李德地

（海南省建筑設(shè)計(jì)院 571199）

1 引言

在60、70年代由于戰(zhàn)備需要，全國各地都建設(shè)了不少的防空洞，但很多地方的防空洞并無施工圖紙，其洞深、洞寬和走向的隨意性較大，挖筑完后并無相關(guān)的存檔資料，使得防空洞的情況目前已不能準(zhǔn)確掌握，而成為工程建設(shè)中的安全隱患和障礙，處理不好，防空洞會(huì)造成地面塌陷和房屋受損等現(xiàn)象。因此，加強(qiáng)建筑場(chǎng)地中防空洞的勘察評(píng)價(jià)，有著很大的技術(shù)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)意義。

2 高密度電法基本原理

高密度電阻率法是以地層介質(zhì)的電阻率差異為基礎(chǔ)，通過人工向地下加載電流建立地下穩(wěn)定電場(chǎng)，在地表利用相應(yīng)儀器觀測(cè)和研究人工建立的地下穩(wěn)定電場(chǎng)的分布規(guī)律來解釋地下地質(zhì)問題[1]。

高密度電阻率法它利用程控電極轉(zhuǎn)換器，由微機(jī)控制選擇供電電極和測(cè)量電極，電極布設(shè)一次性完成，減少了因電極布設(shè)引起的故障和干擾。能進(jìn)行多種排列方式的掃描測(cè)量，并且數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，可以迅速采集到豐富的數(shù)據(jù)。該方法具有觀測(cè)精度高、數(shù)據(jù)采集量大、地質(zhì)信息豐富、生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)[2]。

3 工程概況及地質(zhì)物性特征

在?？谑心承W(xué)教學(xué)綜合樓勘查期間，鉆探過程中發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)地下存在多處空洞。走訪調(diào)查，據(jù)當(dāng)?shù)鼐用裾f，工區(qū)及其周邊在20世紀(jì)70年代為了備戰(zhàn)，挖過不少防空洞，洞頂埋深4～6m，高約2m左右，寬約2m左右。由于當(dāng)時(shí)挖筑防空洞時(shí)，并無施工圖紙，其洞深、洞寬和走向的隨意性較大，挖筑完后并無相關(guān)的存檔資料。該防空洞埋置深度較深，正處于擬建4層教學(xué)綜合樓的基礎(chǔ)受力范圍內(nèi)，必須對(duì)防空洞進(jìn)行處理。為了確保建設(shè)工程基礎(chǔ)穩(wěn)定及施工安全，該項(xiàng)目辦委托我院對(duì)該項(xiàng)目工程范圍開展地下空洞物探勘查工作。

據(jù)該區(qū)的地質(zhì)資料，從試驗(yàn)測(cè)量了解到，該區(qū)地下風(fēng)化層電阻率一般為20～60Ω·m?？斩措娮杪蕰?huì)表現(xiàn)高阻異常，電阻率成倍增加，當(dāng)空洞被泥土填充，隨著填充土填滿度的增加及其濕度增加，其電阻率會(huì)逐漸減小，小到十幾Ω·m。

從上述的地質(zhì)簡(jiǎn)況與物性特征來看，用高密度電阻率法對(duì)地下空洞探測(cè)已滿足地球物理勘探條件。

4 物探設(shè)備及現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)

本次探測(cè)中，采用了WGMD-3高密度電阻率測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)由WDJD-3多功能數(shù)據(jù)直流激電儀與WDZJ-3多路電極轉(zhuǎn)換器組成。它可支持13種測(cè)量裝置，即可進(jìn)行固定斷面掃描測(cè)量，又可進(jìn)行變斷面連續(xù)滾動(dòng)測(cè)量。布設(shè)電極的數(shù)量與極距的大小視地下的地質(zhì)體的大小、埋深而定，并根據(jù)場(chǎng)地條件選擇適宜的測(cè)量裝置，方便靈活。

在工區(qū)范圍結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)電極的接地和施工條件，工區(qū)范圍的東北、東和東南三面均為建筑物，限制了測(cè)線的展開，物探測(cè)線向外伸展有限，會(huì)影響工區(qū)邊緣的勘察深度，本次布置物探測(cè)線10條（1～10線），分別為1～4號(hào)測(cè)線，東南向布置，5～10號(hào)測(cè)線，西南向布置，1、2和4號(hào)測(cè)線探測(cè)深度在10m以內(nèi)，另7條測(cè)線探測(cè)深度在12m以內(nèi)。均采用溫納裝置的α排列，具體位置見圖1（海口市某教學(xué)綜合樓地下空洞物探布置及推斷成果圖）。其中每條測(cè)線，點(diǎn)距1.5m，剖面為13～16層，10條測(cè)線測(cè)點(diǎn)為40個(gè)×3+53個(gè)+56個(gè)+60個(gè)×5=529個(gè)，斷面總長(zhǎng)為778.5m。

