巖溶勘察中綜合物探方法的應(yīng)用

李攀

【摘 要】由于巖溶發(fā)育的隱蔽性和不規(guī)則性，致使巖溶勘察工作難度大、效果差，成為地質(zhì)工作中的一大難題。論文結(jié)合筆者實(shí)際工作中累積的勘察經(jīng)驗(yàn)，先是對(duì)喀斯特地貌區(qū)的基本情況做了簡(jiǎn)單介紹，然后介紹了在該地區(qū)的相關(guān)地質(zhì)工作，在地質(zhì)工作開展過程中應(yīng)用的勘察方法和手段，以及綜合物探方法的應(yīng)用。

【Abstract】Due to the hidden and irregular nature of karst development， the karst investigation work is difficult and its effect is poor.Combining with the experiences in the practical work， firstly the paper introduces the basic situation of karst landform briefly，then introduces the related geological work in the region， investigation methods and means in the process of geological work，and the application of comprehensive geophysical prospecting method.

【關(guān)鍵詞】喀斯特地貌；巖溶勘察；地質(zhì)工作；勘察手段；綜合物探方法

【Keywords】 karst landform； karst exploration； geological work； prospecting means； comprehensive geophysical prospecting method

【中圖分類號(hào)】P548 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2017）04-0125-02

1 云南喀斯特地貌情況介紹

喀斯特地貌是可溶性巖石在水的外力作用下，發(fā)生以化學(xué)溶蝕為主及其他作用而形成的一種特殊的地貌類型，也叫溶巖地貌。喀斯特地貌地表形態(tài)各異且形狀多樣，有石芽、石林、峰林、溶溝、漏斗、落水洞、溶蝕洼地等，地面通常都是崎嶇不平的；而在地下，主要表現(xiàn)為地下暗河和溶洞的發(fā)育，其中溶洞里又有石筍、鐘乳石、石柱等。因?yàn)榭λ固氐孛菜哂械莫?dú)特山水特征，而具有很豐富的旅游資源開發(fā)潛力。喀斯特地貌區(qū)情況又極為特殊，地表缺水，但地下水非常豐富而又嚴(yán)重分布不均勻，是水文地質(zhì)的重要研究對(duì)象；地下洞穴眾多，地基缺乏穩(wěn)定性，是工程建設(shè)施工中嚴(yán)重的不良地質(zhì)體；而對(duì)于石灰?guī)r礦、大理石礦等，巖溶發(fā)育狀況則影響礦石的質(zhì)量、儲(chǔ)量及開采條件等。因此巖溶勘察是喀斯特地貌區(qū)地質(zhì)勘察的重要內(nèi)容。喀斯特地貌在云南隨處可見，尤其是在滇東、滇東南地區(qū)。石林、宜良九鄉(xiāng)、瀘西阿瀘古洞、建水燕子洞、丘北普者黑等，都是聞名遐邇的喀斯特地貌旅游風(fēng)景區(qū)。正是因?yàn)榭λ固氐孛驳拇罅糠植迹颇鲜〈蠖鄶?shù)的鐵路、公路、水庫大壩等，或多或少都會(huì)遇到喀斯特地貌，成為了工程建設(shè)施工的重要隱患。因此，開展巖溶勘察工作，就成了云南地質(zhì)勘察工作中繞不開的重要工作之一。

