎn)離城市的廢棄礦山，如今有大量人員在其周邊活動。礦渣堆積體相對原山體較為松散，在特定因素的誘導(dǎo)下，可能會發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，危及人們的生命財產(chǎn)安全。因此，有必要對礦渣堆積體的危險性進(jìn)行有效評估，為后期的綜合治理打下良好的基礎(chǔ)。由于多數(shù)廢棄礦渣堆積體形成的時間比較久遠(yuǎn)，原始資料也無法完整收集，從而無法獲取堆積體的堆積范圍及厚度。這給該地區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害危險性評估造成了影響。對于相對較高較陡的堆積物，盡管通過在堆體區(qū)域均勻布置鉆探工作可以較準(zhǔn)確地了解堆積體的厚度、范圍以及堆體堆量，但是該方法成本高、工作難度大，實際操作困難。而通過高密度電法可以有效地識別堆體的底界面，從而推測堆體范圍和堆量。此方法適用性強，能較好地滿足勘探任務(wù)的需求［4］。

1高密度電法概述

1.1高密度電法原理

高密度電法是在直流電法的基礎(chǔ)上改進(jìn)的一種方法，具有電阻率測深法和電阻率剖面法的2種方法特點。在野外施工時，電極需要一次性完成布設(shè)，利用電極轉(zhuǎn)換器和測量儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集［5］。它具有電極距相對較小、電極數(shù)量較多、采集速度快且有多種裝置方式選擇等優(yōu)點，數(shù)據(jù)采集量較大，分辨率較高。本次工作采用溫納裝置，即等比對稱四極裝置。該裝置的A、B極為供電電極，M、N為測量電極，且AM=MN=NB為1個電極間距。測量時，A、B、M、N4個電極同時逐點向右移動，得到某一深度的1組數(shù)據(jù)；接著AM、MM、NB同時增大1個電極間距，A、B、M、N逐點同時向右移動，得到另一深度的1組數(shù)據(jù)。這樣不斷地掃描測量下去，得到倒梯形斷面勘查數(shù)據(jù)。電極排列如圖1所示。采集的數(shù)據(jù)點數(shù)量是根據(jù)使用的電極總數(shù)量和采集層數(shù)確定的，當(dāng)使用電極總數(shù)為120道時，最大采集層數(shù)為39層，每往下增加一層，采集的數(shù)據(jù)點減少3個，以此類推。39層的數(shù)據(jù)點只有3個，單排列最大采集數(shù)據(jù)點為2205個。數(shù)據(jù)結(jié)果為梯形區(qū)域。

1.2資料處理

高密度電法的數(shù)據(jù)處理采用瑞典的Res2dinv二維高密度電法反演軟件，在數(shù)據(jù)反演之前，利用軟件對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行壞點的刪除、地形校正等處理。反演程序是基于圓滑約束最小二乘法，使用了基于準(zhǔn)牛頓最優(yōu)化非線性最小二乘法的新算法。最終反演數(shù)據(jù)導(dǎo)出成Sufer格式，然后繪制高密度電法的反演剖面等值線圖。