圖1 教學(xué)綜合樓地下空洞物探勘查布置及推斷成果圖

5 資料成果圖與分析

數(shù)據(jù)處理采用了2DRES二維高密度電法反演軟件，它使用快速最小二乘法對(duì)電阻率數(shù)據(jù)進(jìn)行反演。高密度電阻率系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)密度越大，其反演結(jié)果的分辨率超高。經(jīng)過對(duì)所完成的10條斷面數(shù)據(jù)的分析、處理和解釋，推斷出3條防空洞，分別為W1～W3，其中W1和W3為西北走向，W2為東北走向，高約2m，寬約2m，頂面埋深約4～6m，詳細(xì)位置見上附圖4。現(xiàn)以1、3、8和10號(hào)測(cè)線為例，對(duì)其視電阻率反演等值線影像圖給出相應(yīng)解析。

從圖2的1線視電阻率等值線斷面二維反演影像圖可以看出，該斷面在28m點(diǎn)的現(xiàn)有自然地面下約6m處出現(xiàn)大于80Ω·m的高阻異常。異常形態(tài)呈斜拱形，越往中心電阻率越高，推斷為W1舊防空洞的電性反映。

從圖3的3線視電阻率等值線斷面二維反演影像圖可以看出，該斷面反演深度達(dá)到12m深，呈現(xiàn)出在自然地面下約6m處為大范圍的高阻異常，而在26m和54m線長(zhǎng)段處出現(xiàn)低阻異常，特別在54m線長(zhǎng)段處呈現(xiàn)明顯的低阻異常，該異常正好在學(xué)校東側(cè)圍墻和墻外土路位置，且測(cè)線在60m線長(zhǎng)段往大號(hào)點(diǎn)為8°下行坡，由此推斷該測(cè)線與舊防空洞為較小的夾角，為W3舊防空洞的電性反映，在54m線長(zhǎng)段處的低阻異常為圍墻和土路施工時(shí)的回填土。

從圖4的8線視電阻率等值線斷面二維反演影像圖可以看出，該斷面呈現(xiàn)一處高阻異常，在測(cè)線的37～49m線長(zhǎng)段處，該異常在現(xiàn)有自然地面下約6m處出現(xiàn)大于80Ω·m的高阻異常，異常形態(tài)呈雙駝峰形，寬度較大，越往中心電阻率越高，推斷整個(gè)異常在小號(hào)點(diǎn)段為W1舊防空洞的電性反映，大號(hào)點(diǎn)段為W2和W3舊防空洞的電性反映。

從圖5的10線視電阻率等值線斷面二維反演影像圖可以看出，該斷面的正常場(chǎng)電阻率值較低，在小于30Ω·m的范圍，呈現(xiàn)兩處高阻異常，在測(cè)線的30m和64m線長(zhǎng)段處。30m處的異常在現(xiàn)有自然地面下約8m處出現(xiàn)大于60Ω·m的較強(qiáng)高阻異常，異常形態(tài)呈拱形，越往中心電阻率越高，推斷為W2舊防空洞的電性反映；64m處的異常在現(xiàn)有自然地面下約5m處出現(xiàn)大于60Ω·m的高阻異常，異常形態(tài)呈圓形，越往中心電阻率越高，推斷為W1舊防空洞的電性反映。

6 結(jié)論語

采用超高密度電阻率法對(duì)該教學(xué)綜合樓場(chǎng)區(qū)的地下防空洞進(jìn)行物探勘查取得了較好的效果，能夠比較準(zhǔn)確地推測(cè)出防空洞的情況，表明了超高密度電阻率法能夠很好地解決巖土工程勘察中遇到的防空洞問題。該方法費(fèi)用低、效率高，精度高，值得在今后類似的防空洞勘察中推廣使用。

圖2 高密度電法1線視電阻率等值線斷面影線像圖

圖3 高密度電法3線視電阻率等值線斷面影像圖

圖4 高密度電法8線視電阻率等值線斷面影像圖

圖5 高密度電法10線視電阻率等值線斷面影像圖

[1]馬伏生，劉繼光，嚴(yán)建民.高密度電法在防空洞勘察中的應(yīng)用[J].石油儀器，2008（4）：74～75.

[2]羅有春，鄒俊，王懷坤,等.高密度電阻率法在防空洞探測(cè)中的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古石油化工，2008，22（12）.

[3]秦 正.高密度電阻率法在工程勘察中的應(yīng)用[J].物探裝備，2005，15（3）.

[4]葛如冰.高密度電阻率法在廣東省工程勘察中的應(yīng)用實(shí)例[C].物探與化探，1997，21（5）：377～381.

[5]韓錫勤，程邈，林松.高密度電法在某防空洞勘探中的應(yīng)用[J].大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)，2010，30（S1）：165～166.

[6]祁明星，白軍會(huì).高密度電法勘察地下防空洞的效果[J].石油儀器，2008，22（6）：56～59.