2 喀斯特地貌區(qū)巖溶勘察的基本流程

巖溶按其分布方式可分為三種類型：裸露型、覆蓋型和埋藏型。在喀斯特地貌區(qū)開展地質(zhì)工作，首先就是要對(duì)該地區(qū)的地質(zhì)、地貌、地層、構(gòu)造及覆蓋層的情況初步了解，確定工作區(qū)巖溶發(fā)育的基本情況；然后分析巖溶對(duì)本次地質(zhì)工作的影響方式及影響程度，以確定巖溶勘察的研究方向和工作重點(diǎn)；然后根據(jù)該地區(qū)巖溶的成因和分布特征，制定合理的勘察方案，提出具體的勘察手段；接下來按照勘察方案，實(shí)地考察地層分布情況，開展巖溶專項(xiàng)勘察，采用適當(dāng)?shù)目辈焓侄危瑢?duì)巖溶的分布范圍、分布特征、規(guī)模等進(jìn)行全面的探查；在勘察過程中，可以運(yùn)用多種手段，相互驗(yàn)證；最后，根據(jù)結(jié)論對(duì)工作區(qū)內(nèi)的巖溶發(fā)育情況進(jìn)行綜合分析，圈定巖溶發(fā)育帶、塌陷易發(fā)區(qū)等不適宜開展施工建設(shè)或施工困難的區(qū)域，確定該地區(qū)的穩(wěn)定系數(shù)和適宜施工程度，以保證該地區(qū)施工建設(shè)的安全與穩(wěn)定。

3 巖溶勘察的各種手段

3.1 區(qū)域地質(zhì)調(diào)查

通過區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作，摸清工作區(qū)及其周邊的地貌、地層、構(gòu)造及覆蓋層的基本情況，可以大致確定工作區(qū)巖溶發(fā)育的基本類型和發(fā)育程度。

3.2 遙感技術(shù)

遙感技術(shù)在我國(guó)的地質(zhì)勘探工作中應(yīng)用已經(jīng)較為廣泛。遙感技術(shù)的效率高，適用范圍大，適合大面積的地質(zhì)調(diào)查，它能將巖溶地區(qū)的地貌特征等清晰地呈現(xiàn)出來。

3.3 模型試驗(yàn)

在開展實(shí)地勘察工作過程中，如果不借助相關(guān)的模型裝置，是十分抽象的。進(jìn)行模型試驗(yàn)，可以預(yù)先對(duì)該地區(qū)的土層、巖層等進(jìn)行模擬，比如溶巖地貌區(qū)地基的塌陷模擬等，以預(yù)先確定巖溶對(duì)工程的影響等。

3.4 測(cè)繪與專項(xiàng)巖溶調(diào)查

對(duì)巖溶地區(qū)的地貌、地質(zhì)、巖體等開展測(cè)繪與專項(xiàng)調(diào)查，從巖溶的分布和性質(zhì)等方面進(jìn)行整體的分析。這種方法相對(duì)來說簡(jiǎn)單實(shí)用，能為巖溶地區(qū)的工程建設(shè)帶來非常有價(jià)值的資料。

3.5 鉆探

在專項(xiàng)巖溶調(diào)查的基礎(chǔ)上，通過在巖溶集中發(fā)育區(qū)開展鉆探施工，是了解深部巖溶的發(fā)育情況的重要手段，也是驗(yàn)證物探解釋成果必不可少的手段。

3.6 示蹤試驗(yàn)

示蹤試驗(yàn)只適用于有水的溶洞分布區(qū)的勘察。這種方法通過對(duì)巖溶地下水進(jìn)行聯(lián)通實(shí)驗(yàn)，然后使用示蹤劑對(duì)巖溶地區(qū)地下溶洞的分布來做測(cè)定和檢測(cè)。

3.7 物探

喀斯特地貌區(qū)的地形地質(zhì)條件復(fù)雜，巖溶發(fā)育的規(guī)律性和對(duì)應(yīng)性較差，采用傳統(tǒng)的勘探手段（如鉆探）既不經(jīng)濟(jì)，工期又長(zhǎng)，對(duì)工作區(qū)整體的巖溶發(fā)育情況很難做出綜合性評(píng)價(jià)。而物探方法有著高效、快捷、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)，且物探成果具有宏觀性，能較好地反映測(cè)區(qū)巖溶的整體發(fā)育情況，是行之有效的巖溶勘察方法，也是鉆探工作的重要補(bǔ)充手段。

