电阻率层析成像技术在地震安全性评价中的应用

差 异 较 大 ，其 中 阻 值 差 异 较 大 的 原 因 ，推 测 与 介 质 的 裂隙度和裂隙水的含量 桩 号 １２５ ｍ 处 存 在 清 晰 的 分 界 面 ，其 中 右 侧 表 现 阻 值 分 布 均 匀 ，左 侧 阻 值 分布明显零乱（图３ｂ）。综合以上 ２ 种测量 方 法，分 析认为该处右侧对 应 为 完 整 基 岩，左 侧 推 测 为 隐 伏 断层破碎带（图２ｂ）。为查清其走向及规模，后 又 增 布了多条测线，结果 查 明 该 隐 伏 断 层 破 碎 带 走 向 垂 直 河 流 方 向 东 偏 北 １５°，宽 度 约 ２６０ ｍ。
第 ３０ 卷 第 ２ 期 ２０１２ 年 ６ 月
华 北 地 震 科 学
ＮＯＲＴＨ ＣＨＩＮＡ ＥＡＲＴＨＱＵＡＫＥ ＳＣＩＥＮＣＥＳ
文 章 编 号 ：１００３－１３７５（２０１２）０２－００５２－０４
Ｖｏｌ．３０，Ｎｏ．２ Ｊｕｎ．，２０１２
电阻率层析成像技术在地震安全性评价中的应用
孟凡月，曹均锋，李 光
线，采 用 温 纳 法 进 行 探 测，图 １ａ为 该 测 线 反 演 得 到 的电阻率层析成像 成 果 图，图 中 显 示 在 该 测 线 水 桩 号１８ｍ 处，深度２～９ｍ 开始有明显 的 高 低 阻 值 分 界线，其电阻率典型表现形式属 ＡＣ 型［６］，为 追 踪 其 走 向 ，平 行 其 布 设 测 线 结 果 显 示 相 似 特 征 ，高 阻 层 对 应 为 水 平 状 基 岩 ，另 一 侧 有 明 显 的 垂 直 错 位 ，推 测 其 为断层陡坎（图２ａ）。结合图 １ｂ 中 的 平 行 于 测 线 的 工 程 地 质 剖 面 ，确 认 场 地 内 存 在 一 北 东 向 、断 层 落 差 约７ｍ 的隐伏断层陡坎。
２．４ 地 层 接 触 带 探 测 某水 泥 厂 场 地 地 貌 为 侵 蚀 ～ 剥 蚀 丘 陵，现 状 为
林地，地势总体上 南 高 北 低，略 有 起 伏，地 表 为 薄 层 的第四纪侵蚀坡积物。沿场地北边缘布设了１条北 东向长度 ６００ ｍ 电阻率层析成像测线，得到的 电 阻 率 层 析 成 像 反 演 剖 面 图 如 图 ５ａ所 示 ，剖 面 图 上 反 映 水平向自左向右阻 值 呈 现 低 － 高 变 化，表 层 相 对 低 阻薄层对应为第四 系 覆 盖 层，而 中 下 部 高 阻 层 对 应
图 ２ 地 质 解 释 推 断 图
２．２ 隐 伏 断 层 破 碎 带 某 桥 梁 场 地 位 于 东 津 河 河 谷 阶 地 上，地 形 起 伏
不 大。 场 地 上 覆 土 层 主 要 为 耕 土、粉 质 粘 土、圆 砾 土，下伏基岩为 灰 岩。 在 场 地 内 平 行 河 流 方 向 布 设 一 条 测 线 ，分 别 采 用 温 纳 剖 面 法 、施 贝 测 深 法 进 行 探 测。图３ａ为温纳 剖 面 法 得 到 的 电 阻 率 层 析 成 像 反 演剖面图，从图３ａ中 可 见，测 线 桩 号 １２５ ｍ 处 有 一 高 低 阻 间 断 面 ，间 断 面 向 下 延 伸 深 度 较 大 ，且 低 阻 范 围３０～１００Ω·ｍ，高阻 范 围 １２０～３００Ω·ｍ，二 者
