綜合勘探方法在地面塌陷勘查中的應用分析

謝哲 翟曉佳 于磊

摘 要：地面塌陷是一種突發的、不易防范的地質災害，具有不確定性與較強的破壞性，若發生在人口密集區域，將造成嚴重后果。本文對地面塌陷的產生與危害進行了分析，明確綜合勘探方法應用的必要性，對常見的地面塌陷勘探方法進行了探討，以實例分析綜合勘探方法在地面塌陷勘查與治理中的應用。

關鍵詞：綜合勘探方法;鉆探;物探;地面塌陷;勘查

地面塌陷是指地表的巖體和土體在自然或者是人為因素的影響下，從出現裂縫，進而導致陷落，形成地面塌陷坑的一種地質現象。在人類活動比較頻繁的區域，發生地面塌陷問題，就會造成嚴重的地質災害，對相應地區的居民生命以及財產形成很大的威脅。地面塌陷問題存在很強的突發性特點，因此，如何提升地面塌陷預測能力，勘查地面塌陷的影響范圍以及破壞強度，對保障居民生命以及財產安全有著重要的意義。

1 關于地面塌陷問題的分析

地面塌陷通常發生的都比較突然，在塌陷的瞬間，地面會迅速地塌落形成一個塌陷坑，有著很強的突發性以及災難性，對人民群眾的生命以及財產安全造成巨大威脅。地面發生塌陷主要有兩種，一種是巖溶塌陷，另一種是松散碎屑沉積層塌陷。地面發生塌陷一般都是因為受到工程活動等人為因素的影響。因此，關于地面塌陷，一般認為地質因素是導致塌陷的基礎，而工程活動以及極端氣象是造成地面塌陷的主要外部原因。極端氣象問題很容易誘發地面塌陷，比如在強降雨期間，一般地面塌陷問題會在降雨之后發生。工程活動所引發的地面塌陷問題，主要是因為工程施工中對水利管線造成一定的破壞，進而出現水的滲漏，導致路面下土體變形，沖刷形成相應的空洞，就會造成誘發塌陷事故。

防止塌陷事故的發生，減少因塌陷事故所造成的危害，就需要對地面塌陷問題進行有效的預測并采取相應的措施進行防治。做好地面塌陷勘查工作，可以有效預測地面塌陷問題。在進行地面塌陷勘查時，主要以鉆探資料為主，但鉆探資料的獲取經常會受到鉆探成本、施工環境以及勘查周期等因素的影響，因此，在地面塌陷的勘查中，鉆探方法并不是最好的選擇。通常，在地面塌陷勘查中更多采用物探技術來對地面塌陷問題進行大面積普查，然后結合鉆探方法來對相應的普查結果進行驗證，可以有效提升地面塌陷的調查效率，并減少一定的成本。在我國的地面塌陷勘查時間中，隨著科學技術水平的不斷提升，勘查工作中已經能夠運用更豐富的勘探方法。對于不同勘探方法的運用，需要結合工程現場情況來合理選擇應用。在實際的地面塌陷勘查工作中，一般會將幾種勘探方法綜合應用，以達到最佳的勘查效果，更好地勘查地面塌陷情況。

2 地面塌陷勘查中常用的勘探方法

2.1物探法

（1）瞬變電磁法

此方法屬于時間域人工源電磁法，通過導電地質體在電磁場激勵作用下產生渦旋電流，渦流存在一種瞬變過程，由此形成瞬變磁場，脈沖電流關斷期間，通過觀測瞬變磁場可發現地下異常地質體。在塌陷區勘探時，不充水呈低電壓高電阻異常狀態，充水呈高電壓高電阻異常狀態。由此，通過瞬變電磁法可較好地尋找、識別塌陷區域，但是此方法在變形測量方面存在不足。

（2）地質雷達法

此方法主要是向地下發射高頻電磁脈沖，通過對反射波波形、振幅、時間變化的分析，獲取地下介質空間位置、結構、形態、埋藏深度，具有效率高、結果直觀的優點。根據實踐分析可知，探地雷達可用于塌陷區的識別，但未涉及地面塌陷程度測量。

（3）電磁波CT法：

此方法是對物體進行逐層剖析成像，主要利用地下電磁波儀，兩個鉆孔中分別發射、接收電磁波。此方法可較好地探查地下空洞分布、形態，定位準確、精度高。

（4）淺層地震法

淺層地震法主要是通過對人工激發的地震波在巖（土）層當中的傳播規律的研究，來確定淺層的地質情況的一種有效勘測方法。在勘查地質災害時，采用淺層地震法，激發地震波的方式主要通過敲擊法和落錘法，如果敲擊以及落錘方式無法引起地質災害，可以采用小藥量爆炸法。對于地面塌陷的淺層地震方法，主要包含透射波法、反射波法以及瑞雷波法。淺層地震法能夠查找到一些隱伏空洞、巖溶以及采空，結合鉆孔能夠實現波速測試。

（5）高密度電法

與常規電阻率法的工作基本原理相同，高密度電法主要是利用了巖土體的電性差異，所采用的是一次陣列布極的方式，通過微機電位儀和程控多路轉換器之間的組合可以測量出不同類型或者是不同極距相應的斷面或者是立體視電阻率。這一方法將電阻率剖面與電阻率探測法同時兼顧，因此才能夠實現斷面或者是立體的勘查目的。

2.2鉆探法

在進行地面塌陷勘查時，對于物探顯示明確異常區域，建議鉆孔驗證，一方面物探法可指導實際鉆探位置，避免盲目鉆探;另一方面鉆探法更為直觀、精確，可與物探互為印證，提高結果可靠性。鉆探法屬于破損檢測方法，必須由專門的技術負責人編制鉆探施工方案，規范操作，現場做好監督管理，避免出現地面二次塌陷事故。

GPS變形監測方法

GPS技術應用于地表變形監測，具有現場施工簡單、不易受外界因素影響的優點。在實際監測工作開展中，需在地面塌陷區域內、外分別設置GPS觀測站，通過對觀測數據分析，獲取活動體三維變形情況，并建立變化模型，對塌陷作出預報，減少災害損失。

2.4工程測繪與調查法

此方法主要是對區域地貌、地質等進行全面調查與測繪，從宏觀角度對區域地質情況進行分析，并根據調查所得資料開展地質勘查工作。此方法較為簡單，可為地面塌陷勘查與治理工作提供基礎性資料。

結語

形成地面塌陷災害的原因比較復雜，單一的勘探方法對地面塌陷的規模、形態、分布以及塌陷的發展規律難以進行有效的勘查。因此，在實際的地面塌陷勘查工作中，通常會采用綜合勘探方法，采用地表的測繪調查、地質雷達探測以及鉆探等方法，可以有效保證勘查結果的精確、可靠，為地面塌陷災害的防治工作提供充足的科學依據。

參考文獻：

[1]劉永生，劉仁義，馬瑞光.綜合物探方法在地面塌陷場地勘查中的應用[J].巖土工程技術，2018，32（3）：155-158.

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（1. 河北九華勘查測繪有限責任公司，河北 保定 071000;2. 華北地質勘查局五一九大隊，河北 保定 071000;3. 河北九華勘查測繪有限責任公司，河北 保定 071000）