4 綜合物探方法的應(yīng)用

4.1 直流電阻率法

當(dāng)?shù)叵虏煌橘|(zhì)間的電阻率有很懸殊的差異時(shí)，電阻率的高低會(huì)強(qiáng)烈影響人為作用下傳導(dǎo)電流的疏密程度，傳導(dǎo)電流的分布狀況和地下介質(zhì)（土層、巖石等）的材質(zhì)、規(guī)模、埋深等要素之間的聯(lián)系十分密切。直流電阻率法就是利用地下不同介質(zhì)的電阻率差異，通過在地面采用相應(yīng)的裝置，測(cè)定地下不同深度的介質(zhì)的視電阻率，根據(jù)視電阻率的變化特征，判斷地下巖溶的分布位置、范圍、規(guī)模及其發(fā)育程度。直流電阻率法又分為傳統(tǒng)的電測(cè)深法、電剖面法，以及現(xiàn)代應(yīng)用廣泛的高密度電法。20世紀(jì)90年代，南昆鐵路的巖溶勘察工作采用大量的電測(cè)深法。隨著儀器的改進(jìn)，反演方法的進(jìn)步，加上傳統(tǒng)電阻率法無法比擬的高效快捷和成果資料的直觀性，高密度電法逐漸取代電測(cè)深法和電剖面法。云南廣南—硯山—平遠(yuǎn)街高速公路、昆明—石林—蒙自高速公路穿過大量的喀斯特地貌區(qū)，高密度電法在這些高速公路的巖溶勘察工作中被廣泛使用。

4.2 瞬變電磁法

瞬變電磁法具有分辨率高且沒有高阻屏蔽的特點(diǎn)，對(duì)于地下巖溶的形態(tài)、分布狀況、發(fā)育趨勢(shì)都可以得到可靠的探測(cè)結(jié)果，比較適合地下隱伏溶洞的探測(cè)。但是其工作效率和場(chǎng)地適應(yīng)性遜于高密度電法，可作為高密度電法工作的補(bǔ)充手段。

4.3 地質(zhì)雷達(dá)

地質(zhì)雷達(dá)屬于地球物理方法中的新方法和新技術(shù)，它的勘探速度快、效率高、分辨率強(qiáng)[1]。利用高頻電磁波理論，通過向地下介質(zhì)發(fā)射高頻電磁脈沖，當(dāng)電磁波在地下遇到不同的介質(zhì)會(huì)在交界處發(fā)生不同的反射，可以根據(jù)反射波的振幅、路徑和波形的差異，對(duì)地下介質(zhì)的分布規(guī)律進(jìn)行判斷和認(rèn)識(shí)。地質(zhì)雷達(dá)對(duì)隱伏型土洞和淺部溶洞的反應(yīng)敏感，但是勘探深度較淺，場(chǎng)地適應(yīng)性差，是在施工場(chǎng)地內(nèi)開展淺埋溶洞和土洞探查工作的首要選擇。在某些情況下，也可以作為高密度電法工作的補(bǔ)充勘察手段。

4.4 面波法和地震映像法

面波法和地震映像法均屬于地震勘探法，均是利用地下介質(zhì)的彈性波傳播特征的差異來分辨巖溶的分布情況。面波法的工作原理與瞬變電磁法類似，地震映像法的工作原理與地質(zhì)雷達(dá)類似。這兩種方法均可以用作高密度電法的補(bǔ)充。

5 結(jié)語

綜上所述，對(duì)巖溶勘察工作，綜合勘探是最好的選擇。應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的具體實(shí)際情況，在對(duì)工作區(qū)的地質(zhì)特點(diǎn)和巖溶分布特點(diǎn)進(jìn)行全面考察的基礎(chǔ)上，找到最合適、最實(shí)用的勘探方法和手段進(jìn)行勘察。而在所有的巖溶勘察的技術(shù)方法中，物探方法具有高效、快捷、經(jīng)濟(jì)，成果資料具有宏觀性和直觀性，是巖溶勘察中不可或缺、行之有效的勘察手段。

【參考文獻(xiàn)】

【1】李周妮.綜合物探在工程勘察中的研究與應(yīng)用[D].成都：成都理工大學(xué)，2015.