度（即 ＡＯ＝７５ｍ、ＡＯ＝１０５ ｍ）的 联 合 三 极 测 线 的 成果，如图４ｃ、图４ｄ所示。在 ＬＰ１ 测线 ＡＯ＝７５ ｍ 和 ＡＯ＝１０５ｍρＳＡ 和ρＳＢ 曲线上，均出现低阻正交 点 及 岐 离 带 不 明 显 等 特 征 ，经 过 多 次 复 测 ，确 定 了 该 处 为规模较小、北东 向、东 倾 的 低 阻 异 常 带，与 前 期 资 料吻合。由此可见，由 于 该 破 碎 带 低 阻 影 响 宽 度 较 小，采用温纳、温施 剖 面 法 测 量 时 异 常 表 现 不 明 显， 但利用联合三极法测得结果异常反映明显。
（２）施 贝 法 成 像 剖 面 的 探 测 深 度 较 大 ，测 量 结 束 后得矩形剖面。它的优点是水平方向上变化明显， 水平分辨能力强。施贝法与温纳法对比实验表明， 施贝法对陡倾角的异常具有较直观的异常显示。
（３）温 施 反 演 剖 面 测 深 分 辨 率 较 高 ，抗 干 扰 的 能 力相对较强，垂直方 向 和 水 平 方 向 都 有 一 定 的 灵 敏 度 ，比 较 适 合 于 做 测 深 测 量 。
收 稿 日 期 ：２０１１－０９－１９ 作 者 简 介 ：孟 凡 月 （１９８２－ ），男 （汉 族 ），安 徽 合 肥 人 ，助 理 工 程 师 ，本 科 ，主 要 从 事 工 程 地 震 研 究 ．Ｅ－ｍａｉｌ：１５７３０３７５６＠ｑｑ．ｃｏｍ
２期
孟 凡 月 等 ：电 阻 率 层 析 成 像 技 术 在 地 震 安 全 性 评 价 中 的 应 用
（４）联 合 剖 面 法 相 比 较 其 它 方 法，具 有 灵 敏 度 高、异常反应明 显 的 特 点。 其 缺 点 在 野 外 地 质 条 件 通常都较为复杂，可 致 使 联 合 剖 面 曲 线 受 到 不 同 程 度的畸变，会给资料解释造成一定困难 。 ［５］
不同 的 观 测 方 法 各 有 其 优 缺 点，在 实 际 探 测 工 作 当 中 ，应 根 据 场 地 情 况 及 探 测 目 的 ，选 择 合 适 的 观 测方法，尽量选择合 理 的 电 极 距 与 多 种 方 法 进 行 复
（安 徽 省 地 震 局 ，合 肥 ２３００３１）
摘要：论述了电阻率层析成像技术的发展、观测方法，并结合４个典型实例对电阻 率 层 析 成 像 技 术 在 工 程 场 地 地 震 安全性评价中的应用进行分析和探讨。实践证明，电阻率层析成像技术作为一 种 高 效、采 集 数 据 丰 富 的 物 探 方 法 ， 具 有 多 种 方 法 复 合 探 测 的 优 势 ，在 地 震 安 全 性 评 价 中 有 着 广 泛 的 应 用 前 景 。 关 键 词 ：层 析 成 像 ；地 震 安 全 性 评 价 ；物 探 ；电 阻 率 中 图 分 类 号 ：Ｐ３１９．２４ 文 献 标 志 码 ：Ａ
为基岩，基 岩 面 埋 深 ０～５ ｍ。 其 中 等 值 线 在 桩 号 ３７０ｍ～ 桩 号 ４７０ ｍ 之 间 出 现 强 烈 的 扭 曲 变 化，结 合地质及钻探资料，推 测 该 处 电 性 变 化 及 等 值 线 扭 曲异常应 为 跨 过 震 旦 系 下 统 淮 南 群 四 十 里 长 山 组 （Ｚ１ｓ）与青白口系八公山群 刘 老 碑 组 （Ｑｎ１）的 地 层 接 触带所致（图５ｂ）。由此可见，电阻率层析成 像 技 术 可以查明地层接触 带 的 位 置，但 难 以 直 观 反 映 接 触 带的产状。
（ａ）温 纳 剖 面 法 得 到 的 层 析 成 像 反 演 剖 面 图
（ｂ）温 施 剖 面 法 得 到 的 层 析 成 像 反 演 剖 面
（ｃ）ＬＰ１测 线 的 ＡＯ＝７５ ｍρＳＡ 和ρＳＢ 曲 线
（ｄ）ＬＰ１ 测 线 的
ＡＯ＝１０５ ｍρＳＡ
和
Ｂ
ρＳ
曲线