2實例分析

勘查區(qū)位于江蘇省某地一個廢棄的礦山，測線布置如圖2所示。由于碎石、礦渣等廢棄物被直接倒入礦山的宕口，形成了由松散廢棄物堆積而成的堆積體，堆積體地形相對較高較陡，山頂?shù)匦屋^為平緩。在一定的因素誘發(fā)下，可能會發(fā)生滑塌。坡腳為交通相對繁忙的公路，松散物的滑塌嚴(yán)重影響來往人員的生命財產(chǎn)安全。因此需要對該區(qū)進(jìn)行地球物理勘查，了解該區(qū)松散物的厚度、范圍以及與原基巖的接觸形態(tài)，為下一步的地質(zhì)災(zāi)害評估以及治理提供基礎(chǔ)性資料。（1）2線電阻率反演剖面如圖3所示。由圖3分析可知，沿著地形起伏方向上電阻率整體變化較為平穩(wěn)，電阻率由淺到深大致可以分為高～低～高3個不同的電性層。其中，表層為高阻層，該高阻層厚度較薄，電阻率大小在180~2000Ω·m，根據(jù)已知地質(zhì)資料及現(xiàn)場的調(diào)查，推測該異常主要為地表的碎石、石塊等不均勻體引起的，異常厚度在0~10m；中間層表現(xiàn)為低阻異常，電阻率在180Ω·m以下，推測該層為主要堆積層，且含水量較高，所以整體呈現(xiàn)出低阻異常，厚度在10~25m；最底層為高阻層，該層的電阻率在180~4×104Ω·m，推斷該層為松散層基底巖體的反映。（2）4線電阻率反演剖面如圖4所示。由圖4分析可知，在0~105號點之間，沿著地形起伏方向，電阻率由淺到深大致可以分為高～低～高3個不同的電性層。其中，表層為高阻層，該高阻層厚度較薄，電阻率在180~2000Ω·m，推測該異常主要為地表的碎石、石塊等不均勻體引起的，異常厚度在0~10m；中間層表現(xiàn)為低阻異常，電阻率在180Ω·m以下，推測該層為主要堆積層，且含水量較高，所以整體呈現(xiàn)出低阻異常，厚度在10~15m；最底層為高阻層，該層的電阻率在180~400Ω·m，推斷該層為松散層基底巖體的反映。在105~160號點之間，沿著地形起伏，電阻率由淺到深大致可以分為高～低2層電性層。其中，上層為高阻層，電阻率在180~2000Ω·m之間，推測該層主要為地表的碎石、石塊等不均勻體引起的異常，厚度在0~12m；下層表現(xiàn)為低阻，電阻率在180Ω·m以下，推測該層為主要堆積層，含水量較高，所以整體呈現(xiàn)出低阻異常，且該低阻異常范圍未見到明顯的基底。在160～268號點之間，沿著地形起伏方向，電阻率由淺到深大致可以分為低~高2個不同的電性層。其中，上層為低阻層，該低阻層厚度較薄，電阻率在180Ω·m以下，推測該層主要是回填的土石等，且含水量較高，所以整體呈現(xiàn)出低阻異常，厚度在0~30m；下層為高阻層，該層的電阻率在180~4×104Ω·m之間，推斷該層為松散層基底巖體的反映，該段的基巖有明顯的起伏，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查情況，在200號點附近有基巖出露。

3結(jié)論

（1）通過本次高密度電法測量，基本掌握了地下一定深度范圍內(nèi)地層的電性分布特征，并根據(jù)等值線的疏密變化情況對電性結(jié)構(gòu)進(jìn)行了劃分。（2）根據(jù)電阻率的變化規(guī)律，對松散層的厚度、范圍進(jìn)行了劃分，了解了松散層與基巖接觸面的起伏變化情況，為該地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的危險性評估提供了基礎(chǔ)性依據(jù)。

［參考文獻(xiàn)］

［1］趙建倉，杜軍祖，趙冰，等.甘肅省肅北某鐵礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理研究［J］.地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù)，2019，30（4）：76-81.

［2］李建鴻，李忠社.以綜合手段求廢棄礦山地質(zhì)環(huán)境治理實效的探討［J］.地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù)，2019，30（4）：82-84.

［3］楊世軍.煤礦矸石山生態(tài)恢復(fù)［J］.露天采礦技術(shù)，2010，25（6）：84-86.

［4］施羽，吳永貴，趙勇.高密度電法在廢棄礦渣堆體底界面探測中的應(yīng)用研究［J］.地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù)，2020，31（4）：73-76.

［5］劉興國.電法勘探原理與方法［M］.北京：北京地質(zhì)出版社，2005.

作者:婁利 單位:安徽省勘查技術(shù)院