高密度電法物探技術在巖溶地區地質勘察中的應用

楊志鵬

摘要：高密度電法物探技術作為一種先進的直流電法勘探技術，具有測點密度高，信息量大，對探測對象不造成損傷，成果直觀、準確、高效等特點，已被廣泛應用于各種工程開發及建設中。本次巖溶勘察采用高密度電法和鉆探驗證相結合的方法，對惠州市某建筑工程地質溶洞與周圍背景電阻率的差異進行探測分析，圈定其巖溶和土洞的空間分布、規模大小等，然后再在物探固定異常的基礎上布置鉆探孔進行了驗證。

關鍵詞：高密度電法;物探技術：巖溶地區：地質勘察

在建筑工程施工地質勘察中，施工場地地質特征勘察對于整個工程建設非常重要。查明地下巖土特征，確保工程施工質量和施工進度。其中巖溶作為一種嚴重影響工程建設質量的不良地質現象之一，在南方地區工程建設中較為常見，應用高密度電法勘察其發育及分布情況，可為工程建設地基處理提供相應的參考依據。在惠州市某小區施工建設中，根據惠州地質工程勘察院提供的該場地地質勘察資料，本場地巖溶及土洞較為發育，為了進一步查清該場地的巖溶發育情況，為施工設計提供依據，進行本次巖溶工程物探專項勘察。

1.工程概況

惠州市某小區A7-All棟共5棟高層公寓，該項目位于灰巖分布區，根據惠州地質工程勘察院提供的該場地詳勘報告，A7、A9、Al0棟發現土（溶）洞，且A7棟施鉆6孔，有5孔發現溶洞，該地段巖溶極發育。根據設計提供資料，該建筑擬采用樁基礎，為了查清該場地影響樁基穩定性的巖溶空間分布、規模及巖溶堆填物性狀等，為設計及巖溶治理提供依據，對該項目場地進行巖溶勘察。

2.施工場地地質特征

場地地處中國東南沿海大陸邊緣，位于蓮花山斷裂帶與東西向高要一惠來斷裂帶交匯形成的弧形構造帶中，褶皺構造不發育。

根據鉆探揭露，鉆孔揭露深度內場地地基巖土層白上而下依次為：①人工填土、②第四系海陸交互相沉積土、③第四系殘積土以及④石炭系石灰巖。該區巖溶較發育，主要呈溶隙、中小型溶洞等形態，土洞/溶洞發育層面埋深33.70m～44.lOm，溶洞/土洞大小0.60m～6.90m，溶洞發育層面標高41.72m—-31.52m。

3.高密度電法物探技術地質勘察應用

3.1高密度電法工作的原理

高密度電法是許多普通電法排列、測點的集合，通常將許多電極（一般為60個），按一定極距（一般為Im—5m）排列，通過電纜、開關控制箱與測量儀器相連.測量時，測量儀器通過指令控制開關控制箱，以一定的排列順序將電極轉換成供電電極或測量電極，高密度電法系統示意圖詳見圖1。本次工作技術規范為DZ/T 0072-1993《電阻率測深法技術規程》及DZ/T 0073-1993《電阻率剖面技術規程》。

3.2測網布設

進行測網布設時，確定各個角點坐標，并結合計算得出的端點坐標來差分各個測試點的具體坐標。因此，室內測點布設誤差為0。測網實地布設采用GPS定點，皮尺定距的方法布設。

3.3電法施工

（1）電法參數及技術要求。本次電法施工采用高密度溫納裝置，基本參數為：點距4m，測線長190m—240m。根據規范和設計書要求，本次電法工作采用270V直流電池箱，接收機為重慶奔騰數控技術研究所生產的WDJD-4型，供電電極為銅電極。（2）電法質量檢測。電法質量控制主要用白檢。白檢一般采取當天觀測過程中，返回高值點或地形較為平坦，便于返回檢查的點重新觀測。本次工作實際完成檢查量為總工作量的5.27%，統計均方誤差為±0.045%，滿足精度要求。（3）電法完成工作量匯總。本次完成物探電法測線共33條，其中1-22線均為240m，每條物理點60個，23-33線均為188m，每條物理點47個，合計共完成33條測線，1837個物理點。（4）鉆探驗證孔施工。由于物探的多解性，物探解譯為土溶洞的位置需布置鉆孔驗證，本次鉆探是在物探工作的基礎上進行，目的是驗證物探解譯的土洞或溶洞。本次鉆探共投入4臺XY—l型油壓鉆機，全孔取芯，共鉆探驗證孔37個，其中30個鉆孔見洞，見洞率81.1%，其余7個鉆孔盡管未見洞，但均為溶溝（槽）部位，覆蓋層厚度大。

4.資料整理及異常解釋

4.1資料整理

本次電法測量數據，全部采用數據直接向電腦傳輸編輯，當天數據當天傳輸，有項目指定人員負責檢查驗收。圖件編制全部采用繪圖軟件繪制，實際材料圖使用CAD繪圖軟件繪制;其他圖件均為電腦繪制。

4.2異常解釋

高密度電法剖面成果圖本質上是一種電阻率成像圖，其電阻率低表明該部位巖體較為松散破碎、巖體含水性高，電阻率高則說明該區巖體完整性較好，巖體致密且含水量少。巖體中具有填充黏土或者水溶洞則呈現在低阻區。在工作實踐中發現，多數巖溶洞穴一般表現為上部空洞，下部部分松散填充，因此在高密度電法成像圖中則顯示為上部高阻，下部低阻，并形成了一定串珠狀的異常組合區。在進行巖溶洞穴地質勘察時，對高密度電法電阻異常圖像解釋時應遵循以下三種原則：第一，電阻率成像圖表現為連續串珠狀異常，則表示該部地區上部為巖溶空洞，下部為部分填充;第二，剖面圖電阻值背景為高阻異常，則表示巖溶在灰巖中發育;第三，剖面成像圖表現為串珠異常走向與區域構造一致，則表示該部分為巖溶破碎帶發育。

5.結論及建議

5.1結論

本工作區共發現了65個電阻率異常區，在設計建筑物上的主要有A7（7個電阻率異常區，溶洞為主）、A8（5個電阻率異常區）、A9（10個電阻率異常區，土洞為主）、Al0（9個電阻率異常區，土洞為主）、All（3個電阻率異常區，溶洞為主），其他主要分布在建筑周邊。

5.2建議

通過收集詳勘資料、物探及驗證鉆孔成果資料，本場地除A8和All棟巖溶不發育，見洞率低外，其余建筑地段為發育一極發育，隱伏巖溶、溶蝕裂隙及溶溝分布較廣泛，見洞率高。由于電法物探是巖溶勘察的間接手段，影響因素多元化，且驗證孔數量有限，因此建議下一階段主體設計和巖溶治理設計單位根據后續的超前鉆鉆孔資料及樁基施工資料實時更新巖溶分布及規模，為主體設計及巖溶治理施工圖設計提供更詳盡的資料。此外，將本工作場地的巖溶進行了分區及對巖溶規模進行了預判，建議設計針對建筑物擬采用的地基基礎類型對巖溶進行治理。

參考文獻：

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