【摘要】實(shí)地鉆孔驗(yàn)證說(shuō)明，五極縱軸測(cè)深法在城市地球物理勘探方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在未來(lái)的應(yīng)用中必將有廣闊的發(fā)展前景。文章較詳細(xì)地介紹了五極極軸測(cè)深法的原理，布極特點(diǎn)和工作方法，并結(jié)合巖溶地區(qū)的工作實(shí)例，說(shuō)明了該方法能在較復(fù)雜的地質(zhì)條件下收到明顯的地質(zhì)效果。
　　【關(guān)鍵詞】五極縱軸測(cè)深法,巖溶,含水破碎帶,低阻異常
　　1、引言
　　巖溶是水對(duì)可溶巖石以溶蝕為主的一種地質(zhì)作用,碳酸巖、石膏、巖鹽等可溶巖石在地表水和地下水長(zhǎng)期溶蝕作用下形成的各種洞穴,稱為溶隙,與地下水有關(guān)的主要溶隙有溶蝕裂隙、溶洞、落水洞等。我國(guó)可溶巖層的分布極為廣泛,主要是碳酸巖巖層遍及全國(guó),約占全國(guó)總面積的三分之一,地下水主要賦存碳酸巖溶隙中。巖石結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造和可溶巖的埋深等對(duì)巖溶起主要影響作用,如在斷裂帶、接觸帶附近巖石破碎、裂隙最發(fā)育,巖石透水條件好,往往成為巖溶強(qiáng)烈發(fā)育地段。水文地質(zhì)調(diào)查中最為常用的物探方法是電測(cè)深法。在確定含水層的分布情況,埋藏深度、厚度,查明裂隙含水層的存在情況,尋找適于貯存地下水的斷層破碎帶等方面,電阻率測(cè)深法有著廣泛的應(yīng)用。
　　2、基本方法原理
　　以地面測(cè)深點(diǎn)A為原點(diǎn)設(shè)置直角坐標(biāo)系，五極縱軸電測(cè)深裝置形式如圖1所示,供電電極A置于地表測(cè)深點(diǎn)處，供電電流強(qiáng)度I，在其兩側(cè)分別與A相距L處設(shè)供電電極B1、B2供電－I/2。M、N為沿縱軸布置的測(cè)量電極，同一測(cè)深點(diǎn)A、B1、B2不動(dòng)，M、N電極沿Y軸移動(dòng)，逐點(diǎn)觀測(cè)電位差V和電流I，通過(guò)研究
　　         
　                                             　圖1五極縱軸電測(cè)深布置圖
　　
　　電場(chǎng)沿縱軸的電位變化來(lái)判斷測(cè)深點(diǎn)下不同地層電阻率的變化情況，達(dá)到測(cè)深的目的。從圖1可見，五極縱軸測(cè)沈法所采用的電極裝置是3個(gè)點(diǎn)電極的組合場(chǎng)源，設(shè)測(cè)深點(diǎn)A上供電電流強(qiáng)度為+I，B1、B2電流強(qiáng)度為-I/2，這樣建立起來(lái)的電場(chǎng)是3個(gè)點(diǎn)電源電場(chǎng)的疊加。A點(diǎn)周圍的等位面是以A點(diǎn)為中心的橢球面，地面上等位線是對(duì)稱于A點(diǎn)的一簇同心橢園。不難求得縱軸Y方向上任一點(diǎn)M的電位為：
　　                  
　　式中ρ為均勻介質(zhì)的電阻率；Y1、Y2分別為供電點(diǎn)A到觀測(cè)點(diǎn)M、N的距離。
　　同理，N點(diǎn)的電位為；
　　                    
　　當(dāng)?shù)叵聻榫鶆虬肟臻g時(shí)，M、N兩點(diǎn)間的電位差為：
　　                         
　　經(jīng)移項(xiàng)整理，得：
　　                        
　　式中：
　　                  
　　K稱為布極常數(shù)。
　　當(dāng)?shù)叵陆橘|(zhì)不均 勻時(shí)：
　　                                  
　　實(shí)際工作中，裝置大小確定，則K為定值。當(dāng)測(cè)出了MN間的電位差及供電回路中的電流強(qiáng)度I之后，就可用公式（6）計(jì)算出地下介質(zhì)的視電阻率。
　　在中心供電電極A四周的一定范圍內(nèi)，可認(rèn)為電場(chǎng)分布規(guī)律與點(diǎn)電源電場(chǎng)的分布規(guī)律近似。因此，探測(cè)深度H（異常中心）可以近似于：
　　                       
　　式中Y1、Y2分別為測(cè)量電極M、N到測(cè)深點(diǎn)的距離。
　　3、測(cè)量方法技術(shù)
　　工作區(qū)為巖溶地區(qū)，為尋找?guī)r溶水，實(shí)測(cè)采用了五極縱軸測(cè)深法，同時(shí)輔以對(duì)稱四極電阻率測(cè)深法和聯(lián)合剖面法等。
　　               
　　圖2巖溶找水Z1、Z2點(diǎn)縱軸測(cè)深曲線
　　圖2是為尋找?guī)r溶水而作的縱四測(cè)深曲線結(jié)果，其中Z1點(diǎn)的曲線反映出在50～75m 處存在巖溶化的灰?guī)r破碎帶，125～145m，推斷有含水溶洞。Z2曲線是學(xué)校教學(xué)樓前小花園的一個(gè)測(cè)深點(diǎn)，在30m和115～145m深處都出現(xiàn)明顯的低阻異常，對(duì)淺部和深部的異常分別為均為含水巖溶。圖3為過(guò)Z2點(diǎn)的聯(lián)合剖面曲線，40號(hào)測(cè)點(diǎn)為Z2點(diǎn)，曲線特征呈明顯的低阻反映。
　　          
　　
　　圖3過(guò)Z2點(diǎn)的聯(lián)合剖面曲線
　　1—AO=110m，MN=20m
　　2—AO=1610m，MN=20m
　　Z1點(diǎn)已經(jīng)鉆孔驗(yàn)證，設(shè)計(jì)孔深180m，在78m處見溶蝕破碎帶，含水豐富，經(jīng)抽水實(shí)驗(yàn)，流量達(dá)到150t/h，足以滿足學(xué)校用水要求。Z2點(diǎn)已無(wú)需驗(yàn)證。
　　4、結(jié)論
　　與對(duì)稱四極測(cè)深法比較，五極縱軸測(cè)深法有較強(qiáng)的分辨能力，它不受地層是否水平的限制，基底起伏大時(shí)也能取得較好的效果。五極縱軸測(cè)深方法裝置簡(jiǎn)單、輕巧、施工方便。可投入面積性工作，特別適合巖溶地區(qū)和地基工程的勘測(cè)工作。值得注意的是，各電極的布置應(yīng)盡量選在地形平坦的地方，以保證觀測(cè)精度。