物探技術在某礦區管道穿越工程中的應用

靳朝明

（湖南大學設計研究院有限公司，湖南 長沙 410000）

在工程勘察中，物探技術在越來越多的采用，本文選取的穿越工程勘察項目位于湖南某礦區，穿越的水面寬度約100m，管道水域穿越工程的等級為大型，擬采用定向鉆穿越的方法施工。

1 物探方法選擇

工程設計需探測地下至少30m范圍的圍巖和溶洞情況，目前地球物理探測方法常用于地質勘察的有淺層地震、直流電法、音頻大地電磁法（AMT）等。淺層地震由于震源的限制，炸藥國家管控較嚴，錘擊能力不夠，現設計較少采用。音頻大地電磁法（AMT法），由于淺部存在一定的盲區，不適應用于埋深過小的。直流電法中電測深法是在地表測量點測量電極不動，按規定不斷加大供電極距，從而研究地表測量點下方電性的垂向變化。由于供電極距不斷加大，增大了供電電流在地下的分布范圍，實際上相當于加大了勘探深度。因此通過分析電測深視電阻率曲線了解測點下沿垂向地質情況的變化。電測深法中，正確的工作布置和解釋可以獲得比電剖面法更為豐富準確的地質信息。因此該物探勘察設計采用電測深法。

本項目擬采用EDJD-1數字多功能直流電法儀。EDJD-1數字多功能直流電法儀是一種新型的電法儀，儀器采用程控方式進行數據的采集和電極控制，采集的數據以圖像的形式實時顯示在屏幕上，以便您隨時可以監控資料的質量。該型儀器可以廣泛地應用于交通、能源、城建、工業與民用建筑、地質環境調查、環境災害評價、堤防隱患探測等領域。其物探測線圖如下。

圖1 物探測線示意圖

2 電測深法技術方法

電測深法的實際工作中，通常采用對稱四極裝置。即供電電極AB和測量電極MN均對稱于測點布置、每改變一次供電極距，即可按下式計算該極距的視電阻率，即：

考慮到電測深的極距變化范圍較大的特點，通常將該曲線繪制在雙對數坐標上。

圖2 電測深法探測電極滾動排列示意圖

3 物探解譯原則

3.1 斷層

斷裂中一般巖石破碎、含水，導致電阻率較低。在電阻率剖面中呈現低阻帶，表現為電阻率等值線不連續或者電阻率等值線發生繞曲。

3.2 巖溶

水下巖溶一般會被水或泥沙充填，巖溶附近巖石會破碎或裂隙發育，會導致電阻率偏低。在電阻率剖面中的反應為圈閉低阻或者低阻帶的局部低阻擴大現象。根據縱斷面物探電阻率曲線圖，河流穿越斷面在水平方向60m～80m、垂直方向高程55.5m～79.2m范圍內電阻率值明顯偏低，推測為溶洞相對發育區，溶洞為全充填，需用鉆探進行驗證。

3.3 強風化與中風化界面

巖石風化程度的不同，巖石中的裂隙發育程度，孔隙度均不同，巖石的含水率也因此不同，在電法剖面中的表現為電阻率不同。風化愈強，裂隙愈發育，孔隙度越大，含水率越大，電阻率越小，反之亦然。因此可利用電阻率的不同，反推巖石的風化程度。強風化巖體中巖石風化不均勻，存在部分未風化巖石，電阻率剖面中表現為局部高阻團塊，中風化巖體中巖石較完整，一般呈整體高阻。根據電阻率特征即可判讀強風化與中風化界面。

4 物探解譯結果

該河流測線物探反演結果電性分界界面的水層電阻率小于100Ω·m，覆蓋層電阻率在100Ω·m ～ 2000Ω·m，基巖電阻率在2000Ω·m以上。

物探剖面結果推測60m～80m覆蓋層厚度縮小到10m左右。但需注意里程20段～130段埋深30以下可能存在相對軟弱或破碎區域。

測線物探結果推測江面下方左側覆蓋層深度較小，物探結果推測大約2m；江面下方右側覆蓋層較大，由于受低阻層埋深較大或基巖破碎含水等因素影響，覆蓋層深度推測誤差較大，可大致推斷厚度約17m左右。便江測線物探結果推測東側里程40m～80m范圍覆蓋層厚度較淺，由物探等值線剖面推測大約4m～5m左右。

圖3 物探成果縱剖面圖

5 鉆探結果分析

結合物探成果，對物探剖面推斷的溶洞相對發育區進行鉆探，對該區域的鉆探結果分析如下：可溶性灰巖分布范圍內共完成6個鉆孔，其中有2個鉆孔揭露了3個溶洞，其中1個溶洞為無充填的空洞，2個溶洞為無全充填，未揭露半充填溶洞，揭露溶洞層數為2層，洞頂埋深11.0m～15.1m，洞高0.5m～3.8m。結合物探資料分析，根據縱斷面物探電阻率曲線圖，推測為溶洞相對發育區處，同時用鉆探進行驗證結果顯示，該區段范圍內發育兩層溶洞，穿越施工經過溶洞會造成重大影響。管道穿越部位盡量避開巖溶相對發育段。

6 結語

（1）通過物探技術對穿越工程的地下巖溶結果探測顯示，其結果對鉆探及穿越施工具有極大的指導意義，并且具有極高的可行性。

（2）地球物探技術始終處于不斷創新、飛速提高的過程之中，并且具有良好的準確性以及高效性，將物探技術結合到工程地質勘察的工程中，可更加有針對性的進行勘察，同時也可提高勘察的準確度及效率。