图 ４ 某 固 体 废 物 处 理 厂 场 地 窄 小 破 碎 带 的 探 测
（１）温 纳 法 具 有 最 小 的 装 置 系 数 ，即 最 大 的 信 号 强 度 ，所 以 它 的 抗 噪 能 力 最 强 ，成 为 在 高 噪 音 背 景 条 件下进行观测的首选系统 。 ［４］ 其对介质的垂直 向 变 化 反 应 最 灵 敏 ，探 测 深 度 中 等 ，弱 点 是 水 平 分 辨 差 。
０ 引 言
２０世纪８０年 代 前，由 于 受 观 测 技 术 和 计 算 方 法的限制，电阻率探 测 主 要 采 用 电 （阻 率）测 深 法 和 电（阻率）剖面法，这 ２ 种 基 本 方 法 是 在 测 点 及 电 极 固定的条件下，通过 电 极 距 的 序 列 改 变 及 测 点 的 水 平移动，只研究该测 点 深 度 及 地 层 的 水 平 方 向 变 化 的一维 观 测，局 限 性 较 为 突 出。 直 至 ２０ 世 纪 ９０ 年 代初，电阻率层析成 像 技 术 的 研 究 才 取 得 了 突 破 性 进 展 ，借 鉴 地 震 勘 探 的 台 阵 技 术 和 成 像 方 法 ，沿 测 线 布置多电极进行扫 描 测 量，逐 步 走 上 了 在 观 测 技 术 方面采用阵列电极 自 动 控 制 技 术、在 数 据 处 理 方 面 实施电阻率成像的发展道路 。 ［１］ 近年来随着电 阻 率 层 析 成 像 技 术 的 发 展 ，由 于 其 观 测 方 法 多 、采 集 信 息 丰富、测量简易高 效、解 译 可 靠 度 高 等 优 点，其 在 工 程场地地震安全性 评 价、地 质 调 查 等 诸 多 领 域 得 到 了广泛应用。
下 面 结 合 工 程 实 例，对 电 阻 率 层 析 成 像 技 术 在 地震安全性评价中 的 应 用 进 行 分 析 和 探 讨，以 便 为
今后类似项目的开展提供参考。
１ 观测方法
电阻率层析成像技术主要包含测量方法和图像 处理两大部分。层 析 成 像 技 术 图 像 处 理 方 面，是 利 用 软 件 进 行 正 反 演 处 理，常 用 的 软 件 包 括 ＲＥＳ２ＤＩＮＶ（瑞 典）及 Ｇｅｏｇｉｇａ ＣＲＴ（李 晓 芹）等；其 中测量方法是通过改变电极排列方式来实现不同方 法 的 测 量 ，其 中 包 含 温 纳 、施 贝 、温 施 、联 合 剖 面 法 等 多种方法：
５３
合 测 量 ，以 提 高 探 测 的 成 功 率 。
２ 工程应用实例
２．１ 隐 伏 断 层 陡 坎 某 工 程 场 地 位 于 山 麓 坡 地 上，地 貌 单 元 上 属 剥
蚀残山相及由长江 侵 蚀 堆 积 形 成 的 阶 地 相，微 地 貌 单元为二级阶地 梁 地。 后 经 清 理 整 平，场 地 地 形 较 为平坦。地层主要 由 填 土 层、第 四 纪 冲 积 层 及 燕 山 期基岩组 成。 在 该 场 地 内 沿 北 西 方 向 布 置 一 条 测
地貌单元为江淮 波 状 平 原，地 形 较 为 平 坦。 前 期 资 料显示该厂区内有条规模较小的破碎带通过。为查 明 该 破 碎 带 的 展 布 情 况 ，先 采 用 温 纳 、温 施 剖 面 法 进 行测量，图４ａ、图 ４ｂ 分 别 为 温 纳、温 施 剖 面 法 测 量 得 到 的 电 阻 率 层 析 成 像 反 演 剖 面 ，由 图 中 可 见 ，未 发 现明显的阻值异常；接 着 又 采 用 联 合 三 极 法 进 行 测 量 ，其 原 理 同 联 合 剖 面 ，经 过 分 析 处 理 后 得 出 不 同 深